Question

水溶性分子不能以自由扩散的方式出入细胞膜，为什么水可以？这不是不符合相似相溶原理吗？

如果水可以自由扩散，水溶性分子应该也可以呀。

Answer 1

不知道你是什么程度的学生

若是以普通高中程度来解释的话
则是因为水的分子量小，所以虽然为极性的，所以还是能通过细胞膜的
但是水溶性分子不行，是因为磷脂双分子层中间是对水不亲和的，因此并不能自由扩散，只能借助膜蛋白

若是往深了讲
其实我也有这个疑问，后来由于水分子通道蛋白的发现，使得水能够自由扩散的说法遭到一些怀疑，但是并不能否认其能够自由扩散
但我认为水的跨膜转运还是以水通道为主吧

我搜索了一下，看能不能对你有所帮助
—————————————————结果如下———————————————————
水是细胞维持正常的生理功能不可缺少的组成部分。在消化、呼吸、体温调节、毒物的清除以及内环境稳定等众多生理活动中都存在水的跨膜转运。但人们一直认为水的跨膜转运只是通过简单扩散(simple diffusion)完成的。

以前不能解释的生理现象

1. 如果水只能通过简单扩散方式跨过细胞膜 [假设肾小管和集合管内外的渗透差保持不变(髓质高渗)], 肾小管和集合管对水的重吸收可发生巨大的变化(如血液高渗或者低渗, 到目前还未发现机体任何部位有消耗代谢能量的水泵), 如何解释?
2. 水分子为极性分子, 细胞膜为脂质双层脂溶性分子构成, 水溶性分子如何跨过脂溶性分子构成的细胞膜?
3. 汞等抑制某些细胞水的跨过细胞膜渗透扩散作用,但不能抑制另一细胞膜渗透扩散作用。
4. 为何髓袢升支细段和髓袢升支粗段对水不通透?因为小管上皮细胞膜也是由脂质双层分子组成,它应该如同其它部位一样对水通透。

水通道蛋白的简介

水通道蛋白(aquaporin, AQP) 是近年来新分离出的一族跨膜蛋白质,主要介导自由水(free water)被动跨生物膜转运,对保持细胞内外环境的稳态平衡起重要作用,也参与完成一些机体重要的生理功能。水通道的基因突变已被证实是临床某些遗传疾病的原因,而其表达异常也与机体的某些病理生理状态变化有密切关系。
水通道蛋白在膜上介导水分子的跨膜转运,其作用方式与其它类型的膜通道蛋白类似,这种介导作用占有主导地位。以AQP1为例, 其作用占膜上水通透性的85%, 而通过脂质双分子层的简单扩散只占10%。
水分子通过水通道蛋白的跨膜转运是顺渗透压梯度的, 除渗透压梯度外还受水通道蛋白表达水平的影响。

水通道发现的意义

阐明了水如何进出细胞以及肾脏如何重吸收水分等，这对人类探索肾脏等疾病具有极其重要的意义。诺贝尔评选委员会说:”这是一个重大的发现，它开启了细菌、植物和哺乳动物水通道的生物化学、生理学和遗传学研究之门”。

Answer 2

水分子是一个特例，原因是水分子太小了，完全可以自由穿过细胞膜脂质分子之间的空隙。
其它的水溶性分子一般都比较大，不会自由穿过脂质分子层的。

Answer 3

这个问题其实人类还没解决