【摘" " 要】主動運(yùn)輸需要載體同時需要消耗能量，可以實(shí)現(xiàn)細(xì)胞內(nèi)外物質(zhì)的濃度差。光合作用實(shí)現(xiàn)將無機(jī)物二氧化碳和水合成有機(jī)物。

【關(guān)鍵詞】主動運(yùn)輸;光合作用;ATP

中圖分類號：G4" " " 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2018.08.179

一、問題一：主動運(yùn)輸所需能量是否均是由ATP 提供

（一）主動運(yùn)輸?shù)母拍?/p>

從低濃度一側(cè)運(yùn)輸?shù)礁邼舛纫粋?cè)，需要載體蛋白的協(xié)助，同時還需要消耗細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)所釋放的能量，這種方式叫主動運(yùn)輸。教科書上給我們展現(xiàn)了主動運(yùn)輸示意圖，其中所需能量是由ATP 提供，所以很多學(xué)生也一直認(rèn)為主動運(yùn)輸所需能來均是由 ATP 提供。

主動運(yùn)輸所需的能量還有其他形式嗎？先展現(xiàn) 1 個例題

來分析。例 1.圖 2 為物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞示意圖，下列相關(guān)說法錯誤的是 （ C ）

A.載體③具有運(yùn)輸和催化的作用

B.載體①參與的運(yùn)輸方式屬于協(xié)助擴(kuò)散

C.載體②的作用是使細(xì)胞內(nèi)的 Na+濃度高于細(xì)胞外

D.溶質(zhì)分子甲進(jìn)入細(xì)胞與細(xì)胞內(nèi)外 Na+的濃度有關(guān)

本題載體②運(yùn)輸溶質(zhì)分子甲為主動運(yùn)輸卻并未有 ATP 的功能，其能量來自膜兩則 Na+的濃度差。通過本例題我們就會發(fā)現(xiàn)主動運(yùn)輸所需能量除了 ATP 還有其他的形式。

（二）主動運(yùn)輸?shù)姆诸怺1]

根據(jù)主動運(yùn)輸過程所需能量來源的不同，可將主動運(yùn)輸歸納為：有ATP 直接提供能量（ATP 驅(qū)動泵）和間接提供能量（藕聯(lián)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白）以及光能驅(qū)動 3 中基本類型。

（1） ATP 驅(qū)動泵

ATP 驅(qū)動泵是 ATP 酶，直接利用水解 ATP 提供的能量，

實(shí)現(xiàn)離子或小分子逆濃度梯度或電化學(xué)梯度的跨膜運(yùn)動。這種主動運(yùn)輸是一種耦聯(lián)的化學(xué)反應(yīng)，離子或小分子逆電化學(xué)梯度“上山”運(yùn)動（需要能量），與 ATP 水解（釋放能量） 相耦聯(lián)。由于這種主動運(yùn)輸直接利用水解 ATP 提供能量，所以又稱初級主動運(yùn)輸。每秒轉(zhuǎn)運(yùn)的離子數(shù)為 100～103 不等。

（2）耦聯(lián)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白

耦聯(lián)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白介導(dǎo)各種離子和分子的跨膜運(yùn)動。這類轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白包括 2 種基本類型：同向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白和反向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白。這兩類轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白使一種離子或分子逆濃度的運(yùn)動與一種或 多種不同離子順濃度梯度的運(yùn)動耦聯(lián)起來。由于這兩類轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白能同時轉(zhuǎn)運(yùn)兩種不同的溶質(zhì)，所以又稱為協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)蛋 白。協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白同時轉(zhuǎn)運(yùn)兩種不同溶質(zhì)，所利用的能量儲存在其中一種溶質(zhì)的電化學(xué)梯度中，因此協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白介導(dǎo)的主動運(yùn)輸又稱次級主動運(yùn)輸。

