物質跨膜運輸曲線分析

吳愛玲

在學習物質跨膜運輸方式時，教師通常利用表格（表1）比較三種運輸方式。

教師引導學生歸納出影響跨膜運輸的因素：

影響自由擴散的因素：細胞膜內外物質的濃度差。

影響協助擴散的因素：（1） 細胞膜內外物質的濃度差；（2） 細胞膜上相應載體的數量。

影響主動運輸的因素：（1） 載體的種類和數量；（2） 能量。

教師也可以引導學生用曲線的形式分析影響物質運輸的速率。

【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：自由擴散是順濃度梯度進行物質運輸，其動力是膜兩側溶液的濃度差。在一定濃度范圍內，隨物質濃度的增大，其運輸速率越大。所以A為自由擴散。

協助擴散和主動運輸的共同特點是都需要載體協助。在物質濃度較低時，隨物質濃度的增大，物質的運輸速率也逐漸增大，到達一定濃度時，由于受膜上載體數量的限制，運輸速率不再隨濃度的增大而增大，故B為協助擴散或主動運輸。

而圖1C的橫坐標為時間，縱坐標為細胞內濃度。在一定時間范圍內，細胞外液濃度高于細胞內液濃度，當達到一定時間后，會出現細胞內液濃度高于細胞外液濃度，也就是此種物質能逆濃度進入細胞，這種情況只有主動運輸可以實現，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的橫坐標為氧氣濃度（或者氧分壓），實質代表的是能量。因為自由擴散和協助擴散不需要消耗能量，所以圖2A表示自由擴散或協助擴散，而圖2B表示主動運輸。但當橫坐標變為能量或者呼吸速率時，圖2將變為圖3。

圖2B與圖3B的區別是：圖2B表示當氧濃度為0時，不能進行有氧呼吸，但可進行無氧呼吸，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，有能量才能運輸物質，所以此圖只表示主動運輸，此曲線轉折點的影響因素為載體蛋白的數量。

【例3】 圖4中所示的曲線分別代表哪種運輸方式？

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

教師引導學生小結：

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

（2） 當曲線隨橫坐標變化時，一定要注意橫坐標所代表的生物量，認真進行分析，從而做出正確判斷。