簡單擴(kuò)散
簡單擴(kuò)散是指物質(zhì)通過膜孔或膜的疏水性區(qū)域自由地?cái)U(kuò)散進(jìn)入或離開細(xì)胞的過程。該過程不需要能量消耗,只受到滲透壓、分子量和膜通透性等條件的影響。
條件:
1.物質(zhì)的分子量小于70Da;
2.物質(zhì)為非極性物質(zhì)或低極性物質(zhì);
3.膜具有一定通透性;
應(yīng)用舉例:
氧氣和二氧化碳在呼吸的過程中就是通過簡單擴(kuò)散進(jìn)出細(xì)胞的。
水分子通過細(xì)胞膜進(jìn)出,其中一部分是通過膜上的水通道蛋白調(diào)節(jié)的,但另一些水分子也通過疏水的膜區(qū)域自由擴(kuò)散。
載體介導(dǎo)運(yùn)輸
載體介導(dǎo)運(yùn)輸是依靠細(xì)胞膜上的載體蛋白將物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)倪^程。該過程需要一定的能量消耗,通常分為被動(dòng)運(yùn)輸和主動(dòng)運(yùn)輸兩種。
被動(dòng)運(yùn)輸是指物質(zhì)根據(jù)其濃度梯度,被載體蛋白結(jié)合,然后隨載體蛋白從高濃度區(qū)向低濃度區(qū)移動(dòng)的過程。被動(dòng)運(yùn)輸不需要能量輸入,但只有遵循濃度梯度的物質(zhì)才能被運(yùn)輸。
1.物質(zhì)需要和特別指定載體蛋白結(jié)合;
2.濃度梯度驅(qū)動(dòng);
葡萄糖是人體主要能量源之一,它進(jìn)入細(xì)胞的過程就是通過載體介導(dǎo)運(yùn)輸。胰島素ciji細(xì)胞膜上的載體蛋白GLUT4結(jié)合葡萄糖,然后葡萄糖和GLUT4一起進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)。此外,維生素C和維生素B12等也是通過載體蛋白進(jìn)入人體細(xì)胞的。
主動(dòng)運(yùn)輸是指物質(zhì)逆濃度梯度運(yùn)動(dòng),需要能量的輸入,能量可以通過ATP的水解來提供。
1.需要特殊的載體蛋白;
2.ATP提供能量;
3.逆濃度梯度驅(qū)動(dòng)。
鈉鉀泵是人體細(xì)胞膜上的一個(gè)重要的ATP酶,它將細(xì)胞內(nèi)的鈉離子推向細(xì)胞外,將細(xì)胞外的鉀離子吸進(jìn)細(xì)胞內(nèi)。在這個(gè)過程中,鈉和鉀都要結(jié)合特殊的載體蛋白,才能被泵運(yùn)輸,而輸送行為需要ATP的耗能提供。
活性轉(zhuǎn)運(yùn)
活性轉(zhuǎn)運(yùn)是在載體蛋白作用下能量耗費(fèi)的跨膜運(yùn)輸。與載體介導(dǎo)運(yùn)輸類似,但是活性轉(zhuǎn)運(yùn)可以逆著一個(gè)平衡狀態(tài)完成物質(zhì)的進(jìn)出,且可以具有選擇性?;钚赞D(zhuǎn)運(yùn)可以承載更多復(fù)雜、大分子數(shù)目或大分子物質(zhì)的運(yùn)輸,是載體介導(dǎo)運(yùn)輸無法承載的。
1.需要有特別指定的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白;
2.需要耗費(fèi)ATP的能量;
成骨細(xì)胞在骨形成過程中,通過活性轉(zhuǎn)運(yùn)將鈣離子從血管中吸收到骨細(xì)胞內(nèi),并輸送到骨基質(zhì)中。這個(gè)過程涉及多個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的參與,包括鈣離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白和ATP酶。
神經(jīng)元從突觸前膜上釋放神經(jīng)遞質(zhì)時(shí),需要通過活性轉(zhuǎn)運(yùn)將神經(jīng)遞質(zhì)分子轉(zhuǎn)移到突觸后膜上。這個(gè)過程也涉及到多個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白和耗費(fèi)ATP的能量的輸入。
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