備課素材：影響物質(zhì)出入細(xì)胞的因素有哪些 第一學(xué)期高中生物學(xué)必修一

影響物質(zhì)出入細(xì)胞的因素有哪些？

構(gòu)成細(xì)胞質(zhì)膜的基本支架是磷脂雙分子層，能夠直接穿過(guò)脂質(zhì)層出入細(xì)胞的物質(zhì)極少，大多數(shù)物質(zhì)的分子或離子進(jìn)出細(xì)胞與細(xì)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(guò)自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散出入細(xì)胞的物質(zhì)，主要受細(xì)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(kuò)散，只要兩邊濃度不一樣就會(huì)從高濃度一邊向低濃度一邊擴(kuò)散，例如，O2、CO2、甘油和乙醇等物質(zhì)。對(duì)協(xié)助擴(kuò)散來(lái)說(shuō)，除了物質(zhì)濃度的影響外，還有膜對(duì)被運(yùn)輸物質(zhì)通過(guò)膜的阻力影響，如固醇類(lèi)激素。（2）載體、通道和離子泵的影響細(xì)胞質(zhì)膜上不同種類(lèi)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(xì)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(kuò)散和主動(dòng)運(yùn)輸，尤其是主動(dòng)運(yùn)輸。①載體蛋白的作用：載體蛋白又稱(chēng)為載體。能夠與特異性物質(zhì)結(jié)合，通過(guò)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(kuò)散和主動(dòng)運(yùn)輸都必須靠載體蛋白來(lái)運(yùn)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(diǎn)，只能與某一種物質(zhì)進(jìn)行暫時(shí)、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(diǎn)的數(shù)目是固定的）；有競(jìng)爭(zhēng)抑制性（兩種物質(zhì)的結(jié)構(gòu)如果相似，它們會(huì)競(jìng)相與載體結(jié)合，甲多結(jié)合一個(gè)乙就少結(jié)合一個(gè)）。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?chē)|(zhì)相吸引，結(jié)合緊密。通道蛋白能形成親水的通道，當(dāng)通道打開(kāi)時(shí)能允許特定大小的溶質(zhì)通過(guò)，特異性不如載體蛋白強(qiáng)。③離子泵的作用：離子泵是膜運(yùn)輸?shù)鞍字唬部煽醋饕活?lèi)特殊的載體蛋白，能驅(qū)使特定的離子逆電化學(xué)勢(shì)梯度穿過(guò)質(zhì)膜，同時(shí)消耗ATP水解釋放的能量，屬于主動(dòng)運(yùn)輸。其中，鈉—鉀泵普遍存在于動(dòng)、植物細(xì)胞質(zhì)膜上，它有大小兩個(gè)亞基，大亞基催化ATP水解，小亞基是一個(gè)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(gè)ATP釋放的能量輸送3個(gè)Na+到胞外，同時(shí)攝取2個(gè)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(dòng)離子泵。（3）能量的影響①勢(shì)能的作用：以分子本身勢(shì)能為動(dòng)力轉(zhuǎn)運(yùn)的物質(zhì)多見(jiàn)于自由擴(kuò)散和協(xié)助打散。有人說(shuō)“自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散是不消托能量的”。其實(shí)不然，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)原理，溶液中的一切分子或離子都處在不斷熱運(yùn)動(dòng)之中，即分子本身存在勢(shì)能。勢(shì)能大小主要決定于溶液濃度，平常所說(shuō)的不消耗能量只是指分子勢(shì)能以外的能量，正如物體從高處自由下落，能量來(lái)源于物體所具有的勢(shì)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(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)。以鈉泵為例，它能把細(xì)胞代謝所獲得的能量的20%—30%用于其對(duì)物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)，多見(jiàn)于一些非離子性物質(zhì)，如葡萄糖、氨基酸等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收。還有研究發(fā)現(xiàn)，這些過(guò)程的進(jìn)行常伴有Na+的進(jìn)入，沒(méi)有Na+由高濃度膜外進(jìn)入膜內(nèi)，就不會(huì)出現(xiàn)葡萄糖逆濃度梯度進(jìn)入膜內(nèi)，即使運(yùn)載的載體很多。此過(guò)程所需能量不是ATP的水解，而是來(lái)自膜內(nèi)外Na+的勢(shì)能差，但造成這種勢(shì)能差的鈉泵活動(dòng)是要水解ATP的，即能量間接來(lái)自ATP。③電勢(shì)能的作用：細(xì)胞質(zhì)膜在安靜狀態(tài)時(shí)，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(dòng)會(huì)造成膜內(nèi)、外離子的分布不均，從而打破原有的