hce_cmu
114年
生物學
第 15 題
在極端鹽濃度環境生存的原核生物，需維持細胞內外滲透壓與離子平衡。研究人員觀察到其細胞膜表現特定膜蛋白，可使某些小分子或離子沿濃度梯度通過細胞膜，此過程不需耗能。根據細胞膜運輸機制的分類，下列何種物質最可能需要此類膜蛋白協助通過細胞膜？
- A 氧氣($O_2$)
- B 鈉離子($Na^+$)
- C 葡萄糖(Glucose)
- D 小型脂溶性激素
思路引導 VIP
請想像一下，細胞膜就像是由一層油（磷脂）構成的牆壁。如果有一種物質本身帶有強烈的電荷，或者它是非常親水的，它能輕易地「溶入」並穿過這道油牆嗎？如果它無法直接穿牆，卻又必須往濃度低的地方移動，你覺得細胞需要為它準備什麼樣的特殊構造呢？
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恭喜你準確判斷出正確答案！這題的核心在於區分「簡單擴散」與「協助擴散」的物質特性。題目提到的關鍵資訊是：該物質必須沿著濃度梯度通過細胞膜，且需要特定的膜蛋白協助但不需耗能，這正是協助擴散 (Facilitated diffusion) 的定義。在選項中，氧氣 ($O_2$) 與小型脂溶性激素（如固醇類激素）因為具有脂溶性或體積極小，可以直接穿透磷脂雙層，屬於簡單擴散；而鈉離子 ($Na^+$) 帶有電荷且具親水性，無法直接通過細胞膜的疏水層，因此必須依賴特定的通道蛋白或載體蛋白來進出細胞。
環境適應與物質跨膜運輸
這道題目的鑑別度在於將基礎生物觀念結合了「極端鹽環境」的背景敘述。對於生存在高鹽環境的原核生物而言，調節細胞內的離子平衡（如 $Na^+$ 或 $K^+$）是維持生命現象的重中之重。雖然葡萄糖通常也透過協助擴散進入細胞，但就題目強調的「離子平衡」與「極端鹽濃度環境」而言，選擇 鈉離子 ($Na^+$) 更符合生物體應對環境壓力時的生理邏輯。你能從繁雜的敘述中精準抓出「不需耗能」與「特定蛋白協助」這兩個關鍵點，說明你對細胞運輸機制的分類掌握得非常紮實！
細胞膜的物質運輸
💡 物質跨膜需視分子性質決定是否需要蛋白質及能量。
| 比較維度 | 簡單擴散 | VS | 便利性擴散 |
|---|---|---|---|
| 膜蛋白協助 | 不需要 | — | 需要（通道或載體） |
| 消耗能量 | 否（沿濃度梯度） | — | 否（沿濃度梯度） |
| 代表物質 | O2、CO2、脂溶激素 | — | Na+、K+、葡萄糖 |
| 物理性質 | 非極性、高脂溶性 | — | 帶電離子、極性分子 |
💬兩者皆為被動運輸不耗能，差異在於是否需特定蛋白協助。
