备课素材：影响物质出入细胞的因素有哪些 第一学期高中生物学必修一

影响物质出入细胞的因素有哪些？

构成细胞质膜的基本支架是磷脂双分子层，能够直接穿过脂质层出入细胞的物质极少，大多数物质的分子或离子进出细胞与细胞质膜的结构、特性及其他因素有关。（1）物质浓度的影响通过自由扩散和协助扩散出入细胞的物质，主要受细胞质膜内外溶质分子或离子浓度差的影响。尤其是自由扩散，只要两边浓度不一样就会从高浓度一边向低浓度一边扩散，例如，O2、CO2、甘油和乙醇等物质。对协助扩散来说，除了物质浓度的影响外，还有膜对被运输物质通过膜的阻力影响，如固醇类激素。（2）载体、通道和离子泵的影响细胞质膜上不同种类的蛋白质的通透性各异，而不同的分子或离子直径大小不同，性质也不同，所以细胞允许它们通透的情况是不一样的，载体、通道、离子泵主要影响协助扩散和主动运输，尤其是主动运输。①载体蛋白的作用：载体蛋白又称为载体。能够与特异性物质结合，通过自身构象的变化，将与它结合的物质转移到膜的另一侧。协助扩散和主动运输都必须靠载体蛋白来运载物质。载体的功能与其本身的结构有很大的关系。载体具有高度的特异性（载体上的结合位点，只能与某一种物质进行暂时、可逆的结合或分离）；存在饱和现象（载体蛋白质分子的数目或每一载体分子上能与该物质结合的位点的数目是固定的）；有竞争抑制性（两种物质的结构如果相似，它们会竞相与载体结合，甲多结合一个乙就少结合一个）。②通道蛋白的作用：通道蛋白是肽链折叠形成的球形蛋白质分子，球体表面具有疏水性，与周围脂质相吸引，结合紧密。通道蛋白能形成亲水的通道，当通道打开时能允许特定大小的溶质通过，特异性不如载体蛋白强。③离子泵的作用：离子泵是膜运输蛋白之一，也可看作一类特殊的载体蛋白，能驱使特定的离子逆电化学势梯度穿过质膜，同时消耗ATP水解释放的能量，属于主动运输。其中，钠—钾泵普遍存在于动、植物细胞质膜上，它有大小两个亚基，大亚基催化ATP水解，小亚基是一个糖蛋白。大亚基以亲Na+态结合Na+后，触发水解ATP。每水解一个ATP释放的能量输送3个Na+到胞外，同时摄取2个K+入胞，造成跨膜梯度和电位差，如此造成膜内高K+、膜外高Na+状态。膜内高K+、膜外高Na+、离子跨膜梯度以及电位差都有可能激活和启动离子泵。（3）能量的影响①势能的作用：以分子本身势能为动力转运的物质多见于自由扩散和协助打散。有人说“自由扩散和协助扩散是不消托能量的”。其实不然，根据运动学原理，溶液中的一切分子或离子都处在不断热运动之中，即分子本身存在势能。势能大小主要决定于溶液浓度，平常所说的不消耗能量只是指分子势能以外的能量，正如物体从高处自由下落，能量来源于物体所具有的势能，而不需要施加外力。②ATP泵的作用：离子泵可以直接消耗ATP完成主动转运。以钠泵为例，它能把细胞代谢所获得的能量的20%—30%用于其对物质的转运，多见于一些非离子性物质，如葡萄糖、氨基酸等营养物质的吸收。还有研究发现，这些过程的进行常伴有Na+的进入，没有Na+由高浓度膜外进入膜内，就不会出现葡萄糖逆浓度梯度进入膜内，即使运载的载体很多。此过程所需能量不是ATP的水解，而是来自膜内外Na+的势能差，但造成这种势能差的钠泵活动是要水解ATP的，即能量间接来自ATP。③电势能的作用：细胞质膜在安静状态时，膜两侧存在一定的电位差，这种电位差一般能维持平衡状态。而离子泵、载体等的活动会造成膜内、外离子的分布不均，从而打破原有的