A-Level生物：细胞膜和物质运输

A-Level众多考试科目中，A-Level生物涉及的知识点比较细碎，下面，跟随锦秋施更轩来看一下A-Level生物学科中的一个重要知识点：细胞膜和物质运输（cell membrane and transport）。

在A-Level生物学科中，细胞膜（cell membrane）作为基本的细胞器被大家所熟知。细胞膜的存在，不仅作为屏障给内部的细胞活动提供了稳定的环境，还承担了物质运输，信号传导和能量转换等重要功能。

而细胞膜的基本结构是磷脂双分子层结构（the phosphate bilayer），如图所示，其中的脂质又称为极性脂（polar lipids）。这是个很有意思的结构，由磷酸（phosphate）和甘油（glycerol）组成的脂质作为细胞膜的亲水端（hydrophilic head），由长链烃组成的疏水端（hydrophobic tail），保证了无论是亲水物质还是亲油物质都能和细胞膜内进行物质交换。

由于磷脂双分子层是轻油般的流体，因此这个结构并不是静止的，我们称之为流动镶嵌模型（fluid mosaic model）。

细胞膜主要的一项功能就是控制物质出入细胞，也就是物质运输。为了达到这样的目的，细胞膜上的整合蛋白（integral protein）制造出了孔隙（pore）供特定的分子通过，还有门控通道（gated channel）根据内外浓度不同，供给部分离子进出……

那么根据物质种类的不同，它们进入细胞膜的方式也不相同，主要通过两种手段进行，被动运输（passive transport）和主动运输（active transport）。

被动运输主要靠物质在液体或气体中的浓度梯度（concentration gradient），从高浓度的环境移动向低浓度的环境，例如小分子的脂溶性分子和气体分子，它们进入细胞不需要任何介质帮助，自动从高浓度运往低浓度的方式叫做扩散（diffusion）。而部分物质像钠离子，氯离子这类的阴阳离子或葡萄糖这样的分子，需要借助之前说到的门控通道，或者载体蛋白（carrier protein）进行辅助运输的方式叫做易化扩散（facilitated diffusion），同样也是顺浓度梯度进行。

以上两种被动运输方式基本通过水为媒介的顺浓度梯度进行，而水分子进入细胞膜的方式呢？是通过渗透（osmosis），也是顺浓度梯度进行，而以水分子为参照对象的浓度梯度，叫做水势梯度（water potential gradient），针对于只进行水分子交换的生物膜，这种膜成为半透膜（partially permeable membrane），例如细胞表面膜（cell surface membrane）和核膜（nuclear membrane）。

如果说想要把物质从低浓度往高浓度运输呢？那就需要用到主动运输方式了。主动运输的过程是把物质逆浓度梯度进行运输，不仅需要用到载体蛋白或门控通道，还要借助ATP断键成ADP释放的能量辅助。

常见考点和例题解析

对于细胞膜和物质运输之一部分的考题，基本上都是围绕着概念进行出题的，我们以2021年3月份的试题作为例题：

一问前三个单词就决定了这一题答题一定要用题干中的信息，如果只答出来细胞膜的结构是磷脂双分子层那必然是不可能拿到完整的3分，因此我们需要利用题干信息，将给出的head和tail长度相加，发现恰好与the width of membrane的一半相等，根据这样的计算过程我们才可以得出结论细胞膜里有两层磷脂分子。

第二问同样需要用到图中内容去分析胆固醇（cholesterol）在细胞膜中的位置，由图中看出胆固醇分子上几乎都是烃链结构，这样的结构我们知道是疏水结构，而恰巧胆固醇的末端带了一个亲水的羟基，因此大部分胆固醇的结构是在磷脂双分子层的疏水端，而末尾的羟基会在亲水端附近。

后一问的四分分别对应了四种物质进入细胞膜的方式，只要理解了前面的知识点，这点小问题也就迎刃而解了。Glucose: facilitated diffusion, steroid: diffusion, water: osmosis, ions: facilitated diffusion/active transport。

综上所述，同学们要重点记忆细胞膜的结构，物质运输的两种方式，被动运输和主动运输，被动运输又分为扩散，需要载体蛋白的易化扩散，水分子的渗透。主动运输不仅需要载体蛋白，还需要ATP提供能量。做题一定要注意审题，利用题干！

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