（3）光驅(qū)動泵

光驅(qū)動泵主要在細(xì)菌細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)，對溶質(zhì)的主動運(yùn)輸與光能的輸入相耦聯(lián)，如菌紫紅質(zhì)利用光能驅(qū)動H+的轉(zhuǎn)運(yùn)。

綜上所述我們不難發(fā)現(xiàn)主動運(yùn)輸所需的能量除了ATP 還有其他的形式。

二、問題二：植物體光合作用是否會產(chǎn)生水

（一）光合作用的概念

光合作用是指綠色植物通過葉綠體，利用光能，把二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成儲存著能量的有機(jī)物，并且釋放出氧氣的過程[2]

在生物必修一課本P103 用反應(yīng)式 CO2+H2O

光能

" " " " " " " "→

葉綠體

（CH2O）+O2 來概括，所以很多學(xué)生也一直認(rèn)為光合作用無水的產(chǎn)生。下面我們來看一個例題。

例 2 在下列生理過程中，能產(chǎn)生水的是（ D ）

①光合作用 ②無氧呼吸 ③需氧呼吸 ④氨基酸縮合成多肽 ⑤淀粉水解成葡萄糖。

A. ①③ B. ①②⑤ C. ②③④ D. ①③④ 解析：①光合作用的暗反應(yīng)階段的生成物有水;

②無氧呼吸過程不產(chǎn)生水;

③有氧呼吸的第三階段的產(chǎn)物是水;

④氨基酸脫水縮合反應(yīng)過程中一個氨基酸的氨基與另一個氨基酸的羧基反應(yīng)生成一分子水;

⑤淀粉水解成葡萄糖，水是反應(yīng)物，不是生成物。通過此例題我們會發(fā)現(xiàn)光合作用也會產(chǎn)生水。

（二）光合作用產(chǎn)生的水來自源

光合作用劃分為光反應(yīng)階段和暗反應(yīng)階段，光反應(yīng)包括水的光解和ATP 的合成整個過程無水產(chǎn)生，暗反應(yīng)包括二氧化碳的固定和三碳的還原，課本主要強(qiáng)調(diào)這兩個過程因此也沒有寫出完整的暗反應(yīng)過程所以就會讓人覺得無水的生成。實(shí)際上暗反應(yīng)是可以產(chǎn)生水的，這也是被證明的。例如[3]， 光合作用所釋放的 O2，究竟是來自水，還是來自CO2，在 20世紀(jì) 40 年代才弄清楚。那時已經(jīng)產(chǎn)生了 18O，可以用 18O 標(biāo)記的 H2O 和 CO2 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，只有供給 H18O 時，光合作用釋放的氧氣才是 18O2 ，如下式所示：

18 光 18 18

6CO2+12H2O→C6H12O6+6H2 O+6O2

6CO2+12H18O→光 C6H12O6+6H2O+618O2

所以光合作用的總方程式，如果以葡萄糖為產(chǎn)物，就應(yīng)該每

6 分子 CO2 要和 12 分子水發(fā)生反應(yīng);則應(yīng)為

6CO2+12H2O*→光 C6H12O6+6H2O+6O*2

據(jù)此反應(yīng)是我們不難看出光合作用會產(chǎn)生水，并且水的產(chǎn)生來源于暗反應(yīng)過程。

通過這兩個問題的探討給我的教學(xué)帶來了很多的啟發(fā)， 那就是在教學(xué)過程中我們要做有心人不拘泥于課本，同時要有嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的態(tài)度，鉆研教材同時要更深層次的去挖掘教 材，以求能幫學(xué)生更好的理解和掌握相應(yīng)的知識。

參考文獻(xiàn)

[1]翟中和，王喜忠，丁明孝.細(xì)胞生物學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2003：108-109.

[2]朱正威，趙占良.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書：生物·必修 1·分子與細(xì)胞[M].北京：人民教育出版社，2007：101.

[3]吳相鈺，陳守良，葛明德.普通生物學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2014：70.