三种跨膜运输方式的比较.

物质跨膜运输的方式及其实例物质跨膜运输的方式及其实例》摘要：本文介绍了物质跨膜运输的各种方式，对载体的种类和作用，供能的方式以及水分子、葡萄糖分子、Na+ 和K+等物质的跨膜方式进行了分析和介绍，并对高中教学中的相关疑问进行了说明。

关键词：载体；协助扩散；主动动输；能量；浓度梯度物质跨膜运输的方式有三种，被动运输、主动运输、胞吞和胞吐。

被动运输只依据于膜两侧的浓度梯度（如果是带电离子，除浓度梯度外，还存在跨膜电压，这两种净驱动力称为该溶质的电化学梯度）来进行，根据运输过程中是否需要载体，被动运输又可分为自由扩散（不需要载体）和协助扩散（需要载体）；主动运输是指在逆浓度梯度（或电化学梯度）下的运输，它既需要载体又需要能量，是物质跨膜运输的主要方式，细胞所需要的一些重要的物质都涉及到这种运输方式；大分子如蛋白质等物质进行跨膜运输的方式是通过胞吞和胞吐的作用，这种运输方式也需要消耗能量。

一、载体的种类及其作用协助扩散、主动运输与载体的种类和作用有很大的关系。

载体的化学本质主要是蛋白质，根据运输的方式和载体的空间结构，可将载体分为三种基本类型：通道蛋白、载体蛋白和离子载体（见图1 ）。

图1 三种不同载体的结构模式图1.通道蛋白。

通道蛋白是一类跨膜蛋白，它能形成亲水的通道，与所转运物质的结合较弱，当通道打开时能允许水、小的水溶性分子和特定的离子被动地通过。

通道蛋白分为水通道和离子通道两种类型。

（1）水通道（又称水孔）水分子通过水通道从水势较高的地方向水势较低的地方进行扩散。

水通道是连续开放的通道。

实验证明，水分子既可通过自由扩散的方式从质膜磷脂的双分子层中间的间隙通过，也可从水通道中以协助扩散的方式通过。

（2）离子通道。

因为该通道仅能通过无机离子而得名。

离子通道上有控制物质进出的门，因此又被称为门通道。

离子通道的特点是：? 对离子具有选择性和专一性。

即一种通道只允许一种类型的离子通过。

这与离子通道的大小、形状和内部的带电荷氨基酸的分布有关。

物质跨膜运输的方式及特点全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：物质跨膜运输是细胞内外物质交换的重要过程，它通过不同的方式将物质穿过细胞膜，实现细胞内外环境的稳定。

目前已经发现了多种物质跨膜运输的方式，每种方式都有其独特的特点和机制。

一、主动运输主动运输是细胞内外物质运输的一种方式，它需要消耗能量以克服浓度梯度，使物质从低浓度区域向高浓度区域移动。

主动运输主要包括原子运输和小分子运输。

原子运输是通过特定的载体蛋白质，如离子泵和Na+/K+泵，将原子从低浓度区域转移到高浓度区域。

小分子运输是指通过载体蛋白将小分子物质进行跨膜运输，如葡萄糖转运蛋白和脂质转运蛋白。

主动运输的特点是能够实现对细胞内外环境的精确调控，使细胞内外物质浓度始终保持在理想的水平，从而维持细胞的正常功能。

主动运输还能够应对外界环境的变化，以保持细胞内外的稳态。

被动运输是通过跨膜通道进行物质运输的一种方式，不需要额外的能量消耗，只是依靠浓度梯度推动物质从高浓度区域向低浓度区域移动。

被动运输主要包括扩散和渗透。

扩散是通过脂质双层之间的小孔或蛋白通道，使分子从高浓度区域向低浓度区域自发扩散。

渗透是指水分子通过膜上的水通道蛋白，使水分子从高浓度区域向低浓度区域流动。

被动运输的特点是高效、快速，能够满足细胞对物质的迅速需求。

被动运输还能够避免能量浪费，提高细胞对物质的利用效率。

三、运动蛋白介导的跨膜运输除了上述两种跨膜运输方式外，还存在一种通过运动蛋白介导的跨膜运输方式。

运动蛋白如细胞骨架和激动蛋白能够通过与细胞骨架的结合，将物质从一个细胞膜一侧转移到另一侧。

运动蛋白介导的跨膜运输是一种高效的物质运输方式，能够满足细胞对物质的快速需求。

物质跨膜运输是细胞内外物质交换的重要过程，通过不同的方式实现细胞内外环境的稳定。

主动运输能够精确调控细胞内外物质浓度，适应外界环境的变化；被动运输高效、快速，提高细胞对物质的利用效率；运动蛋白介导的跨膜运输通过运动蛋白的介导，实现物质在细胞膜之间的转移，为细胞提供了快速的物质运输通道。

