解读：葡萄糖和氨基酸跨膜运输的方式
2022/3/8 生命科学教育
崔三英子 广东省汕头市潮阳实验学校 515100
摘要：本文主要探讨了葡萄糖和氨基酸进出细胞的方式，从探讨的结果来说明物质进出细胞方式的多样和复杂性，进而给出教学建议。关键词：ATP驱动，协同转运，GLUT，协助扩散葡萄糖和氨基酸跨膜运输的方式是高考的重要考点，不少老师为此而争论不休，进而产生模糊的认知，下面给出葡糖糖和氨基酸进出细胞的方式的3科学解释释。
一、三类主动运输
根据能量来源不同，把主动运输分为：ATP驱动、协同转运和光驱动三种方式，如图1所示。
1.ATP驱动
ATP驱动是直接消耗ATP的主动运输。运输物质的蛋白质既是载体也是催化ATP水解的酶。
2.协同转运
协同转运不直接消耗ATP，转运蛋白能同时顺浓度运输一种物质和逆浓度运输另一种物质，顺浓度运输物质时可以释放电化学势能(或浓度梯度势能)，驱动另一种物质的逆浓度运输。而顺浓度梯度是由ATP驱动的方式建立起来的，因此，协同转运是一种间接消耗ATP的主动运输。
3.光驱动光驱动主要发现于细菌细胞，光驱动蛋白可以利用光能逆浓度运输物质。 二、葡糖糖进出细胞的方式葡萄糖进出细胞的方式如图2所示。
1.主动运输
葡萄糖由肠腔或肾小管腔进入肠上皮细胞或肾小管上皮细胞是以主动运输方式进入的。这种主动运输的方式是Na+驱动的主动运输(Na+ - 葡萄糖协同运输)直接动力来自Na+离子的电化学势能，而钠离子的电化学势能建立是消耗ATP的主动运输，因此，葡萄糖这种主动运输是一种间接消耗ATP的主动运输方式。
2.协助扩散
葡萄糖由小肠细胞皮细胞或肾小管上皮细胞内进入组织液的方式是载体介导的协助扩散，这种载体的名称叫做：葡萄糖转运体(GLUT)。
其他组织细胞，如：红细胞、脑细胞、肝细胞、肌细胞等等，吸收葡萄糖的方式也为协助扩散，协助的载体也是GLUT。
3.关于GLUT的简单说明
绝大脊椎动物细胞膜上存在GLUT，其中GLUT1是介导葡萄糖进入红细胞及通过血脑屏障的主要转运蛋白。GLUT4主要参与胰岛素应答，当胰岛素浓度低时，细胞膜上的GLUT4很少，当血液中血糖浓度升高时，胰岛素随之升高，细胞膜上的GLUT4会相应增多，将血糖顺浓度运入细胞内，使血糖浓度降低。
三、氨基酸进出细胞的方式
氨基酸进出细胞的方式如图3所示。
1.主动运输
氨基酸由肠腔或肾小管腔进入小肠上皮细胞或肾小管上皮细胞是以主动运输方式进入的。这种运输方式与运输葡萄糖的方式相同，也是Na+驱动的主动运输方式。其他组织细胞，如：红细胞、脑细胞、肝细胞、肌细胞等等，吸收氨基酸的方式与葡萄糖的运输方式不同，是主动运输而不是协助扩散，主要是Na+驱动的主动运输。
2.协助扩散
氨基酸由小肠上皮细胞或肾小管上皮细胞内进入组织液的方式是载体介导的协助扩散。
总结：1.葡萄糖进出细胞的方式葡萄糖从肠腔和肾小管腔进入小肠上皮细胞和肾小管上皮细胞的方式为主动运输，而葡萄糖由小肠上皮细胞和肾小管上皮细胞进入组织液以及其他细胞组织细胞吸收葡萄糖的的方式为协助扩散。2.氨基酸进出细胞的方式氨基酸从肠腔和肾小管腔进入小肠上皮细胞和肾小管上皮细胞以及其他细胞吸收氨基酸的方式为主动运输，而氨基酸由小肠上皮细胞和肾小管上皮细胞进入组织液的方式为协助扩散。3.进出细胞方式的决定因素葡萄糖和氨基酸以协助扩散还是主动运输的方式进出细胞，可能与物质的浓度关系不大，主要是由载体的种类决定的，但是如果是逆浓度运输时肯定是主动运输。4.教学建议小分子物质进出细胞的方式多样，我们不可能一一掌握。因此，在教学过程应当以物质运输方式的特点为主，使学生能够从所给的问题情景中找出物质运输的特点，根据运输特点推出物质运输的方式。
参考文献
[1] 丁明孝,王喜忠.细胞生物学[M].北京:高等教育出版社,2020.
[2] 王金发.细胞生物学[M].北京:科学出版社,2020.
[3] 胡朝阳.申佳敏.昆虫氨基酸转运蛋白的分类与功能[J].Science of Sericulture,2020.
源网页 http://weixin.100md.com
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