膜运输蛋白与物质运输

为什么是这样

顺着浓度梯度（濃度勾配）从高浓度向低浓度移动的是被动运输（受動輸送），动力来自浓度差本身，不消耗能量。被动运输有三种：脂溶性物质和 O₂、CO₂ 等小分子直接穿过脂质双层，叫自由扩散（简单扩散）；离子、葡萄糖等穿不过疏水层的物质，经通道（チャネル）或运输体（輸送体）顺梯度通过，叫协助扩散，需要蛋白却不耗能；水透过膜从溶质浓度低的一侧移向高的一侧，叫渗透（浸透），大量的水经水通道蛋白（アクアポリン）通过。

逆着浓度梯度、从低浓度向高浓度搬运的是主动运输（能動輸送），必须消耗 ATP，由称为泵（ポンプ）的运输蛋白执行。代表是钠钾泵：它水解 ATP，把 Na⁺ 排出细胞、把 K⁺ 运入细胞，维持「内高 K⁺、外高 Na⁺」的分布。区分两类运输的关键是「是否逆浓度梯度」而不是「是否需要蛋白质」，协助扩散正是最常被判错的一种。

蛋白质等大分子穿不过任何运输蛋白，靠膜本身包裹运输：细胞膜内陷把外面的物质包成小泡吞入，叫胞吞（エンドサイトーシス）；细胞内的小泡与细胞膜融合、把内容物排出，叫胞吐（エキソサイトーシス），消化酶和激素的分泌就是这样，二者都消耗能量。

定量表达

钠钾泵的计量关系是固定的：每水解 1 分子 ATP，排出 3 个 Na⁺、运入 2 个 K⁺，每循环一次细胞内净减少 1 个正电荷。通道与运输体也有量的差别：通道打开时离子连续快速通过；运输体每运一次都要改变形状，较慢，并且在物质浓度高时会饱和，这一点与酶相似。

渗透决定细胞在溶液中的体积。与细胞内液浓度相同的等张液中体积不变；浓度更低的低张液中水流入，红细胞膨胀甚至破裂（溶血）；浓度更高的高张液中水流出，红细胞皱缩。植物细胞在低张液中吸水膨胀，但有细胞壁顶住，不会破裂；在高张液中失水，原生质体收缩而与细胞壁分开，叫质壁分离（原形質分離）。