物质的跨膜运输一、被动运输被动运输(passive transport)(passive transport)(一)简单扩散simple diffusion (二)协助扩散facilitated diffusion 二、主动运输主动运输(active transport)(active transport) ATP ATP直接供能直接供能 ATP ATP间接提供能量间接提供能量 光能驱动三、胞吞与胞吐作用被动运输和主动运输一、被动运输被动运输(passive transport)(passive transport)概念概念：：是通过简单扩散或易化是通过简单扩散或易化((协助协助))扩散实现物质由高浓度向低浓度方向的跨膜运转高浓度向低浓度方向的跨膜运转。

特点特点：：运输方向运输方向：：由高浓度向低浓度能量消耗能量消耗：：无膜转运蛋白膜转运蛋白：：无类型类型：：简单扩散简单扩散(simple diffusion)(simple diffusion)协助扩散协助扩散(facilitated diffusion) (facilitated diffusion)(一) ) 简单扩散简单扩散(simple diffusion)概念概念：：又称为自由扩散(free diffusion)是疏水小分子或小的不带电荷的极性分子不带电荷的极性分子，，不需要能量也不需要膜蛋白参与的跨膜运输方式参与的跨膜运输方式。

特点特点：：①沿浓度梯度沿浓度梯度((或电化学梯度或电化学梯度))扩散扩散；；②不需要提供能量不需要提供能量；；③没有膜蛋白的协助没有膜蛋白的协助。

速度决定于速度决定于：：分子的大小分子的大小，，浓度差的大小浓度差的大小，，脂溶性大小大小。

脂溶性越高通透性越大，水溶性越高通透性越小；非极性分子比极性容易透过非极性分子比极性容易透过，，极性不带电荷小分子，如H 2O 、O 2等可以透过人工脂双层等可以透过人工脂双层，，但速度较慢较慢；；小分子比大分子容易透过小分子比大分子容易透过；；分子量略大一点的葡萄糖萄糖、、蔗糖则很难透过蔗糖则很难透过；；人工膜对带电荷的物质人工膜对带电荷的物质，，如各类离子是高度不通透的。

在细胞体系中，许多物质的交换和能量的转换都要通过生物膜来完成，特别是物质交换均要涉及到物质的跨膜运输。

细胞质膜是细胞与细胞外环境之间一种选择性通透屏障，它既能保障细胞对基本营养物质的摄取、代谢产物或废物的排除，又能调节细胞内离子浓度，使细胞维持相对稳定的内环境。

因此，物质的跨膜运输对细胞的生存和生长至关重要，是细胞维持正常生命活动的基础之一。

物质的跨膜运输主要有3种途径：被动运输、主动运输和胞吞与胞吐作用。

一、脂双层的不通透性和膜转运蛋白生活细胞内外的离子浓度是高度不同的，这种离子差异对于细胞的生存和功能至关重要。

细胞内外离子的差别分布主要由两种机制所调控：一是取决于一套特殊的膜转运蛋白，二是取决于质膜本身的脂双层所具有的疏水性特征。

几乎所有小的有机分子和带电荷的无机离子的跨膜转运，都需要膜转运蛋白。

膜转运蛋白可分为两类：一类称载体蛋白，另一类称通道蛋白。

载体蛋白是一种跨膜蛋白，是疏水性的小分子，可溶于脂双层，能与特定的分子或离子进行暂时性的可逆的结合和分离，通过自身构象的改变，将某种物质由膜的一侧运向另一侧，提高所转运离子的通透率。

在膜的外侧时，它能与溶质分子结合，而在膜的内侧可释放此溶质，且不用提供任何能量。

这类载体蛋白具有酶的性质，但与酶不同的是载体蛋白不对转运分子做任何共价修饰。

载体蛋白具有高度的特异性，一种载体蛋白只能运输一类甚至一种分子或离子。

另外，载体蛋白既参与被动的物质运输，也参与主动的物质运输。

通道蛋白是横跨质膜的亲水性通道，允许适当大小的分子和带电荷的离子顺浓度梯度通过，故又称离子通道。

有些通道蛋白形成的通道通常处于开放状态，如钾泄漏通道，允许钾离子不断外流。

有些通道蛋白平时处于关闭状态，即“门”不是连续开放的，仅在特定刺激下才打开，而且是瞬时开放瞬时关闭，在几毫秒的时间里，一些离子、代谢物或其他溶质顺着浓度梯度自由扩散通过细胞质膜，这类通道蛋白又称为门通道。

