物质跨膜运输曲线分析

吴爱玲

在学习物质跨膜运输方式时，教师通常利用表格（表1）比较三种运输方式。

教师引导学生归纳出影响跨膜运输的因素：

影响自由扩散的因素：细胞膜内外物质的浓度差。

影响协助扩散的因素：（1） 细胞膜内外物质的浓度差；（2） 细胞膜上相应载体的数量。

影响主动运输的因素：（1） 载体的种类和数量；（2） 能量。

教师也可以引导学生用曲线的形式分析影响物质运输的速率。

【例1】 图1中所示的3条曲线分别代表哪种运输方式呢？

分析：自由扩散是顺浓度梯度进行物质运输，其动力是膜两侧溶液的浓度差。在一定浓度范围内，随物质浓度的增大，其运输速率越大。所以A为自由扩散。

协助扩散和主动运输的共同特点是都需要载体协助。在物质浓度较低时，随物质浓度的增大，物质的运输速率也逐渐增大，到达一定浓度时，由于受膜上载体数量的限制，运输速率不再随浓度的增大而增大，故B为协助扩散或主动运输。

而图1C的横坐标为时间，纵坐标为细胞内浓度。在一定时间范围内，细胞外液浓度高于细胞内液浓度，当达到一定时间后，会出现细胞内液浓度高于细胞外液浓度，也就是此种物质能逆浓度进入细胞，这种情况只有主动运输可以实现，所以图1C表示主动运输。

【例2】 图2所示的2条曲线分别代表哪种运输方式？

分析：图2的横坐标为氧气浓度（或者氧分压），实质代表的是能量。因为自由扩散和协助扩散不需要消耗能量，所以图2A表示自由扩散或协助扩散，而图2B表示主动运输。但当横坐标变为能量或者呼吸速率时，图2将变为图3。

图2B与图3B的区别是：图2B表示当氧浓度为0时，不能进行有氧呼吸，但可进行无氧呼吸，就可由无氧呼吸提供能量；图3B表示能量为0时，不能运输物质，有能量才能运输物质，所以此图只表示主动运输，此曲线转折点的影响因素为载体蛋白的数量。

【例3】 图4中所示的曲线分别代表哪种运输方式？

分析：图4显示的横坐标为载体数量，自由扩散不需要载体，物质运输速率与载体数量无关，所以图4A为自由扩散。而协助扩散和主动运输都需要载体，所以随着载体数量的增加，运输速率会增大，但当物质的浓度不能随之增加时，运输速率也就不再增加，所以图4B表示协助扩散或主动运输，此时曲线转折点的影响因素为物质的浓度。

教师引导学生小结：

（1） 对于自由扩散，因为其运输速率只与浓度差有关，所以氧气浓度、能量、呼吸速率或者载体数量对其都没有影响，所以是一条直线。

（2） 当曲线随横坐标变化时，一定要注意横坐标所代表的生物量，认真进行分析，从而做出正确判断。