跨膜转运是细胞实现物质交换的核心机制,根据能量消耗、物质性质及运输方式的不同,主要分为以下四类:
原发性主动转运
通过离子泵(如钠-钾泵)直接利用ATP能量,逆浓度梯度转运物质。例如,钠-钾泵将3个Na⁺从细胞内泵出,同时将2个K⁺泵入细胞内,维持细胞内外离子浓度差。
继发性主动转运
通过载体蛋白介导的易化扩散,利用原发性主动转运建立的离子浓度梯度(如Na⁺浓度差)来驱动其他物质的转运。
简单扩散
适用于小分子、非极性或弱极性物质(如氧气、二氧化碳、甘油),直接穿过脂质双分子层从高浓度区向低浓度区扩散。
载体介导扩散
需载体蛋白参与,顺浓度梯度转运大分子或极性物质(如葡萄糖、氨基酸、K⁺、Cl⁻),具有饱和性和竞争抑制现象。
通道蛋白介导的易化扩散
物质通过膜内特定通道蛋白顺浓度梯度移动,如K⁺通道、Na⁺通道等。
胞吞作用(Endocytosis)
细胞通过膜内陷形成囊泡包裹大分子或颗粒物质(如蛋白质、多糖),再通过溶酶体消化吸收。
胞吐作用(Exocytosis)
细胞内大分子物质被包裹在囊泡中,通过膜融合排出细胞外,如分泌蛋白、激素等。
滤过 :主要发生在肾小管等特定部位,通过膜孔大小选择性转运小分子物质(如水、葡萄糖)。
易化扩散 :部分教材将其与载体介导扩散合并分类,但根据最新研究,易化扩散需通过载体或转运体蛋白,应单独列为被动转运的一种。
不同物质根据分子大小、极性及细胞需求选择特定转运方式。例如,离子类物质多通过主动或被动转运,大分子物质依赖出胞与入胞,而小分子非极性物质则通过简单扩散。药物跨膜转运中,多数药物通过被动转运(如简单扩散和载体介导扩散),少数需主动转运。