高中生物 11 细胞的物质输入输出 - 被动运输
概念
被动运输是指物质分子顺着浓度梯度进行跨膜运输的方式,即从高浓度区域向低浓度区域移动,此过程不需要细胞提供能量.
类型
自由扩散:
特点:不需要载体蛋白的协助,物质直接通过细胞膜的磷脂双分子层进行扩散。扩散的速度取决于分子的大小和其脂溶性,分子越小、脂溶性越强,扩散速度越快.
实例:氧气、二氧化碳、氮气等气体分子,乙醇、甘油、苯等脂溶性小分子,以及水等物质都可以通过自由扩散的方式进出细胞.
协助扩散:
特点:需要借助膜上的转运蛋白来协助物质进行跨膜运输,但不需要消耗细胞代谢产生的能量 。转运蛋白包括载体蛋白和通道蛋白,其中载体蛋白介导的协助扩散运输过程是通过载体蛋白发生可逆的构象变化实现的,而通道蛋白介导的协助扩散运输过程则是借助穿越脂双分子层的通道蛋白完成,其运输速率通常比载体蛋白高.
实例:哺乳动物红细胞吸收葡萄糖、钠离子进入细胞、钾离子运出细胞等过程都是协助扩散.
影响因素
浓度差:无论是自由扩散还是协助扩散,物质在膜两侧的浓度差是影响被动运输速率的主要因素。浓度差越大,物质运输的速率越快,直到达到动态平衡.
温度:温度会影响分子的运动速率和细胞膜的流动性,进而影响被动运输的速率。一般来说,温度升高,分子运动加快,细胞膜流动性增强,被动运输速率也会相应提高.
转运蛋白的数量和种类:在协助扩散中,转运蛋白的数量和种类会限制物质的运输速率。当膜两侧物质浓度差足够大时,转运蛋白的数量越多,物质的运输速率就越快;不同种类的转运蛋白对不同物质的转运效率也有所不同.
意义
被动运输对于细胞维持正常的生命活动具有重要意义,它可以使细胞内外的物质浓度保持平衡,保证细胞正常的代谢和功能。例如,细胞通过被动运输不断地吸收氧气和营养物质,同时排出二氧化碳和代谢废物,从而为细胞的生命活动提供了必要的物质基础.