物质穿越质膜的移动，练习题

B, 通道蛋白形成固定孔道，让特定离子或小的极性分子直接扩散穿过质膜，这与需改变形状才能运送粒子的载体蛋白不同。

C, 在等渗溶液中，水以相同速率进出细胞，因此没有净的水移动，细胞大小保持不变。

C, 主动运输使粒子逆其浓度梯度移动，需要来自呼吸作用的ATP；其余三个选项都是顺梯度移动粒子的被动过程。

C, 蒸馏水的水势远高于细胞质，因此水经渗透进入红细胞直至细胞破裂；这种破裂称为溶血，发生的原因是该细胞没有细胞壁抵抗压力。

B, 更大的粒子会减慢扩散，因为较大的粒子在介质中移动较慢；更陡的梯度、更大的表面积与更高的温度都会提高速率。

C, 糖蛋白是带有碳水化合物链的蛋白质，位于质膜的外表面，在那里充当激素、抗原与邻近细胞的识别标记。

C, 渗透使水分子经部分透过膜从水势较高处移向水势较低处，且不需要能量。

C, 透析机依靠扩散：尿素与多余离子从浓度较高的血液，经部分透过膜移向浓度维持较低的透析液。

B, 外部高浓度的盐形成高渗环境，使水经渗透离开微生物细胞；脱水的细胞无法生长或繁殖，从而延缓腐坏。

C, 载体蛋白与粒子结合，自身改变形状，再把粒子释放到膜的另一侧；这种形状变化可以是被动的，也可借助ATP主动进行，这与通道蛋白的固定孔道不同。

• 袋X（20%蔗糖）比袋Y质量增加更多。
• 袋X的水势比袋Y低，因为它含有的溶质浓度更高。
• 蒸馏水的水势在所有液体中最高，因此水经渗透进入两个袋子，从外部水（水势高）移向袋内蔗糖溶液（水势较低）。
• 由于袋X水势较低，外部水与袋内溶液之间的水势梯度在袋X比在袋Y更陡。
• 更陡的水势梯度意味着水净移入袋X的速度更快，因此在相同时间内它增加的质量更多。
• 若两个袋子改浸入 40%蔗糖溶液中，该溶液的水势将低于袋内 20%与 5%两种蔗糖溶液。
• 水随后会经渗透从两个袋子移出，从袋子（水势较高）移向 40%溶液（水势较低），因此两个袋子都会失去质量。
• 袋Y（5%蔗糖）失去质量的速度会比袋X更快，因为其内容与外部 40%溶液之间的水势梯度更陡。

• 负责的过程是渗透（植物细胞经渗透失水，导致膨压丧失）。
• 当土壤溶液变得比细胞液更浓时，土壤溶液的水势低于细胞。
• 水经渗透、顺部分透过细胞膜从细胞（水势较高）移出到土壤溶液（水势较低）中。
• 随着水分流失，细胞质与细胞膜从坚硬的纤维素细胞壁上收缩，这一阶段称为质壁分离。
• 细胞变得萎软，失去膨压，因此不再能顶住细胞壁使其保持坚挺，叶片与茎因此下垂（枯萎）。
• 在动物细胞中，由于没有细胞壁，该细胞不会发生质壁分离，而只会单纯体积缩小、表面变皱，这种变化称为皱缩，而不是在细胞膜从细胞壁收缩的同时变得萎软。

• 耗氧速率从10°C升至40°C持续上升，在40°C达到峰值，随后从40°C到70°C急剧下降。
• 在10°C至40°C之间，温度上升使氧分子与细胞膜成分获得更多动能，分子运动与碰撞膜的频率更快，扩散速率随之提高。
• 这段趋势与扩散一致，因为扩散不依赖蛋白质形状，在此范围内本身没有生物学上限。
• 在40°C至70°C之间，速率急剧下降，因为酵母细胞中的蛋白质，包括涉及的任何载体或通道蛋白及呼吸酶，在高温下开始变性。
• 变性改变了这些蛋白质的三维形状，使其无法正常发挥功能，这降低了任何依赖蛋白质的运输或反应速率，即使温度本身仍会继续加快单纯扩散。
• 若细胞中同时存在与氧气相关离子的主动运输，这一后段下降最可能与负责该主动运输的载体蛋白发生变性有关，因为主动运输依赖蛋白质，因此存在纯扩散所没有的温度上限。

磷脂双分子层中散布着蛋白质；它是部分（选择性）透过性的。

粒子从高浓度到低浓度的净移动，顺浓度梯度，不需能量。

水分子经部分透过膜，从较稀（浓度较低）向较浓溶液的净移动。

物质逆浓度梯度移动，利用呼吸作用提供的能量与载体蛋白。

在低渗溶液中动物细胞破裂（溶血）、植物细胞变膨胀；在高渗溶液中动物细胞皱缩（皱缩）、植物细胞发生质壁分离。

渗透与扩散解释了萎蔫、用盐腌制保存食物，以及根部通过主动运输吸收矿物质。

通道蛋白形成充满水的固定孔道，让特定离子或小的极性分子直接扩散穿过质膜。载体蛋白则先与粒子结合，改变形状后再将其释放到膜的另一侧；载体蛋白既可在协助扩散中被动运作，也可利用ATP在主动运输中逆浓度梯度泵送物质。

扩散、渗透与主动运输的速率会随浓度梯度更陡、表面积更大、粒子更小及温度更高而提高，因为粒子获得更多动能、与膜碰撞更频繁；主动运输另受可用ATP与载体蛋白数量的限制。

水势衡量水分子从某溶液中移出的倾向；纯水的水势最高，溶入溶质总会降低水势。水通过渗透从水势较高处移向水势较低处，这与说水从较稀溶液移向较浓溶液是同一回事。

当肾功能衰竭时，肾透析机利用扩散作用经部分透过膜清除病人血液中的尿素与多余离子。静脉输液必须与血浆等渗；浓度不当的输液会经渗透使红细胞膨胀破裂或皱缩。

三种机制在真实生物体中同时运作：肺泡与根毛处的气体交换靠扩散；水进入根毛细胞、红细胞调节体积靠渗透；而肾小管重吸收葡萄糖与根部吸收矿物离子则依赖主动运输。

本章的原理是渗透调节过程的基础，该过程会在别处更详细讨论：淡水生物不断经渗透获得水分，必须将其排出；而生活在较咸环境中的海洋生物则往往失水，必须加以保留，因此在预测渗透方向时周围环境始终很重要。