对“物质跨膜运输的方式”几个问题的探讨

秦四哥

1主动运输可以顺浓度梯度吗？

受旧教材和一些教辅书的影响，不少教师认为判断主动运输要看是否消耗能童和是否需要载体蛋白的协助，可能是逆浓度梯度运输，也可能是顺浓度梯度运输。笔者査阅了很多大学教材，发现这些教材中明确指出：“主动转运是逆浓度梯度的转运”。如汪堃仁主编的《细胞生物学》P87和P92，翟中和主编的《细胞生物学》P73以及人教版必修1 P76等，均认为主动运输是逆浓度梯度的转运。因此，笔者认同《中学生物教学》2015年第6期P52~53《课改前后“物质跨膜运输的方式”知识点的比较》一文中的结论：判断物质（小分子或离子）运输方式必须根据其运输方向，若为逆浓度梯度则是主动运输；若为顺浓度梯度，则为协助扩散。

2协助扩散是否只有葡萄糖进入红细胞这一实例？

早期的教材中，认为葡萄糖进入红细胞为协助扩散。所以很多教师都认为，这是一个特例，而葡萄糖进入其他细胞的方式都是主动运输。但人教版教材必修1则认为：“离子和一些较大的分子如葡萄糖等，不能自由地通过细胞膜。镶嵌在膜上的一些特殊的蛋白质，能够协助葡萄糖等一些物质顺浓度梯度跨膜运输，叫作协助扩散。”而且P76“思维拓展”栏目有这样的描述：“在顺浓度梯度的情况下，葡萄糖、氨基酸等分子可以通过协助扩散进入细胞。”由此，笔者认为葡萄糖、氨基酸等分子在顺浓度梯度情况下进入细胞都属于协助扩散，与前一个问题的描述也没有矛盾。同时也说明一种物质不是固定只有一种运输方式。这也符合“生物是精明”的，当运输物质为顺浓度时是协助扩散，不耗能量，节约了能量。

3大分子物质进出细胞通过胞吞和胞吐的方式，那么胞吞、胞吐的都是大分子物质吗？

在神经调节中，兴奋在神经元之间的传递是通过突触前膜释放神经递质，神经递质在突触小泡中以胞吐的方式释放。神经递质种类很多，主要有乙酰胆碱、多巴胺和去甲肾上腺素等。其中乙酰胆碱的分子式为C7H17NO3，相对分子质量为163.20；去甲肾上腺素的分子式为C8H11NO3，相对分子质童为169.18；肾上腺素的分子式为C9H13NO3，相对分子质量为183.21。这些神经递质均为小分子物质。看来，胞吐的物质不一定都是大分子物质。但是一个突触小泡包裹同种一定量（不止一分子）的神经递质。

4载体蛋白与通道蛋白有何区别？

载体蛋白和通道蛋白合称转运蛋白。两者的相同点：化学本质均为蛋白质；均分布在细胞的膜结构中；都有控制特定物质跨膜运输的功能（表1）。

载体蛋白具有以下特性：（1）专一性。一种载体蛋白在细胞内外物质进行运输时只能对应地运送唯一的一种或性质非常相近的一类物质。（2）饱和性。细胞膜上的载体蛋白数量有限，在运输过程中当所有载体蛋白都已承担相应的运输任务时，运输的速度不再因其他条件而加快。

5什么是细胞膜上载体蛋白的竞争抑制现象？

载体蛋白具有与底物（溶质）特异性结合的位点，所以每种载体蛋白对底物有高度选择性，通常只转运一种类型的分子，转运过程具有类似于酶与底物作用的特征。当载体蛋白对结构类似的A，B两物质都有转运能力时，若A物质转运量增加，则B物质转运量降低。这就叫竞争抑制现象。

6主动运输消耗的能量一定是ATP吗？

主动运输所需的能量来源主要有3种：

（1）ATP驱动的泵通过水解ATP获得能量（这是主动运输的主要能量来源）；

（2）协同运输中的离子梯度动力（详见大学教材），协同运输是一类靠间接提供能量完成的主动运输方式。物质跨膜运输所需要的能量来自膜两侧离子的电化学浓度梯度，而维持这种电化学势的是钠钾泵或质子泵。而要说明的是，协同运输的离子或小分子也是逆浓度梯度进行转运的。

（3）光驱动的泵利用光能运输物质。所以只要是主动运输就要消耗能量，但能量不一定是ATP。

7核孔是全透性的通道吗？

细胞核的内外膜常在某些部位互相融合成环状开口，这些开口被称为核孔。在核孔上镶嵌着一种复杂的结构，主要由蛋白质构成，直径为80~150nm，叫核孔复合体。核孔复合体可以看作一种特殊的跨膜运输蛋白复合体，并且是一个双功能、双向性的亲水性核质交换通道。双功能表现在它有两种运输方式：被动运输和主动运输。核孔复合体作为被动扩散的亲水通道，其有效直径为9~10nm，有的可达12.5nm，即离子、小分子以及直径10nm以下的物质（一些小分子蛋白除外）原则上可以自由通过。双向性指一些亲核蛋白（细胞质合成，需要在核内发挥功能的蛋白质）的输入、RNA分子的输出。这些物质主要靠核孔复合体主动转运完成，需要消耗能量。所以，由于核孔复合体的存在，核孔并不像想象的是全透性的，而是有选择透过性的。

8 ATP的跨膜运输也消耗能量吗？

细胞呼吸会产生ATP，供生物体生命活动利用。细胞呼吸产生ATP的主要场所是线粒体，可是很多消耗能量的生命活动都发生在细胞的其他部位，那么ATP以什么方式跨过线粒体膜进行运输？是主动运输、自由扩散、协助扩散、胞吐还是什么其他方式？这是一种间接的主动运输，该过程本身不消耗能量，但要借助事先形成的膜电位——呼吸作用产生膜电位，在膜电位和ATP/ADP交换体（线粒体膜上）的帮助下转运出线粒体。

9胞吞和胞吐属于跨膜运输吗？

翟中和主编的《细胞生物学》P79指出：“真核细胞通过胞吞作用和胞吐作用完成大分子与颗粒性物质的跨膜运输。”“在转运过程中，物质包裹在脂双层膜包被的囊泡中，因此又称膜泡运输。”但从中文字面上看“跨”是指越过、迈过一定的边界，胞吞和胞吐似乎没有真正越过边界。不管怎么说，能明白胞吞、胞吐所运输的物质是包被在囊泡中、消耗能量的大分子或颗粒性物质即可。

——苏志娃.中学生物教学.2017年第1~2期

hero119

谢谢秦四哥，您辛苦了！！！

牵着蜗牛散步

辛苦了，秦四哥！！！

蒋立锋

核孔运输属于跨膜运输吗

蒋立锋

通道蛋白开关消耗能量吗？