宋志中

有關物質跨膜運輸方式的判斷是一種常見的題型，但由于協(xié)助擴散既有與自由擴散相同的地方，又有與主動運輸相同的地方，因此協(xié)助擴散的運輸方式有時被當成自由擴散(如神經細胞受刺激時Na⁺通過蛋白通道進入細胞內)，有時又可能被當成主動運輸(如葡萄糖進入紅細胞)。學生要避免這種錯誤，需要對協(xié)助擴散的特點和方式有更詳細的了解，以區(qū)分它與自由擴散、主動運輸?shù)牟煌?/p>

1協(xié)助擴散的概念

協(xié)助擴散(又稱易化擴散)是各種極性分子和無機離子，如葡萄糖、氨基酸、核苷酸以及細胞代謝物等順濃度梯度或電化學梯度減小的方向的跨膜轉運，該過程不消耗細胞代謝產生的能量，但物質在運轉的過程中，需要膜結構中一些特殊蛋白質的“幫助”。由此，可以看出：

①轉運的物質是從濃度高的一側到濃度低的一側；

②物質的轉運需要一些特殊蛋白的幫助；

③該過程不需要能量。

事實上，包括協(xié)助擴散的被動運轉并非與能量轉換無關，只是不需要細胞膜或細胞另外提供其他形式的能量，因為被動運轉的動力是該物質順著電化學梯度做跨膜轉運時釋放的電化學勢能。

2協(xié)助擴散的物質基礎

從生物膜的流動鑲嵌模型可以看出：細胞膜主要是由磷脂和蛋白質構成的，其中，磷脂以雙分子層的形式構成細胞膜的基本支架，蛋白質分子有的部分或全部嵌入磷脂雙分子層中，有的貫穿于整個磷脂雙分子層，并且，大多數(shù)蛋白質分子是可以運動的。由協(xié)助擴散的概念可以看出，協(xié)助擴散需要膜結構中的一些特殊蛋白質的幫助，而膜結構中存在的一些能運動的蛋白質分子為協(xié)助擴散提供必要的物質基礎。

3協(xié)助擴散的類型

根據(jù)協(xié)助擴散中蛋白質的不同，協(xié)助擴散又可以分為以載體為中介的協(xié)助擴散和以通道為中介的協(xié)助擴散兩類。

3.1以載體為中介的協(xié)助擴散

所謂載體就是指細胞膜上一類特殊蛋白質，它能在溶質高濃度一側與溶質發(fā)生特異性結合，并且構象發(fā)生改變，把溶質轉運到低濃度一側將之釋放出來，載體蛋白恢復到原來的構象，又開始新一輪的轉運。因此一些必需的營養(yǎng)物質，如葡萄糖、氨基酸等雖不溶于脂質，但在這樣一些載體的幫助下，也能進行被動的跨膜轉運。這種方式就是以載體為中介的協(xié)助擴散，它有以下特點：

①高度的結構特異性，葡萄糖轉運子可選擇性地結合右旋葡萄糖，而對相對分子量相等的左旋葡萄糖則不能或不易結合；

②飽和現(xiàn)象，這主要是膜中一種載體的數(shù)目或每一個載體能與該物質結合的位點數(shù)目是相對固定的，因此，被轉運的物質超過一定數(shù)量時，載體轉運能力也就不能再增加了；

③競爭性抑制，如某一載體蛋白對結構類似的兩種物質都有轉運能力，那么，當加入兩種物質時，每一種物質的轉運速度都比單獨加入一種減少，說明兩者可競爭載體蛋白。

3.2以通道為中介的協(xié)助擴散

此處所指的通道其實也是一種蛋白質，即通道蛋白。由通道蛋白所介導的協(xié)助擴散不需要與溶質分子結合，橫跨膜形成親水通道，允許一些分子和特定的離子以更快的速度通過。這種蛋白通道也有兩個顯著的特點：①被轉運的離子具有選擇性，蛋白通道對被轉運的離子的大小與電荷具有高度的選擇性，而且轉運速率高。②通道是門控的，蛋白通道由開或關兩種構象所調節(jié)：當通道處于開的狀態(tài)時，可允許特定的離子由高濃度一側向低濃度一側移動，當它處于關閉的狀態(tài)時，該離子就不能通過。多數(shù)情況下，通道是處于關閉狀態(tài)的，只有在它所在的膜兩側出現(xiàn)某種化學信號時才開放，稱為化學門控通道。有些則由所在膜兩側電位差的變化決定其開、閉，稱為電壓門控通道等。