化學物跨膜轉運的主要方式有哪些

A. 物質跨膜運輸的方式有哪些，各有什麼特點

1、自由擴散，其運輸特點是：

（1）沿濃度梯度擴散。

（2）不需要提供能量。

（3）沒有膜蛋白的協助。

2、協助擴散，也稱促進擴散，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。

（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。

3、胞吞胞吐，其運輸特點是：

（1）轉運過程中不需要載體蛋白的協助。

（2）需要消耗細胞代謝能。

4、主動運輸，其運輸特點是：

（1）逆濃度梯度（逆化學梯度）運輸。

（2）需要能量或與釋放能量的過程相關聯。

（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。

(1)化學物跨膜轉運的主要方式有哪些擴展閱讀：

物質跨膜運輸是細胞維持正常生命活動的基礎之一，也是細胞膜的重要功能之一。通過跨膜運輸，可以溝通細胞內外及細胞內各細胞器之間的聯系，保證新陳代謝等生命活動中的正常物質交換，也是生物膜能量轉換和信息傳遞等功能的基礎。

物質跨膜運輸的方式可分為兩大類，一類是小分子和離子物質的跨膜運輸，包括主動運輸和被動運輸，另一類是大分子和顆粒物質的膜泡運輸，包括胞吞作用和胞吐作用。

B. 物質跨膜運輸的方式有

（一）被動轉運
被動轉運是指物質依靠電化學驅動力或滲透壓梯度進行跨膜轉運的過程，細胞本身不需要消耗生物能。
1. 單純擴散
（1）概念：沒有生物學轉運機制參與的、簡單的物理擴散。
（2）特點：
1）膜本身不需要消耗能量：因物質轉運是順電化學梯度或依靠滲透壓梯度進行的，物質移動所需的能量來自高濃度溶液本身所含的勢能。
2）主要轉運脂溶性高而分子質量小的物質（如O2、CO2、N2 、乙醇、尿素等）和一部分水。
易化擴散。
2)轉運機制：尚不完全清楚。有人認為載體的位點在高濃度一側與小分子物質進行可逆性結合後，蛋白質發生構型的改變，亞單位扭曲，將物質轉運至低濃度一側，轉運速率為103~105個分子／秒。
3)特點：①結構特異性，②飽和現象，③競爭性抑制
離子通道是一類貫穿脂質雙分子層的、中央帶有親水性孔道的膜蛋白。孔道開放時，離子可經孔道跨膜流動而無需與脂質雙分子層相接觸，從而使通透性很低的帶電離子以極快的速度(106~108個離子／秒)跨越質膜。
①相對特異性：通道的離子選擇性不如載體蛋白嚴格。每種通道可對一種或幾種離子有較高的通透性，其他離子則不能或不易通過：如N2 型乙醯膽鹼受體陽離子通道對K+、Na+有高度通透性，但Cl-不能通透。
②無飽和現象
③通道有開發、關閉兩種不同的機能狀態，開發與關閉受某些化學物質（激素、遞質或膜電位）的控制。
通道的類型
①電壓門控通道：由膜電位控制開閉的通道。如神經纖維上的鈉通道。
②化學門控（配體門）通道：由化學物質(激素、遞質等)控制開閉的通道。如終板膜上的N2 型乙醯膽鹼受體陽離子通道。
③機械門控（壓力激活）通道：由機械因素控制開閉的通道。如聽毛細胞上的機械門控通道。
原發性主動轉運
(1)概念：細胞直接利用代謝產生的能量將某物質逆濃度梯度或電位梯度進行跨膜轉運的過程。介導這一過程的膜蛋白稱為離子泵。
(2)鈉-鉀泵：
1)鈉泵的特性：鈉-鉀泵簡稱鈉泵，是一種Na+、K+依賴式ATP酶的蛋白質。其特性是：①是鑲嵌在膜的脂質雙分子層中的一種特殊蛋白質；②具有ATP酶的活性；③活性需依賴Na+，K+的存在。
繼發性主動轉運
1）同向轉運：被轉運的物質分子與Na+擴散方向相同，如Na+-葡萄糖同向轉運體對葡萄糖的轉運。
如腸粘膜和腎小管上皮細胞，在細胞基底膜上有鈉泵，造成胞內Na+濃度低於腸腔或小管液中的，此時，頂端膜上轉運體與Na+、葡糖糖三者組成復合體後，就能順著Na+濃度差將葡糖糖從低濃度的腸腔移向高濃度的上皮細胞；進入上皮細胞的葡糖糖分子經基底側膜上的鈉泵轉運至組織液，完成葡萄糖在腸腔中的主動吸收過程。
2）反向轉運：被轉運的物質分子與Na+擴散方向相反。
如各種細胞普遍存在的Na+-Ca2+交換。以3個Na+入胞和1個Ca2+出胞進行活動，可維持胞內低Ca2+濃度。
出胞
（1）概念：胞內大分子以分泌泡形式排出細胞的過程。如一些激素、遞質、酶、乳蛋白等的分泌。
（2）出胞過程：粗面內質網→小泡→高爾基體→大泡→質膜內側→泡膜與質膜接觸融合→融合處出現裂口→胞吐。
（3）出胞形式：
1）泡內容物不間斷地排出：如小腸粘膜杯狀細胞持續分泌黏液的過程。
2）膜外的特殊化學信號或膜兩側電位改變→局部Ca2+通道開放→Ca2+內流↑，Ca2+貯存庫釋放Ca2+↑→胞內Ca2+ ↑，觸發囊泡向質膜內側移動→出胞。
入胞
（1）概念：胞外大分子或團塊藉助胞膜形成吞噬泡或吞飲泡進入細胞。
（2）類型：
1）吞噬：顆粒或團塊進入細胞的過程。如單核細胞、巨噬細胞和中性粒細胞的吞噬。
2）吞飲：液體物質進入胞內的過程。液相入胞：胞外液及其所含的溶質連續不斷進入胞內的過程。受體介導式入胞：轉運物與膜受體特異性結合進入細胞的過程。其轉運過程為：膜受體「辨認」胞外物質並與之結合→膜局部內陷→形成吞飲泡→與胞內體融合→受體分離→轉運物被細胞利用，受體與一部分膜結構形成較小的循環小泡，再回到細胞膜並與之融合，成為細胞的組成部分。

