高中生物的物质运输与跨膜问题
葡萄糖的运输方式
主要是主动运输。
一般情况下小肠上皮细胞吸收葡萄糖是主动运输,但当葡萄糖的浓度大到一定值后就会进行协助扩散。
哺乳动物成熟的红细胞吸收葡萄糖是协助扩散。
葡萄糖的自由扩散
葡萄糖的自由扩散是存在的。但协助扩散的运输效率大约是自由扩散的十万倍。因此,葡萄糖虽然能以自由扩散的方式进入细胞,但因为运输效率低,其跨膜运输主要还是借助于细胞膜上的相关转运蛋白来进行的。
葡萄糖的协助扩散
葡萄糖的协助扩散主要通过GLUTs家族蛋白来进行,神经细胞、卵细胞和白细胞以协助扩散的方式实现葡萄糖的跨膜运输。
葡萄糖转运体(GLUT)是一类调控细胞外葡萄糖进入细胞内的跨膜蛋白家族,参与糖代谢,炎性反应和免疫应答等过程。 葡萄糖的代谢取决于细胞对葡萄糖的摄取,然而,葡萄糖无法自由通过细胞膜脂质双层结构进入细胞,细胞对葡萄糖的摄入需要借助细胞膜上的葡萄糖转运蛋白(glucose transporters)简称葡萄糖转运体(GLUT)转运功能才能得以实现。 葡萄糖转运体存在于身体各个组织细胞中,它分为两类:一类是钠依赖的葡萄糖转运体(SGLT),以主动方式逆浓度梯度转运葡萄糖;另一类为易化扩散的葡萄糖转运体(GLUT),以易化扩散的方式顺浓度梯度转运葡萄糖,其转运过程不消耗能量。 葡萄糖转运体由细胞内合成,不能外源补充。
3.葡萄糖的主动运输
葡萄糖的主动运输主要通过SGLTs家族蛋白来进行,人体内的小肠上皮细胞和肾小管上皮细胞主动运输的方式吸收葡萄糖。
穿越膜数量问题
光合作用与呼吸作用中物质的膜穿越情况
光合作用
-
氧气释放:
- 路径:类囊体膜(1层)→ 叶绿体膜(2层)→ 细胞膜(1层)
- 总穿越层数:4层膜
-
氧气进入相邻细胞的线粒体:
- 路径:类囊体膜(1层)→ 叶绿体膜(2层)→ A细胞膜(1层)→ B细胞膜(1层)→ 线粒体膜(2层)
- 总穿越层数:7层膜
呼吸作用
-
氧气吸入并被细胞利用:
- 路径:肺泡壁细胞(2层)→ 毛细血管壁细胞(进入毛细血管2层)→ 红细胞膜(进入红细胞1层,出来1层)→ 毛细血管壁细胞(出毛细血管2层)→ 组织细胞膜(1层)→ 线粒体膜(2层)
- 总穿越层数:11层膜
-
二氧化碳的产生与释放:
- 路径:线粒体膜(2层)→ 组织细胞膜(1层)→ 毛细血管壁细胞(进入毛细血管2层)→ 红细胞膜(进入红细胞1层,出来1层)→ 毛细血管壁细胞(出毛细血管2层)→ 肺泡壁细胞(2层)
- 总穿越层数:11层膜
生理过程中物质的膜穿越情况
葡萄糖的吸收与利用
-
路径:
- 小肠上皮细胞膜(2层)
- 毛细血管壁(4层膜:进入毛细血管壁2层,出来2层)
- 组织细胞膜(1层)
- 总穿越层数:7层膜
氧气的吸入与利用
-
路径:
- 肺泡壁细胞(2层)
- 毛细血管壁细胞(进入毛细血管2层,出毛细血管2层)
- 红细胞(进入红细胞1层,出来1层)
- 毛细血管壁细胞(进入组织2层)
- 组织细胞膜(1层)
- 线粒体(2层)
- 总穿越层数:11层膜 通过这种方式,我们可以清晰地看到在光合作用、呼吸作用以及生理过程中,物质在穿越不同类型的生物膜时的详细路径和每一步骤中的膜层数。