高中生物跨膜运输知识点
2020-03-302200
高中生物跨膜运输知识
一、脂溶性的非极性分子在任何细胞中都以自由扩散方式穿过磷脂双分子层
脂溶性的非极性分子包括甘油、脂肪酸、苯、脂溶性维生素、O2等。
由于细胞膜中含有大量磷脂，并形成双分子层构成细胞膜的基本支架，根据相似相溶原理，这些物质就能直接穿过脂双层而进出细胞。当然，它们是进还是出，则完全取决于细胞内外浓度差：若细胞外浓度高就进入细胞，若细胞内浓度高就流出细胞，动力都是来自浓度差。由此可见，这些物质出入细胞的方式属于自由扩散，扩散的最终结果使这些物质在细胞内外保持平衡，若不能保持平衡就会一直扩散下去。(马上点标题下“高中生物”关注可获得更多知识干货，每天更新哟!)
二、非脂溶性的极性分子和带电离子通过膜蛋白以不同的方式进出细胞
1.水等分子量很小的极性小分子物质通过特殊通道以自由扩散的方式穿过膜。水、二氧化碳、乙醇、尿素等极性小分子不溶于脂，因而不能像脂溶性物质那样直接穿过磷脂双分子层，但它们却是典型的以自由扩散方式穿过膜的物质。
那么它们是怎样进行自由扩散的呢?目前弄得比较清楚的是水的自由扩散过程。科学家研究发现，在细胞的膜蛋白中有一类具有通道作用的蛋白质，叫做通道蛋白，在通道蛋白中又有一种是专门提供给水进出细胞的，叫水的通道，这种水的通道的典型特征是具有特定大小的孔径，这种孔径可以保证水的通过，但其他物质却不能通过，并且这种水的通道是始终开放着的，所以细胞内外的水分子只要存在浓度差，就会由高浓度一侧穿过该通道进入低浓度一侧，使细胞两侧的水分子浓度保持平衡。
这类物质的自由扩散和脂溶性物质的自由扩散的主要区别表现在途径上：一个是通过磷脂双分子层，一个是通过通道蛋白。
2.葡萄糖和氨基酸等分子量较大的极性小分子通过载体以协助扩散和主动运输两种方式出入细胞葡萄糖和氨基酸等小分子颗粒因为是极性分子，不溶于脂，同时细胞膜上又缺乏相应的通道蛋白，所以它们既不能以自由扩散方式穿过脂双层，也不能像水那样通过通道来进行自由扩散。
但细胞膜上有能分别与葡萄糖和氨基酸等小分子特异性结合的载体蛋白，这种载体蛋白能通过与相应物质发生特异性结合，使蛋白质的构象发生变化，从而实现对相应物质的跨膜运输。这种跨膜运输当把所运输的物质由高浓度一侧运输到低浓度一侧时，不需消耗细胞代谢所产生的能量，是一个协助扩散的过程;但若是把所运输的物质由低浓度一侧运输到高浓度一侧时，则需消耗细胞代谢所产生的能量，是一个主动运输的过程。
例如，人体消化道内的葡萄糖和氨基酸因浓度一般低于消化道上皮细胞，所以它们吸收到人体内的过程是主动运输;而红细胞等组织细胞因葡萄糖和氨基酸的浓度低于它们所处的内环境，所以吸收的方式一般是协助扩散。有人为了探究小肠上皮细胞是否一定以主动运输方式吸收葡萄糖，将小肠上皮细胞分别放在葡萄糖浓度高于小肠上皮细胞和葡萄糖浓度低于小肠上皮细胞的葡萄糖溶液中，通过观察小肠上皮细胞的耗氧量来确定葡萄糖的运输方式，结果发现小肠上皮细胞在外界葡萄糖浓度高于小肠上皮细胞时，耗氧量明显低于外界葡萄糖浓度低于小肠上皮细胞时的耗氧量。而放在高浓度葡萄糖溶液中的小肠上皮细胞，开始耗氧相对较慢，但随着细胞外的葡萄糖不断被吸收，在某一时刻，小肠上皮细胞的耗氧量会突然增加。耗氧量增加其实是细胞消耗ATP增加的表现，所以上述实验证明了小肠上皮细胞既可以通过主动运输方式吸收葡萄糖，也可以通过协助扩散方式吸收葡萄糖。具体哪种方式则是取决于细胞内外的葡萄糖浓度差。
3.Na+、K+、Ca2+等带电离子通过通道和载体以自由扩散、协助扩散和主动运输三种方式出入细胞
Na+、K+、Ca2+等带电离子因为带有电荷，显然不能以自由扩散方式穿过磷脂双分子层，但这并不意味着它们就不能进行自由扩散，事实上不同的离子在不同的条件下可以以自由扩散、协助扩散和主动运输三种方式出入细胞。