C. 物質跨膜運輸的方式

自由擴散、協助擴散、主動運輸。物質通過簡單擴散作用進出細胞，叫做自由擴散。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。協助擴散也稱促進擴散、易化擴散。

自由擴散特點

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。

這種運輸方式不需要能量和蛋白質協助，是要順著濃度差就能進行跨膜運動。

協助擴散特點

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。

在順濃度的條件下，需要特定的蛋白來運輸物質，這種運輸蛋白是有一定的特異性，也就是某種物質只能有特定的蛋白運輸。

主動運輸其特點

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。

主動運輸是需要atp分解然後為這個運動提供能量的，可以實現逆濃度差轉運物質，與此同時需要特定的運輸蛋白輔助才能完成運輸。

D. 簡述物質跨膜轉運的類型及其形式特點。

跨膜轉運類型

一、單純擴散

1.概念：單純擴散是指脂溶性的小分子物質順濃度差通過細胞膜的擴散過程。單純擴散的多少取決於膜兩側該脂溶性物質的濃度差及其通過細胞膜的難易程度。濃度差決定著物質能否擴散、擴散方向及擴散速率。

2.轉運對象：CO2、O2、N2、乙醇、尿素等。

3.特點：簡單的物理擴散，不需要細胞提供能量，其能量來源於濃度差形成的勢能，是一個被動過程。

二、易化擴散

易化擴散是指一些非脂溶性或脂溶性較小的小分子物質，在膜上載體蛋白和通道蛋白的幫助下，順電-化學梯度，從高濃度一側向低濃度一側擴散的過程。它包括兩種方式，即經載體中介的易化擴散和經通道中介的易化擴散。

（一）經載體中介的易化擴散

1.概念：許多重要的營養物質，如葡萄糖、氨基酸、核苷酸等在膜上載體蛋白的介導下，由高濃度一側向低濃度一側的跨膜轉運。

2.特徵：①結構特異性高；②飽和現象；③競爭性抑制；④順濃度梯度。

（二）經通道中介的易化擴散

1.概念：溶液中帶電離子，藉助於離子通道蛋白的介導，順濃度梯度或電位差的跨膜轉運過程。通道是一類貫穿脂質雙分子層，中央帶有水性孔道的跨膜蛋白。以通道中介的易

化擴散引起的跨膜轉運是細胞生物電現象發生的基礎。

2.轉運對象：帶電離子，如Na+、K+、Ca2+、Cl-等

3.特徵：①結構特異性不如載體嚴格；②無飽和現象；③通道具有靜息、激活和失活

等不同功能狀態；④具有離子選擇性和門控特性。

三、主動轉運

主動轉運是細胞通過耗能的過程將物質逆濃度梯度或電位梯度進行的跨膜轉運過程。可分為原發性主動轉運和繼發性主動轉運兩類。

（一）原發性主動轉運

1.概念：細胞直接利用代謝產生的能量將物質逆濃度梯度或電位梯度進行跨膜轉運的過程。

2.轉運對象：通常是帶電離子。

3.特點：①直接利用細胞代謝產生的ATP；②介導轉運的膜蛋白稱為離子泵（ATP酶），如鈉泵、鈣泵、氫泵等。

鈉-鉀泵是在細胞膜上普遍存在的離子泵，簡稱鈉泵。鈉泵具有ATP酶的活性，又稱為Na+-K+依賴性ATP酶。鈉泵的活動對維持細胞正常的結構及功能具有重要的意義：①鈉泵活動造成的膜內外Na+和K+濃度差是細胞生物電活動產生的前提，其生電性活動一定程度上可影響靜息電位的數值；②鈉泵活動能維持細胞的正常形態、胞質滲透壓、體積、pH、Ca2+濃度的相對穩定；③鈉泵活動造成的細胞內高K+，是細胞內許多代謝反應所必需的條件；④鈉泵活動所造成的膜內外Na+濃度勢能差（勢能儲備）是其他物質繼發性主動轉運的動力。

