物质进出细胞膜的方式

专题二物质进出细胞膜的方式

一、物质跨膜运输

1、被动运输：分为自由扩散与协助扩散

（1）自由扩散：物质顺浓度梯度直接穿过双层膜进行运输。不需要能量（ATP释放的化学能），也不需要蛋白质（载体蛋白）的协助。H2O、O2、CO2等气体分子、甘油、脂肪酸、乙醇、苯等脂溶性物质。

（2）协助扩散：物质顺浓度梯度直接穿过双层膜进行运输。不需要能量（ATP释放的化学能），但需要蛋

白质（载体蛋白）的协助，其中分为水通道蛋白、离子通道蛋白(即门通道蛋白)、载体蛋白。（区别：载体蛋白能与特定物质结合，通过自身构象的变化，将物质转移到膜的另一侧。通道蛋白与所转运物质之间的结合较弱，当通道打开时能允许特定大小的物质通过，特异性不如载体蛋白强，只参与被动运输。）

2、主动运输：物质由低浓度向高浓度的方向进行运输，（也可以顺浓度梯度进行运输的），需要能量（ATP 释放的化学能），需要载体。如葡萄糖、氨基酸、各种离子等。

葡萄糖进入红细胞是协助扩散，而进入其他细胞（除红细胞）的方式就是主动运输。

二、非跨膜运输：分为胞吞（内吞作用）与胞吐（外排作用）。需要能量，不需要载体（通过小泡）。

三、例析计算“物质通过生物膜或磷脂分子的层数”

1、离子、小分子物质通过生物膜或磷脂分子的层数

离子、小分子物质以跨膜方式（自由扩散、主动运输、协助扩散）通过生物膜。解答此类题目的方法是：明确所研究的物质运动的起点和止点→弄清物质通过的方式和经过的结构及其结构特点→注意一个等量关系“生物膜的层数=1/2磷脂分子的层数”。此外，还要明确细胞结构中，具有双层生物膜的结构有线粒体、叶绿体、核膜（有核孔），具有单层生物膜的结构有细胞膜、液泡膜、内质网、高尔基体、溶酶体。

2、大分子物质、病菌、病毒通过生物膜或磷脂分子的层数

大分子物质（如蛋白质、多糖、DNA、RNA等）、病菌、病毒等颗粒性物质不能以跨膜方式通过生物膜，而是以内吞（胞吞）、外排（胞吐）作用通过生物膜。其原理是生物膜具有一定的流动性，能形成小泡包围大分子和颗粒性物质过生物膜，所以这些物质通过生物膜时没有穿过生物膜。细胞质与细胞核之间的大分子物质通过核孔进行物质交换，所以也不穿过生物膜。

四、例题解析

1、以下哪一过程是主动运输（）

A、氯离子在血细胞和血浆之间运动

B、钠在肾小管中的重吸收

C、尿素的重吸收

D、氧在血液中的运输

E、红细胞吸收葡萄糖

F、小肠上皮细胞吸收葡萄糖

G、红细胞从血浆中吸收钾离子

【解析】BFG该题主要考察主动运输概念的理解和运用。判断物质的主动运输方式，有三个关键：一是

被运输的物质是否通过细胞膜；二是明确物质转运是否需要载体；三是否需要能量。氯离子和氧在血液中的运输是的细胞间隙中的运动，不通过细胞膜，也就不存在主动运输的问题；尿素的重吸收方式是自由扩散；红细胞吸收葡萄糖需要载体但不消耗能量。答案是BFG。

2、植物细胞膜对某种物质的运输方向如下图箭头所示，黑点的数量表示某种物质的浓度。该物质可能是（）

A．叶绿素B．生长素C．纤维素D．胡萝卜素

【解析】B生长素在植物体中的运输方式是极性运输，受光的作用也会横向运输，它们都是属于主动运输，会消耗能量，因此生长素的运输方式是主动运输；叶绿素和胡萝卜素存在于细胞内（在叶绿体中），不会往细胞外运输；纤维素是构成植物细胞壁的主要成分，纤维素属于多糖，是高分子物质，纤维素的运输应该属于胞吐。

