探究11 离子通道-【探究教材】2022-2023学年高一生物教材疑点难点问题权威解读（人教版2019必修1）

4.1离子通道 新教材•人教版•必修一 一.离子通道 1.离子的被动运输是否只由离子通道介导？ 一.离子通道 氨基酸和Na+进出肾小管上皮细胞的示意图 离子的被动运输不一定由离子通道介导。 Na+载体蛋白，协助扩散 神经细胞,K+载体蛋白，协助扩散 Na+载体蛋白，主动扩散 由此可见，离子的运输存在协助扩散和主动运输，其中协助扩散需要的转运蛋白包括离子通道和离子载体蛋白。 2.离子通道运输离子是否具有饱和性？ 一.离子通道 离子通道转运离子时不需要与转运的分子结合，而是借助浓度梯度自由扩散通过细胞膜。离子每秒可通过10~10°个，接近自由扩散理论值，因此在很高的离子浓度下，它们通过离子的量没有最大值。新教材指出"协助扩散需要转运蛋白，因而某些物质运输的速率还与转运蛋白的数量有关"。这里的"转运蛋白"指的是载体蛋白，而不是通道蛋白，因此离子通道构建浓度差与运输速率关系如图2所示。 3.离子通道的运输动力是否只来自于浓度差？ 一.离子通道 离子通道的运输动力不是只来自于浓度差。 新教材阐述“由于自由扩散与协助扩散都是顺浓度进行跨膜运输的，不需要消耗细胞内化学反应产生的能量，因此膜内外物质梯度的大小会直接影响物质运输速率”。部分师生误认为离子通道的运输动力只来自于被运输物质的浓度差。实际上，多数离子通道在数毫秒至数十毫秒时间内迅速被"激活"或"开放"，随后迅速“失活”或“关闭”。因此，离子通道比任何一种载体蛋白最快转运速率要高出1000倍以上，带正电的离子吸引带负电的离子，而带同种电荷的离子相互排斥，通道开放时，在这种电势梯度作用驱动下离子快速通过通道。因此，驱动离子跨膜运输的动力来自于溶质的浓度梯度和跨膜电位差两种力的合力，即跨膜的电化学梯度。 4.离子通道是否持续开放？ 一.离子通道 离子通道不一定持续开放。 新教材表述“载体蛋白只容许与自身结合部位相适应的离子或离子通过，而且每次转运时都会发生自身结构的改变”。部分师生会误认为与载体蛋白相比，通道蛋白一直处于持续开放状态。实际上，绝大多数离子通道是关闭的，只有当细胞细胞外的配体（如乙酰胆碱等化学物质）与细胞表面受体结合时才开放，这类通道称为配体闸门通道；另一些仅当膜电位发生变化时才发生，称为电压闸门通道；机械刺激（身体位置改变、重力刺激、振动等）引起细胞膜的振动或变形，称为压力激活离子通道（图3）。 因此，一般情况