目前发现的通道蛋白已有50多种，主要是离子通道。

生物的跨膜运输知识点跨膜运输是生物体内分子、离子等物质在细胞膜上的转运过程。

跨膜运输可以分为主动转运和被动转运两种方式。

1. 主动转运：主动转运是一种能耗的过程，需要消耗细胞内的能量才能完成物质的跨膜转运。

常见的主动转运方式有原位转运和细胞间运输。

- 原位转运（原位活性转移）：物质通过跨膜蛋白在细胞膜上下垂直输送的过程。

包括单向（向上或向下输送物质）和双向传递（物质在同一方向先向上输送，然后再向下输送）。

示例包括离子泵、离子通道和轴突内的神经元大量运输。

- 细胞间运输：在两个细胞间或细胞和外部环境之间传输物质的过程。

包括特异性质子联运和ACAT异型两种方式。

示例包括细胞外钠/钾离子转运和氯离子转运。

2. 被动转运：被动转运是一种不耗能的过程，物质的跨膜转运是依靠物质的浓度梯度或电化学梯度来驱动的。

常见的被动转运方式有扩散、载体介导转运和通道介导转运。

- 扩散：物质自高浓度区域向低浓度区域自发传递的过程。

分为简单扩散和依赖蛋白通道或载体的 facilitated diffusion（利用载体介导的扩散）。

- 载体介导转运：需要借助跨膜蛋白来帮助物质通过细胞膜的传递。

分为被动载体介导转运和主动载体介导转运。

被动载体介导转运通常是利用载体蛋白在物质浓度梯度的驱动下实现物质的转运，而主动载体介导转运则需要消耗细胞内的能量。

- 通道介导转运：通过细胞膜上的通道蛋白来实现物质的跨膜转运。

通道蛋白可以形成径向通道，使特定物质自发通过。

通道介导转运分为离子通道和水通道两种。

这些是生物体内跨膜运输的基本知识点，不同的生物体和细胞类型可能有不同的跨膜运输机制和过程。

1．（2012浙江卷）人体肝细胞内CO2分压和K+浓度高于细胞外，而O2分压和Na+浓度低于细胞外，上述四种物质中通过主动转运进入该细胞的是A．CO2B．O2C．K+D．Na+【命题透析】本题考察物质跨膜运输的方式。

【思路点拨】可通过肝细胞内外各物质的浓度的关系来迅速作出判断，K+逆浓度从细胞外进入到细胞内部，其跨膜运输的方式为主动运输。

【答案】C2.（2012海南卷）在动物细胞的物质运输中，属于自由扩散的是A.红细胞中的Na+进入血浆B.细胞外液中的O2进入肌细胞C.细胞外液中的K+进入神经细胞D.血浆中的碘进入甲状腺滤泡上皮细胞【解析】人红细胞中的Na+只有血浆中的1/6，为了维持Na+细胞外高浓度、K+细胞内高浓度，细胞靠主动运输运出Na+，运进K+，故A、C项错误；O2的跨膜运输是自由扩散，故B项正确；甲状腺滤泡上皮细胞中碘浓度比血浆中的浓度高高，血浆中的碘进入甲状腺滤泡上皮细胞属于主动运输，故D项错误。

【试题点评】本题考查了物质运输的方式，涉及到无机盐离子、氧气和碘离子等物质跨膜运输及血浆、红细胞、细胞外液等离子含量，同时考查了考生的识记能力和理解能力，难度不大。

【答案】B的是3.（10天津卷）下列关于物质跨膜运输的叙述，错误．．A.主动运输过程中，需要载体蛋白协助和ATP提供能量B.在静息状态下，神经细胞不再进行葡萄糖的跨膜运输C.质壁分离过程中，水分子外流导致细胞内渗透压升高D.抗体分泌过程中，囊泡膜经融合成为细胞膜的一部分思路分析：物质从低浓度一侧运输到高浓度一侧，需要载体蛋白的协助，同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，这种方式叫做主动运输。

在静息状态下，神经细胞进行着K+外流和其他的生命活动，需要能量供给，进行着葡萄糖的跨膜运输和葡萄糖的分解。

质壁分离过程中，水分子外流导致细胞内溶质相对增多，渗透压升高。

抗体分泌过程属于胞吐，高尔基体分泌的囊泡到达细胞膜时，囊泡膜与细胞膜融合，成为细胞膜的一部分。