Question

物质跨膜运输的方式有哪些？

Answer 1

物质跨膜运输的方式分为被动运输和主动运输两种。

1、被动运输
是顺着膜两侧浓度梯度扩散，即由高浓度向低浓度。分为自由扩散和协助扩散。

自由扩散：物质通过简单的扩散作用进入细胞。细胞膜两侧的浓度差以及扩散的物质的性质（如根据相似相溶原理，脂溶性物质更容易进出细胞）对自由扩散的速率有影响。常见的能进行自由扩散的物质有氧气、二氧化碳、甘油、乙醇、苯、尿素、胆固醇、水、氨等。

协助扩散：进出细胞的物质借助载体蛋白扩散，细胞膜两侧的浓度差以及载体的种类和数目对协助扩散的速率有影响。红细胞吸收葡萄糖是依靠协助扩散。

2、主动运输
物质从低浓度一侧运输到高浓度一侧，需要载体蛋白的协助，同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的能量。主动运输保证了活细胞能够按照生命活动的需要，主动选择吸收所需要的营养物质，排出代谢废物和对细胞有害的物质。各种离子由低浓度到高浓度过膜都是依靠主动运输。

能进行跨膜运输的都是离子和小分子。当大分子进出细胞时，包裹大分子物质的囊泡从细胞膜上分离或者与细胞膜融合（胞吞和胞吐）。大分子不需跨膜便可进出细胞。


主动运输的三种能量供应原理：
1、ATP驱动泵
能直接把ATP水解（ATPase）并利用该能量介导离子或小分子物质逆电化学梯度或浓度梯度进行跨膜运输的载体蛋白（泵）。运输物质的载体蛋白质既是载体也是催化ATP水解的酶。另外，最常见的钠钾泵也是。Na+-K+泵又称Na+-K+ ATP酶，既能运输Na+和K+又能水解ATP，利用水解ATP释放的能量，将3个Na+泵出细胞，而将2个K+泵入细胞。

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。

小肠上皮细胞和肾小管上皮细胞吸收葡萄糖或氨基酸等有机物就是伴随着Na+从细胞外流入细胞内完成的。工作原理是：载体蛋白上有两个结合位点，可分别与Na+和葡萄糖结合。由于Na+泵需要ATP供能，并不断地将Na+输出到细胞外，结果造成了Na+浓度膜外高于膜内，由此产生了电化学梯度。Na+和葡萄糖分别与载体蛋白结合，借助电化学梯度的驱动力，使Na+和葡萄糖结伴而行，进入细胞，进入细胞后葡萄糖与载体蛋白分开，Na+又被泵出细胞外。

小肠上皮细胞和肾小管上皮细胞吸收葡萄糖或氨基酸等有机物、甲状腺滤泡上皮细胞吸收碘离都是同向协同转运（即偶联物的转运方向相同），另外还有反向协同转运的情况。

3、光驱动泵
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。如菌紫红质利用光能驱动H+的转运。