備課素材：影響物質(zhì)出入細胞的因素有哪些 第一學期高中生物學必修一

影響物質(zhì)出入細胞的因素有哪些？

構(gòu)成細胞質(zhì)膜的基本支架是磷脂雙分子層，能夠直接穿過脂質(zhì)層出入細胞的物質(zhì)極少，大多數(shù)物質(zhì)的分子或離子進出細胞與細胞質(zhì)膜的結(jié)構(gòu)、特性及其他因素有關(guān)。（1）物質(zhì)濃度的影響通過自由擴散和協(xié)助擴散出入細胞的物質(zhì)，主要受細胞質(zhì)膜內(nèi)外溶質(zhì)分子或離子濃度差的影響。尤其是自由擴散，只要兩邊濃度不一樣就會從高濃度一邊向低濃度一邊擴散，例如，O2、CO2、甘油和乙醇等物質(zhì)。對協(xié)助擴散來說，除了物質(zhì)濃度的影響外，還有膜對被運輸物質(zhì)通過膜的阻力影響，如固醇類激素。（2）載體、通道和離子泵的影響細胞質(zhì)膜上不同種類的蛋白質(zhì)的通透性各異，而不同的分子或離子直徑大小不同，性質(zhì)也不同，所以細胞允許它們通透的情況是不一樣的，載體、通道、離子泵主要影響協(xié)助擴散和主動運輸，尤其是主動運輸。①載體蛋白的作用：載體蛋白又稱為載體。能夠與特異性物質(zhì)結(jié)合，通過自身構(gòu)象的變化，將與它結(jié)合的物質(zhì)轉(zhuǎn)移到膜的另一側(cè)。協(xié)助擴散和主動運輸都必須靠載體蛋白來運載物質(zhì)。載體的功能與其本身的結(jié)構(gòu)有很大的關(guān)系。載體具有高度的特異性（載體上的結(jié)合位點，只能與某一種物質(zhì)進行暫時、可逆的結(jié)合或分離）；存在飽和現(xiàn)象（載體蛋白質(zhì)分子的數(shù)目或每一載體分子上能與該物質(zhì)結(jié)合的位點的數(shù)目是固定的）；有競爭抑制性（兩種物質(zhì)的結(jié)構(gòu)如果相似，它們會競相與載體結(jié)合，甲多結(jié)合一個乙就少結(jié)合一個）。②通道蛋白的作用：通道蛋白是肽鏈折疊形成的球形蛋白質(zhì)分子，球體表面具有疏水性，與周圍脂質(zhì)相吸引，結(jié)合緊密。通道蛋白能形成親水的通道，當通道打開時能允許特定大小的溶質(zhì)通過，特異性不如載體蛋白強。③離子泵的作用：離子泵是膜運輸?shù)鞍字唬部煽醋饕活愄厥獾妮d體蛋白，能驅(qū)使特定的離子逆電化學勢梯度穿過質(zhì)膜，同時消耗ATP水解釋放的能量，屬于主動運輸。其中，鈉—鉀泵普遍存在于動、植物細胞質(zhì)膜上，它有大小兩個亞基，大亞基催化ATP水解，小亞基是一個糖蛋白。大亞基以親Na+態(tài)結(jié)合Na+后，觸發(fā)水解ATP。每水解一個ATP釋放的能量輸送3個Na+到胞外，同時攝取2個K+入胞，造成跨膜梯度和電位差，如此造成膜內(nèi)高K+、膜外高Na+狀態(tài)。膜內(nèi)高K+、膜外高Na+、離子跨膜梯度以及電位差都有可能激活和啟動離子泵。（3）能量的影響①勢能的作用：以分子本身勢能為動力轉(zhuǎn)運的物質(zhì)多見于自由擴散和協(xié)助打散。有人說“自由擴散和協(xié)助擴散是不消托能量的”。其實不然，根據(jù)運動學原理，溶液中的一切分子或離子都處在不斷熱運動之中，即分子本身存在勢能。勢能大小主要決定于溶液濃度，平常所說的不消耗能量只是指分子勢能以外的能量，正如物體從高處自由下落，能量來源于物體所具有的勢能，而不需要施加外力。②ATP泵的作用：離子泵可以直接消耗ATP完成主動轉(zhuǎn)運。以鈉泵為例，它能把細胞代謝所獲得的能量的20%—30%用于其對物質(zhì)的轉(zhuǎn)運，多見于一些非離子性物質(zhì)，如葡萄糖、氨基酸等營養(yǎng)物質(zhì)的吸收。還有研究發(fā)現(xiàn)，這些過程的進行常伴有Na+的進入，沒有Na+由高濃度膜外進入膜內(nèi)，就不會出現(xiàn)葡萄糖逆濃度梯度進入膜內(nèi)，即使運載的載體很多。此過程所需能量不是ATP的水解，而是來自膜內(nèi)外Na+的勢能差，但造成這種勢能差的鈉泵活動是要水解ATP的，即能量間接來自ATP。③電勢能的作用：細胞質(zhì)膜在安靜狀態(tài)時，膜兩側(cè)存在一定的電位差，這種電位差一般能維持平衡狀態(tài)。而離子泵、載體等的活動會造成膜內(nèi)、外離子的分布不均，從而打破原有的