在近几年的高考中关于物质运输的考题经常出现,而在高中平时的教学中关于主动运输的内容也存在一些不同的观点,比如主动运输物质能否顺浓度梯度从高浓度到低浓度?离子、葡萄糖、氨基酸等物质进出细胞都是主动运输?下面从几道高考题的分析来辨析物质主动运输过程中的方向和浓度高低的关系及常见物质的运输方式。
1.主动运输过程中物质的浓度与运输的方向间的关系
例:2010全国卷II:32.(2)小肠上皮细胞中的葡萄糖浓度比血液中的高,葡萄糖由上皮细胞进入血液,驱动该转运过程的动力来自于 (葡萄糖浓度差、
此题很多的人认为,这里的运输方式是主动运输,应该消耗ATP。在平时的教学中很多的老师会讲到葡萄糖进入红细胞的方式是协助扩散,进出其他细胞的方式是主动运输。
小肠上皮细胞中的葡萄糖浓度比血液中的高,是该题的重要信息。也就是说,这里的葡萄糖是顺浓度梯度从高浓度的地方向低浓度的地方。而关于物质主动运输的方向和浓度的关系,也有老师认为,主动运输也可以从高浓度到低浓度。我不赞同这个观点。
王金发的《细胞生物学》认为:被动运输倾向于细胞内外物质浓度的平衡,这种运输不消耗化学能。主动运输是打破细胞内外物质浓度的平衡,使用化学能去建立浓度梯度。这表明主动运输只能是从低浓度向高浓度逆浓度梯度的运输,产生更大的浓度差。这里的葡萄糖是从高浓度向低浓度的运输,倾向于浓度的平衡;所以方式应该不是主动运输,而是被动运输;不需要消耗化学能,即ATP的分解。需要说明的是,被动运输依然需要能量,只是能量的来源不是细胞产生的化学能。比如这题里面的能量就是葡萄糖浓度差产生的。
综上分析,发生主动运输的物质一定是从低浓度到高浓度的逆浓度梯度的运输;物质从高浓度到低浓度的运输一定不是主动运输。
2.常见物质的运输方式分析
在高中我们经常考查的物质主要是离子无机盐中的Na+ K+ ,小分子物质葡萄糖和氨基酸。先看下面高考题:
(安徽2012 2.)蛙的神经元内、外Na+浓度分别是15mmol/L和120mmol/L。在膜电位由内负外正转变为内正外负过程中有Na+流入细胞,膜电位恢复过程中有Na+排出细胞。下列判断正确的是
A. Na+流入是被动运输、排出是主动运输 B. Na+流入是主动运输、排出是被动运输
C. Na+流入和排出都是被动运输 D. Na+流入和排出都是主动运输[
解析:神经元上动作电位是由Na+的内流造成的,顺浓度梯度运输,此过程没有消耗能量,为被动运输,而恢复静息电位时,Na+排出,逆浓度梯度运输,需要消耗能量,所以为主动运输。答案:A
(海南2011
回答问题:汉水丑生的生物同行”超级群整理校对(1)肾小管上皮细胞中的葡萄糖浓度______(高于、低于、等于)组织液中的。
(2)原尿中的葡萄糖进入肾小管上皮细胞的运输方式是_____,需要_______的参与。
答案:(1)高于 (2)主动运输,载体与ATP
通过上面的高考题,我们明显发现,某种物质的运输方式并不是固定的,而是在不同情况下采用不同方式。而在平时的教学中很多的老师并没有在意,只是笼统说,一些离子,葡萄糖,氨基酸等化合物主要采用主动运输的方式进出细胞。这个说法明显欠妥。
笔者认为,离子、氨基酸、葡萄糖等物质到底采用哪种方式运输,其判断依据还是应该看其运输方向和浓度的关系。若从高浓度向低浓度的顺浓度梯度运输则属于被动运输,若是从低浓度向高浓度的逆浓度梯度运输则主动运输。
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