协助扩散

发生的部位

协助扩散发生在细胞膜上，由嵌在磷脂双分子层中的载体蛋白与通道蛋白负责。它用于运送那些太大或极性太强、无法直接穿过细胞膜的分子，例如葡萄糖、氨基酸与离子。

考题中反复出现三个部位。葡萄糖通过葡萄糖载体蛋白进入红细胞和肌肉细胞。

神经冲动传导时，钠离子和钾离子通过离子通道穿过神经元的细胞膜。葡萄糖和氨基酸在绒毛上皮细胞内积聚后，通过协助扩散离开细胞进入毛细血管。

线粒体等细胞器的膜上也有通道蛋白和载体蛋白，作用相同。

输入与输出

• 输入：位于膜高浓度一侧的特定分子或离子，例如葡萄糖、氨基酸、钠离子或氯离子。
• 输入：具有形状相符结合位点的载体蛋白，或形成大小与电荷相符的充水孔道的通道蛋白。
• 输入：跨膜的浓度梯度，这是唯一的驱动力来源。
• 输出：同一分子或离子，未经改变，出现在低浓度一侧。
• 输出：载体蛋白或通道蛋白恢复原状，准备运送下一个分子。
• 输出：不消耗 ATP，也不产生 ADP，这正是它与主动运输的区别。

步骤

1. 特定分子（如葡萄糖）在膜的一侧浓度较高。
2. 分子因随机运动撞击细胞膜，但因太大或极性太强而无法穿过磷脂双分子层。
3. 该分子与形状相符的载体蛋白结合，或进入开放的通道蛋白。
4. 载体蛋白改变形状把分子运送到膜的另一侧；通道蛋白则只是让分子通过。
5. 分子在浓度较低的一侧被释放。
6. 蛋白质本身不变，可继续运送更多分子。
7. 净移动持续到两侧浓度相等为止；此后分子仍会穿膜，但两个方向的速率相同。

为何重要及如何调控

协助扩散让细胞在不消耗能量的情况下吸收所需分子，例如葡萄糖进入红细胞或肠壁细胞。由于它依赖数量有限的载体蛋白与通道蛋白，当所有蛋白都持续被占用时速率会趋于平稳，这与简单扩散不同。

速率受三个因素调控。浓度梯度的陡峭程度决定分子到达蛋白质的快慢。

膜上载体蛋白或通道蛋白的数量决定最大速率；细胞可以通过插入更多蛋白质来提高这个数量，胰岛素正是这样增加肌肉细胞对葡萄糖的吸收。温度影响分子的动能，从而影响分子与蛋白质碰撞的速率。

通道蛋白还提供另一层调控：有些通道是门控的，会响应信号而打开或关闭。神经元的钠通道和钾通道只在膜电位变化时打开，这使神经冲动能以波的形式传导，而不是持续地泄漏。

如何考查

题目常要求比较协助扩散与简单扩散、主动运输，判断某情境中发生的是哪一种运输方式，或解释为何葡萄糖等分子需要载体蛋白才能穿过细胞膜。

图表题是需要重点准备的题型。以速率对浓度差作图，简单扩散是一条直线，而协助扩散先上升然后趋于平台。

你需要用所有载体蛋白都已被占用来解释这个平台。选择题考查移动方向（顺梯度）和能量需求（不需要）。

结构题给出红细胞、绒毛上皮细胞或神经元等细胞，要求说出标注分子所用的运输方式并说明理由。

常见误解

考试风格例题

题目。 一名学生把红细胞放入浓度逐渐升高的葡萄糖溶液中，测量葡萄糖的吸收速率。

速率起初上升很快，随后趋于平稳，即使浓度再加倍也保持不变。加入呼吸抑制剂后重复实验，结果相同。

(a) 说出葡萄糖进入红细胞所用的过程名称。(b) 解释为何在高浓度时速率趋于平稳。

(c) 解释加入呼吸抑制剂的结果说明了这一过程的什么特点。

参考答案。 (a) 协助扩散。

(b) 葡萄糖太大且有极性，无法穿过磷脂双分子层，因此通过特定的载体蛋白进入。低浓度时，提高浓度会增加到达载体的葡萄糖分子数量，所以速率上升。

高浓度时，所有载体蛋白在每一时刻都被占用，速率受载体蛋白数量限制，无法再上升。(c) 抑制剂使呼吸作用停止，因此没有 ATP 产生。

由于吸收速率不变，说明该过程不使用 ATP：它是被动的，仅由浓度梯度驱动，这排除了主动运输。

来源:SRC-DSKP-EN

常见问题