学文网摘要：本文据高中新课标教材中的一道课后习题展开研究，对物质跨膜运输方式中的协助扩散和主动运输两种方式进行比较分析，并对高中教学中的相关疑问进行了说明。
关键词：高中生物 氨基酸 运输载体 能量扩散 浓度梯度
随着重庆高中课程实验改革的强势推行，为了进一步做好2014年高考的复习备考工作，笔者反复研究对比了高中生物不同版本教材以及老教材的内容和课后习题，其中高中新课标（人教版）必修一第四章《细胞的物质输入和输出》自我检测中的思维拓展题引起了我的注意，原题如下：
在顺浓度梯度情况下，葡萄糖、氨基酸等分子可以通过协助扩散进入细胞。当细胞外葡萄糖或氨基酸的浓度低于细胞内时，细胞还能吸收这些营养物质吗？
该题是有关物质出入细胞不同方式的探究。相对于老教材，该题立意新颖，其中“氨基酸等分子可以通过协助扩散进入细胞”的表述引发了老师们的不同意见。因为在平常教学中，老师们都遵循以往各种教材及资料中的表述，认定各种离子、氨基酸等物质是以主动运输的方式出入细胞。结合如今新教材的说法，产生疑问很是正常。那么，氨基酸等分子到底能不能通过协助扩散进入细胞呢？
在高中教材中，物质的跨膜运输方式涉及到三种方式，被动运输、主动运输、内吞和外排（又称胞吞和胞吐）。被动运输只依据于膜两侧的浓度差进行，在运输过程中不需要载体称为自由扩散，需要载体为协助扩散；主动运输是指在逆浓度差的情况下的运输，需要载体，需要能量，是物质跨膜运输的主要方式，一些重要的物质的运输都涉及到这种方式；蛋白质等大分子物质跨膜运输的方式是通过胞吞和胞吐的方式，需要注意的是，胞吞和胞吐也需要能量。
新旧教材对自由扩散、内吞和外排这两种运输方式的描述都是一样的，但对协助扩散和主动运输的描述是有一定差异的。
按旧版本教材的描述，我们可以这样理解：
判断小分子或离子出入细胞膜的方式是协助扩散还是主动运输主要依据于分子或离子的性质，与物质的浓度没有关系。在实际教学中协助扩散的例子比较少见，最典型的例子就是红细胞吸收葡萄糖，而葡萄糖被其它细胞吸收的方式则是主动运输。不论氨基酸和离子浓度的高低，都只能是以主动运输的方式出入细胞。具体的解释为主动运输既通过消耗能量既能将物质从低浓度的一侧运输到高浓度的一侧，也可通过消耗能量将物质从高浓度的一侧运输到低浓度的一侧，这时物质既顺着浓度梯度又消耗能量，运输的速度会大大加快。
但是按照新版教材的理解，情况又是这样的：
小分子或离子以协助扩散还是主动运输的方式出入细胞不是取决于该物质的性质，而在于物质的浓度。氨基酸、葡萄糖和各种离子从高浓度的一侧到低浓度的一侧出入细胞时，是只需载体而不消耗能量，其方式为协助扩散；如果这些物质从低到高浓度转运时，既需要载体又需要能量，其方式便成了主动运输。
由此可见，新旧教材对协助扩散和主动运输的描述是不同的，但由于协助扩散既有与自由扩散相同的地方，又有与主动运输相同的地方，因此协助扩散的运输方式有时被误认为自由扩散（如神经细胞受刺激时Na+通过蛋白通道进入细胞内），有时又可能被误认为主动运输（如葡萄糖进入红细胞）。学生要避免这种错误，需要对协助扩散的特点和方式有更详细的了解，
参考最新版本的大学教材中对物质运输详细的说明，我们不难看出协助扩散和主动运输之间的联系与区别。
协助扩散是指葡萄糖、氨基酸、核苷酸以及细胞代谢物等各种极性分子和无机离子顺浓度梯度（电化学梯度）减小的方向的跨膜运输，其过程不需要消耗细胞代谢活动提供的能量，但是物质在运输的过程当中，需要细胞膜结构中一些特殊蛋白质的“帮助”。特点是：
1.物质是从浓度高的一侧到浓度低的一侧。
2.物质的转运需要一些特殊蛋白的帮助。
3.该过程不需要能量。
主动运输是葡萄糖、氨基酸、核苷酸等各种分子和离子指在载体蛋白和能量的作用下逆浓度梯度出入细胞的过程。其特点是：
1.需要能量或与释放能量的过程偶联。
2.需要载体蛋白，尤其依赖于膜运输蛋白协助。
3.运输过程具有选择性和特异性。
根据资料所述，协助扩散和主动运输相同之处在于都需要载体蛋白的参与，不同之处有三点，一是是否有能量的驱动，二是两者需要的载体蛋白是特定的，三是这两种运输方式的浓度梯度要求是不同的。其实，氨基酸在人体消化道的吸收进入血液便是很好的证明。因为肠腔内的氨基酸等物质浓度是明显低于小肠绒毛上皮细胞的，氨基酸便以主动运输的方式被小肠绒毛上皮细胞从肠腔里吸收，而进入小肠绒毛上皮细胞以后，氨基酸浓度是高于血液内浓度的，则以协助扩散的方式穿过基底膜进入血液。资料表明，氨基酸穿越肾小管管壁上皮细胞以及进入其他细胞的情况与此大体相同。由此实例表明，氨基酸和离子进出细胞的方式应该主要取决于物质跨膜时的浓度，而非其他。
既然如此，那么到底有没有顺浓度梯度进行的主动运输？
按照结构与功能相适应、生物与环境相适应的原理，笔者查阅了大量资料，在分析对比了人体内各种细胞摄取氨基酸的方式之后，认为在自然条件下，是不存在顺浓度梯度的主动运输现象。因为如果这样，就会引起无必要的能量浪费，当然就会被自然选择所淘汰。当然，在某些特定的实验条件下这种顺浓度梯度的主动运输还是可以出现的，但毕竟是实验条件。
综上所述，旧版教材关于氨基酸出入细胞的论述不太合理，新版教材的论述是正确的。对于小分子或离子来说，跨细胞质膜运输是采取协助扩散还是主动运输取决于物质跨膜时的浓度，并不是取决于分子或离子的性质。所以，在顺浓度梯度情况下，葡萄糖、氨基酸等分子是可以通过协助扩散进入细胞的。
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