有些离子可以通过自由扩散出入细胞。细胞膜上通道蛋白除了前面提到的水通道之外，还有一些门通道，如Na+通道、K+通道等。这些门通道同样具有专一性，如Na+通道只能让Na+通过，K+通道只让K+通过。但与水通道不同的地方是：水通道是连续开放的，水分子只要在通道两侧有浓度差存在，就会穿过通道;门通道的开放是不连续的，只有在特定条件刺激下，门通道被瞬时打开，相应的粒子才能穿过通道，并且是由高浓度一侧流到低浓度一侧，可见此时的穿越方式应属于自由扩散。典型的例子是神经细胞在受到刺激时，细胞的膜电位会由外正内负变成外负内正，这主要是由于细胞外高浓度Na+通过Na+通道的瞬时打开自由扩散到细胞内的结果。
不过离子通道的开启时间是极短的，一般在几毫秒后，通道关闭，这种自由扩散就会停止，所以Na+、K+不能通过这些门通道的自由扩散而使细胞内外的Na+、K+离子保持平衡。
不断回顾，温故知新。
生物教材中有些知识会在前后不同的章节中出现，如关于DNA的知识，我们会分别在绪论、组成生物体的化合物、遗传和变异等部分学习到;各种细胞器的功能又多在新陈代谢部分有具体的描述。这些内容在学习后面的知识时应注意不断回顾，将前后知识联系起来进行理解，形成知识网络，做到温故而知新。
利用图表，善于归纳。
教材中有大量的图表，这些图表在课后复习时应很好地利用。如学完《生命的基本单位——细胞》后，可利用“动物细胞亚显微结构模式图”、“植物细胞亚显微结构模式图”对细胞各部分的结构和功能进行复习。另外许多知识点我们在复习时也可以自己通过列表进行比较，如线粒体与叶绿体的比较、动植物细胞结构的比较、有丝分裂与减数分裂的比较等。
联系实际，学以致用。
生物学是一门与生产和生活联系非常紧密的科学。我们在复习生物学知识时，应该注意理解科学技术和社会之间相互关系，理解所学知识的社会价值，并且运用所学的生物学知识去解释一些现象、解决一些问题。近年来高考理科综合生物部分联系实际的题目所占的比重也逐年增大。
高考生物的高效记忆法
1.分类整理法。有很多章节存在大量的概念或某些结构，将这些概念或结构分类整理尤为重要，否则会显得比较混乱。如复习到细胞器的时候，可以用不同的标准将这些细胞器进行分类：有无膜结构单层膜和双层膜、有无核酸或遗传物质、是否与能量转换有关、植物细胞所特有的细胞器、动植物细胞中作用不同的细胞器、能否在代谢过程中产生水、是否含有色素等，只有这样才能切实掌握这些细胞器的结构和功能;再如遗传规律部分，可以按照性状类和交配类将众多的概念进行分类，找出不同概念之间的区别和内在联系。再如染色体、染色体组、二倍体、单倍体和多倍体等，通过分类比较可以切实掌握其内涵。
2.图解归纳法。如果说分类整理法适合于掌握概念，那么图解归纳法就适合于掌握原理和规律类知识。如呼吸作用、光合作用、细胞增殖、基因表达和高等动物的生命调节过程等知识就适合于用该种方法进行复习。其实高考题中就有很多图解类题目，如果不掌握读图的方法就很难自如地解答这类题目。那么如何读图呢?首先，要知道图解中的结构和物质的名称，如甲状腺激素的反馈调节的图解中，有下丘脑、垂体和甲状腺等结构，以及TRH促甲状腺激素释放激素、TSH促甲状腺激素和甲状腺激素等物质;然后，再分析结构和物质之间的内在联系：下丘脑分泌的TRH作用于垂体，垂体分泌的TSH再作用于甲状腺，甲状腺分泌的甲状腺激素再作用于下丘脑和垂体。同学们要养成一个习惯，就是遇到过程类的知识，即便教材中没有图解，也可以尝试着将这个过程用图解的形式表示出来。同时要对图表累知识要进行整理、归类，如：坐标曲线图、坐标直方图、流程图、模式图、概念图、显微摄影图、饼状图、表格等。
3.联想迁移法。教材中的很多知识点看起来是孤立的，但很多知识存在着共性。对于这些知识可以采用联想迁移法进行掌握。如孟德尔选择豌豆作为遗传学实验材料，而摩尔根采用果蝇作为实验材料，这两种生物之间就存在着一些相同的优点：有明显的易于区分的相对性状、产生的子代数量多、易于培养等，可以通过联想迁移将不同章节的内容串联起来，起到融会贯通的作用。其实，这种方法在解题中也可以运用，如21三体综合征患者的细胞内有三条21号染色体，某孕妇经过检查发现胎儿的细胞内某种染色体多出1条或几条，医生应该给出怎样的建议?这个问题就可以用联想迁移法进行解答。
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