3．细胞中的RNA分子从产生部位到作用场所需要穿过多少层磷脂双分子层（）

A．0 B．4 C．5 D．6

【解析】A解答该题时要注意：RNA属于生物大分子，其不能通过生物膜的分子层。我们知道，真核细胞中的信使RNA是在细胞核内合成的，RNA是从核孔进入细胞质中与核糖体结合来完成翻译的，而原核细胞又无核膜。因此，不管是什么细胞，其中的RNA分子从产生部位到作用场所都不需要穿过生物膜，即通过0层磷脂双分子层。此外，细胞向外分泌消化酶、抗体，或蛋白类激素的胞吐以及细胞的胞吞，都可看作是通过0层生物膜。

4．人体组织细胞（如骨骼肌细胞）有氧呼吸时需要的C6H12O6和O2从外界进入该细胞参与反应，各自至少需要通过多少层生物膜（）

A．3和4 B．4和5 C．7和9 D．7和11

【解析】D这个物质跨膜数量问题就比较复杂，我们还是用图示加以说明：

先看葡萄糖，机体吸收葡萄糖主要是用于组织细胞的氧化供能；葡萄糖经小肠粘膜上皮进入毛细血管中，

形成了血糖。图丙中的①→②→③便是其运输的途径：葡

萄糖从小肠进入毛细血管经过4层细胞膜后，还要再穿过

一层毛细血管壁上皮细胞（2层膜），进入组织液，再穿过

1层组织细胞膜，进入组织细胞，共通过7层生物膜。

这里特别提醒注意两点，一是葡萄糖是在血浆中运输，

而不是进入红细胞内被运输；二是葡萄糖是在细胞质基质

中被分解，而不是直接进入线粒体。

再来看氧气，首先要知道肺泡膜也是由单层细胞构成

的，其次要知道氧进入血液后，要进入红细胞内与血红蛋

白结合并运输；三是氧进入组织细胞后，还要再进入线粒体才能被利用，因为有氧呼吸的第三阶段需要氧，而该阶段是在线粒体基质中完成的。图丁描述的就是这一比较复杂的过程：

出肺泡（2层膜）→进血管（2层膜）→进红细胞（1层膜）→运输到组织器官→出红细胞（1层膜）→出血管（2层膜）→进组织细胞（1层膜）→进线粒体（2层膜），共计11层生物膜。

5．在缺氧的条件下，某高等植物叶肉细胞中产生的CO2参与该细胞的光合作用需通过几层磷脂分子（）

A．2 B．4 C．6 D．8

【解析】B本题考查光合作用、呼吸作用及其结构基础。在缺氧的条件下，植物通过无氧呼吸产生的CO2，

其反应的场所是细胞质基质。CO2直接运输到叶绿体用于光合作用。叶绿体是双层膜结构。故要通过2层膜4层磷脂分子层。

6．若一个氨基酸分子通过人体的细胞膜要消耗2个ATP分子，那么小肠吸收一个氨基酸分子进入血液至少要消耗（）个ATP

A．2 B．4 C．8 D．16

【解析】C小肠吸收的氨基酸进入血液需穿过小肠上皮细胞和毛细血管壁细胞，即四层细胞膜，而穿过一层细胞膜需消耗ATP2个，所以小肠吸收氨基酸需消耗ATP为2×4 = 8个。

五、精选练习

一、选择题

1、某同学用30%的蔗糖溶液来处理某生物细胞，在操作步骤完全正确的情况下，细胞没有出现质壁分离现象。试分析该同学所使用的实验材料可能是

①根尖分生区细胞②动物细胞③死细胞④去除了细胞壁的植物细胞

A.②④

B.①②④

C.②③④

D.①②③④

2、右图表示多种植物成熟细胞在不同浓度的蔗糖溶液内质壁分离的百分率，图中曲线表明这些植物细胞（）

A．细胞液浓度>蔗糖溶液浓度B．细胞液浓度<蔗糖溶液浓度

C．有不同浓度的细胞液 D．有不同的选择透过性

3、下列生理过程不受细胞内氧浓度影响的是

A.神经递质的释放

B.肌肉不自主地战栗

C.人小肠绒毛上皮细胞吸收甘油

D.生长素向胚芽鞘背光侧运输

4、作为系统的边界，细胞膜在细胞的生命活动中有多种功能。下图的模型主要表明了细胞膜的何种功能