物質(zhì)跨膜運輸曲線分析

吳愛玲

在學(xué)習(xí)物質(zhì)跨膜運輸方式時，教師通常利用表格（表1）比較三種運輸方式。

教師引導(dǎo)學(xué)生歸納出影響跨膜運輸?shù)囊蛩兀?/p>

影響自由擴(kuò)散的因素：細(xì)胞膜內(nèi)外物質(zhì)的濃度差。

影響協(xié)助擴(kuò)散的因素：（1） 細(xì)胞膜內(nèi)外物質(zhì)的濃度差；（2） 細(xì)胞膜上相應(yīng)載體的數(shù)量。

影響主動運輸?shù)囊蛩兀海?） 載體的種類和數(shù)量；（2） 能量。

教師也可以引導(dǎo)學(xué)生用曲線的形式分析影響物質(zhì)運輸?shù)乃俾省?/p>

【例1】 圖1中所示的3條曲線分別代表哪種運輸方式呢？

分析：自由擴(kuò)散是順濃度梯度進(jìn)行物質(zhì)運輸，其動力是膜兩側(cè)溶液的濃度差。在一定濃度范圍內(nèi)，隨物質(zhì)濃度的增大，其運輸速率越大。所以A為自由擴(kuò)散。

協(xié)助擴(kuò)散和主動運輸?shù)墓餐攸c是都需要載體協(xié)助。在物質(zhì)濃度較低時，隨物質(zhì)濃度的增大，物質(zhì)的運輸速率也逐漸增大，到達(dá)一定濃度時，由于受膜上載體數(shù)量的限制，運輸速率不再隨濃度的增大而增大，故B為協(xié)助擴(kuò)散或主動運輸。

而圖1C的橫坐標(biāo)為時間，縱坐標(biāo)為細(xì)胞內(nèi)濃度。在一定時間范圍內(nèi)，細(xì)胞外液濃度高于細(xì)胞內(nèi)液濃度，當(dāng)達(dá)到一定時間后，會出現(xiàn)細(xì)胞內(nèi)液濃度高于細(xì)胞外液濃度，也就是此種物質(zhì)能逆濃度進(jìn)入細(xì)胞，這種情況只有主動運輸可以實現(xiàn)，所以圖1C表示主動運輸。

【例2】 圖2所示的2條曲線分別代表哪種運輸方式？

分析：圖2的橫坐標(biāo)為氧氣濃度（或者氧分壓），實質(zhì)代表的是能量。因為自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散不需要消耗能量，所以圖2A表示自由擴(kuò)散或協(xié)助擴(kuò)散，而圖2B表示主動運輸。但當(dāng)橫坐標(biāo)變?yōu)槟芰炕蛘吆粑俾蕰r，圖2將變?yōu)閳D3。

圖2B與圖3B的區(qū)別是：圖2B表示當(dāng)氧濃度為0時，不能進(jìn)行有氧呼吸，但可進(jìn)行無氧呼吸，就可由無氧呼吸提供能量；圖3B表示能量為0時，不能運輸物質(zhì)，有能量才能運輸物質(zhì)，所以此圖只表示主動運輸，此曲線轉(zhuǎn)折點的影響因素為載體蛋白的數(shù)量。

【例3】 圖4中所示的曲線分別代表哪種運輸方式？

分析：圖4顯示的橫坐標(biāo)為載體數(shù)量，自由擴(kuò)散不需要載體，物質(zhì)運輸速率與載體數(shù)量無關(guān)，所以圖4A為自由擴(kuò)散。而協(xié)助擴(kuò)散和主動運輸都需要載體，所以隨著載體數(shù)量的增加，運輸速率會增大，但當(dāng)物質(zhì)的濃度不能隨之增加時，運輸速率也就不再增加，所以圖4B表示協(xié)助擴(kuò)散或主動運輸，此時曲線轉(zhuǎn)折點的影響因素為物質(zhì)的濃度。

教師引導(dǎo)學(xué)生小結(jié)：

（1） 對于自由擴(kuò)散，因為其運輸速率只與濃度差有關(guān)，所以氧氣濃度、能量、呼吸速率或者載體數(shù)量對其都沒有影響，所以是一條直線。

（2） 當(dāng)曲線隨橫坐標(biāo)變化時，一定要注意橫坐標(biāo)所代表的生物量，認(rèn)真進(jìn)行分析，從而做出正確判斷。