物質跨膜運輸的方式

定義：物質通過簡單擴散作用(simple transport)進出細胞，叫做自由擴散.

其特點是：①沿濃度梯度（或電化學梯度）擴散； ②不需要提供能量；

③沒有膜蛋白的協助。

某種物質對膜的通透性（P）可以根據它在油和水中的分配係數（K）及其擴散係數（D）來計算：

P=KD/t，t為膜的厚度。

脂溶性越高通透性越大，水溶性越高通透性越小；非極性分子比極性容易透過，小分子比大分子容易透過。具有極性的水分子容易透過是因水分子小，可通過由膜脂運動而產生的間隙。

非極性的小分子如O2、CO2、N2可以很快透過脂雙層，不帶電荷的極性小分子，如水、尿素、甘油等也可以透過人工脂雙層，儘管速度較慢，分子量略大一點的葡萄糖、蔗糖則很難透過，而膜對帶電荷的物質如：H+、Na+、K+、Cl—、HCO3—是高度不通透的

事實上細胞的物質轉運過程中，透過脂雙層的簡單擴散現象很少，絕大多數情況下，物質是通過載體或者通道來轉運的。離子、葡萄糖、核苷酸等物質有的是通過質膜上的運輸蛋白的協助，按濃度梯度擴散進入質膜的，有的則是通過主動運輸的方式進行轉運。

舉例：氧氣，二氧化碳，水，甘油，乙醇，苯，脂肪酸，尿素，膽固醇，脂溶性維生素，氣體小分子等

也稱促進擴散、易化擴散（faciliatied diffusion），其運輸特點是： ①比自由擴散轉運速率高； ②存在最大轉運速率；在一定限度內運輸速率同物質濃度成正比。如超過一定限度，濃度不再增加，運輸也不再增加。因膜上載體蛋白的結合位點已達飽和； ③有特異性，即與特定溶質結合。這類特殊的載體蛋白主要有離子載體和通道蛋白兩種類型。④不需要提供能量。

舉例：紅細胞攝取葡萄糖

載體蛋白：能夠與溶劑結合，通過對自身構象的改變而介導該溶質跨膜運輸。

具有高度特異性（其上有結合點，只能與某種物質進行結合）

通道蛋白：能形成貫穿膜兩層的充滿液體的通道，孔開放時溶質通過孔道運輸。

其概念是：主動運輸涉及物質輸入和輸出細胞和細胞器，並且能夠逆濃度梯度或電化學梯度。

主動運輸是指物質逆濃度梯度，在載體的協助下，在能量的作用下運進或運出細胞膜的過程。

植物對水分的吸收和對無機鹽的吸收是兩個相對獨立的過程；同種植物對不同種類無機鹽的吸收具有選擇性；不同植物對同一種無機鹽的吸收具有選擇性；不同微生物對無機鹽的吸收具有選擇性；物質的跨膜運輸既有順濃度的又有逆濃度的；從而認識細胞膜和其他生物膜都具有選擇透過性，即水分子可以自由通過，有些離子和小分子也可以通過，一些離子、小分子和任何大分子則不能通過。　Na+、K+和Ca2+等離子，都不能自由地通過磷脂雙分子層，它們從低濃度一側運輸到高濃度一側，需 要載體蛋白的協助，同時還需要消耗細胞內化學反應所釋放的能量，這種方式叫做主動運輸

其特點是：

①逆濃度梯度（逆化學梯度）運輸（小腸運輸葡萄糖時也有順濃度梯度的特例）；

②需要能量（由ATP直接供能）或與釋放能量的過程偶聯（協同運輸），並對代謝毒性敏感；

③都有載體蛋白，依賴於膜運輸蛋白；

④具有選擇性和特異性。

舉例：小腸吸收K+、Na+、Ca2+等離子，葡萄糖，氨基酸，無機鹽，核苷酸，帶電荷離子等。

偶聯轉運蛋白

協同運輸，例如：小腸吸收葡萄糖

反向運輸，例如：Na+-Ca2+交換機、Na+-H+交換機

細胞內外生物大分子及顆粒物質(如蛋白質、核糖、多糖、細菌、及細胞碎片等)的轉運使通過膜泡形成、位移、融合等一系列過程完成的，故稱為膜泡運輸，轉運過程中不需要載體蛋白的協助，但是需要消耗細胞代謝能（ATP）。根據轉運方向可以分為胞吞和胞吐兩種方式。利用了細胞膜具有一定的流動性的特點。

胞吞作用稱為入胞作用，是通過細胞膜內陷，將細胞外的大分子或是顆粒物質包裹成膜泡運進細胞的過程。根據入胞物質的大小及入胞機制的不同，胞吞作用分為胞飲作用、吞噬作用和受體介導的胞吞作用三種方式。

1.胞飲作用：細胞攝取液體或是微小顆粒物質的過程。液體或直徑小於150nm的顆粒吸附在細胞表面，該部位膜下微絲收縮，質膜逐漸內陷，將液體或是顆粒物質包裹成胞飲體或是胞飲泡。之後與初級溶酶體融合，內容物被溶酶體酶降解成小分子物質被細胞利用。廣泛存在與人的白細胞、肝細胞、小腸上皮細胞、腎小管上皮細胞和巨噬細胞等。

2.吞噬作用：細胞攝取細菌、衰老死亡的細胞、細胞碎片、粉塵顆粒及大分子複合物的過程稱為吞噬作用。被吞噬的物質與質膜表面接觸，隨之接觸部位的質膜想內凹陷或形成偽足，將顆粒包裹逐漸形成吞噬體或吞噬泡，之後與初級溶酶體結合，溶酶體酶將其降解。

3.受體介導的胞吞：開始是大分子與細胞的質膜上的受體蛋白結合，然後膜凹陷，形成一個含有要輸入的大分子的脂囊泡，也稱為內吞囊泡，出現在細胞內。出現在胞內的囊泡與胞內體融合，然後再與溶酶體融合，胞吞的物質被降解。胞吞和胞吐都涉及到一種特殊的脂囊泡的形成。蛋白質和某些其它的大的物質被質膜吞入並帶入細胞內（以脂囊泡形式）。

舉例：白細胞吞噬入侵的細菌等

細胞需要外排的大分子，先在細胞內形成囊泡，囊泡移到細胞膜處，與細胞膜融合，將大分子排除細胞。

胞吐除了轉運方向相反外，其過程類似於胞吞。在胞吐中，確定要從細胞分泌出的蛋白質被包裹在囊泡內，然後與質膜融合，最後將囊泡內的包容物釋放到細胞外介質中。降解酶的酶原就是通過這種方式從胰腺細胞轉運出去的。

舉例：胰島素的分泌等。

在細胞的一側形成胞飲小泡穿越細胞質，另一側使小泡中的物質釋放出去。如：母鼠血液中的抗體經穿胞運輸進入乳汁。

細胞內膜系統各個部分之間的物質傳遞也通過膜泡運輸方式進行。如從內質網到高爾基體；高爾基體到溶酶體等。