試析物質的跨膜運輸

謝懿姍

【摘 要】在高中生物的學習中，物質的跨膜運輸是考點，也是較容易出錯的地方。本文主要對物質的跨膜運輸進行了探討，為高中生物課的學習提供了參考。

【關鍵詞】物質；跨膜運輸；生物

對于物質來說，跨膜運輸是常常出現的事情，在進行跨膜運輸的時候，它所需要的條件是有一定的要求的，同時對于不同的物質和情況所需要的跨膜運輸的方式也不一樣，具體的過程也會存在著差異。

一、物質的跨膜運輸

物質的跨膜運輸指的是一些物質從高濃度到膜的一側，向低濃度的一層進行移動的過程。在物質的跨膜運輸中，影響單純擴散的主要因素有兩個方面，一個方面是膜的兩側溶質分子濃度的梯度。如果這個濃度的梯度越大，那么物質順著濃度梯度進行擴散就會越多，如果濃度的梯度出現了消失，那么擴散的行為就會停止。第二個方面是膜對這個物質的通透性。細胞膜從結構上來說，它是一個脂質的雙分子層，因此，膜對于，例如膜對于脂溶性比較高的物質，例如：氧和二氧化碳碳，它的通透性就會比較大，最這樣的情況下就會更容易擴散。反過來對于脂溶性低和非脂溶性物的通透性就會比較小，擴散就會比較難。

二、如何理解水通過滲透作用跨生物膜

滲透作用指的是液態的小分子通過半透膜的擴散方式來進行滲透。半透膜一般會通過孔道的大小和膜兩側的同類分子自由能差來決定通過膜的情況，是沒有生物膜活性的。雖然水分子跨生物膜和半透膜發生的滲透作用的結果是一樣的，但是它的發生過程存在著比較大的差別。在這樣的情況下，就不能把細胞吸水和失水簡單地等同于滲透作用。

根據生物膜的具體成分、物質相互親合的原理及水通道蛋白的發現三個方面的內容來進行具體的分析，水在生物膜中進行通過，一方面是由生物膜上面的水親合物來決定的，并且所有膜的蛋白都能對水分進行過膜的承擔。這個過程主要是對蛋白進行貫穿，因為它是可以形成一個水的通道的，可以為水分子過膜創造一個十分便利的條件。此外，非貫穿的蛋白也會有一個自發的運動，這個自發的運動會使得水分子出現過膜的行為和現象，因為對于蛋白分子來說，它們都是具備水親合性的，并且膜蛋白對于水的親合量和水勢之間是成一個正比的關系的[2]。特別是從生物膜內外兩側來進行分析，一般來說，水勢大的地方它的親合就會越大，從而自發地轉運到另一側的能力就會越強，從而會體現出來一個和滲透作用一致的現象。另一個方面，生物膜內外兩側的水勢所產生的動力會使得水分子能夠克服阻力對生物膜的磷脂分子進行穿過，并且過膜的情況會由生物膜內外兩側的水勢差來進行決定。如果外側的水勢比內側的水勢大，那么細胞就會出現吸水的情況。如果外側的水勢比內側的水勢小，那么細胞就會出現失水的情況。

水是一個非常小的分子，和磷脂分子之間的親合性是比較小的，在這樣的情況下，水分子依靠水勢穿過磷脂分子透過生物膜，就需要對非親合性所帶來的阻力進行克服，在這樣的情況下，速率就會比較慢。如果是依靠水親合物來進行過膜，那么這個阻力就會比較小，特別是以通道蛋白過膜，這個阻力就會更小，因此這個速率就會更加地快。水分子經過通道蛋白過生物膜，就像是水分子通過半透膜的孔道一樣，可以按照水勢的大小來進行自由的進出。因此，我們可以發現，細胞的吸水和失水都主要依靠通道蛋白來通過生物膜。

三、物質跨膜運輸方式的分類

（一）氧氣、二氧化碳、氮氣和苯的跨膜運輸

氧氣、二氧化碳、氮氣和苯都是非極性的分子，因此比較容易和磷脂分子進行親合，從而使得磷脂分子成為這些分子過膜的一個通道，會順應著濃度的梯度來進行自由的通過，是一種被動的運輸方式。

（二）水、乙醇、甘油的跨膜運輸

水是極性比較大的小分子，乙醇和甘油是一個極性比較弱的分子。水分子和磷脂分子的親合性是比較小的，但是水分子的體積又比較小，本身的自由能比較大，因此穿透能力強，可以順應著水勢差來對穿過磷脂雙分子層或者通過水通道通過生物膜的阻力進行克服。相比之下，乙醇和甘油與磷脂分子之間的親合性就比較強，可以順應著溶液中的濃度梯度對磷脂的雙分子層進行通過，也是一種被動的運輸方式。這三種物質經過膜的速率中，水是最小的。

（三）離子的跨膜運輸

氫離子、鈉離子、鉀離子、鈣離子、氯離子、鎂離子、碳酸根離子及磷酸根離子的極性都比較強，一般都需要依靠膜蛋白中所含有的特異性比較高的離子泵來對泵入或者泵出的細胞進行選擇[2]。在生物膜當中，過膜的離子的種類和數量會由離子泵的種類和數量來決定，此外離子過膜的速率會受到有氧呼吸強度的影響。對于離子來說，它主要依靠生物膜上的離子泵來選擇性的過膜，從而使得生物膜的內側和外側始終存在著一定的濃度差，最終形成電位差。因此，離子大多數都是通過離子泵例進行主動的運輸的，也可以通過離子的通道來進行被動的運輸。

四、結語

綜上所述，物質的跨膜運輸在不同的條件和環境中，它的效果是不一樣的，需要根據實際的情況來進行探討和研究，從而更好地對物質的跨膜運輸內容和相關的知識點進行掌握，更好地開展各方面的學習。

參考文獻：

[1]吳潤.淺談物質跨膜運輸的方式[J].生物學教學，2014（7）：67-67

[2]王健.物質跨膜運輸方式的再討論[J].中學生物教學，2015（1）：104-106