（二）繼發性主動轉運

1.概念：多種物質在進行逆濃度梯度或電位梯度的跨膜轉運時，所需的能量不直接來自ATP的分解，而是依靠Na+在膜兩側濃度差，即依靠存儲在離子濃度梯度中的能量完成轉運，這種間接利用ATP能量的主動轉運過程稱為繼發性主動轉運。

2.轉運對象：①葡萄糖和氨基酸在小腸粘膜上皮及腎小管上皮細胞的重吸收；②神經遞質在突觸間隙被神經末梢重吸收；③甲狀腺上皮細胞的聚碘；④腎小管上皮細胞的Na+-H+交換、Na+ ——Ca2+交換等。

3.特點：①間接利用細胞代謝產生的ATP能量；②介導轉運的膜蛋白為轉運體。如果被轉運的離子或分子都向同一方向運動，稱為同向轉運，相應的轉運體稱為同向轉運體；如果被轉運的離子或分子彼此向相反方向運動，則稱為反向轉運或交換，相應的轉運體稱為反向轉運體或交換體。

四、出胞和胞吞

1.概念：出胞指胞質內的大分子物質以分泌囊泡的形式排出細胞的過程。胞吞指大分子物質或物質團塊（如細菌、病毒、異物、脂類物質等）進入細胞的過程。

2.轉運對象：大分子物質或物質團塊。

3.特點：均屬於耗能的主動轉運過程

E. 簡述物質跨膜轉運的類型及其形式特點。

一、單純擴散：物理擴散，非生物學轉運機制：脂溶性高的物質，如O2、N2、CO2、乙醇、尿素，而分子較大的極性物質，如葡萄糖（分子量180）很難依靠此方式轉運，另外，各種帶電離子都是高度不通透的，不能以此方式轉運。水雖然是極性分子，但它的極性極小，又不帶電荷，膜對水是高度通透的。
附註：但水還有另一種通透方式，即通過水通道（水孔蛋白）來轉運。
二、膜蛋白介導的跨膜轉運
1、經載體的易化擴散：葡萄糖、氨基酸等用此方式轉運，需要載體蛋白或載體（載體是一些貫穿脂質雙層的整合蛋白，其轉運細節尚不很清楚）。該跨膜轉運特徵：①轉運方向順濃度差，轉運速度高於物理轉運；②載體結合點數量有限，轉運能出現飽和；③載體結合點與溶質的結合具有化學結構上的特異性；④化學結構相似的溶質之間有競爭性抑制。
2、經通道的易化擴散：鈉、鉀、鈣、氯等帶電離子用此方式轉運，需要離子通道（一類貫穿脂質雙層的、中央帶有親水性孔道的膜蛋白）。離子通道包括：電壓門控通道、化學門控通道、機械門控通道等。離子選擇性和門控特性是離子通道的兩個重要特性。
1）電壓門控通道：由膜兩側電位差控制開閉的通道稱為電壓門控通道。電壓門控Na+通道、Ca++通道、K+通道都具有相似的結構、結構-功能關系模式，屬於同一基因家族。通道由3個亞單位組成（α、β1、β2）。
2）化學門控通道：由化學物質控制開閉的通道稱為化學門控通道。又稱為配體門控通道。這種通道本身可稱為受體。N2型乙醯膽鹼受體陽離子通道是典型的化學門控通道，由2個α、β、γ、δ這樣5個亞單位所組成。
3）水通道：目前已經鑒定出10種水通道，AQP0-AQP9。其中AQP1最早發現，它是四聚體蛋白，每個亞單位都有一個獨立的通道。
3、主動轉運（又稱為原發性主動轉運）：介導主動轉運的膜蛋白稱為離子泵。由於離子泵具有水解ATP酶的能力，又稱為ATP酶。
1）鈉-鉀泵：簡稱鈉泵。2個亞單位，每分解1分子ATP，可排出3個鈉離子和轉入2個鉀離子，其轉運過程有兩種分子構象，即E1和E2。機制是通過磷酸化(E1)和去磷酸化(E2)反供福垛凰艹好訛瞳番困應引起酶蛋白構象間的相互轉換來完成的。阻斷劑：哇巴因(ouan)。
2）鈣泵：又稱Ca2+-ATP酶，每分解1分子ATP可將1個Ca2+由胞漿轉運至胞外，轉運機制與鈉泵相似。
4、繼發性主動轉運：所需要的能量來自鈉離子在膜兩側的濃度勢能差，後者是鈉泵利用分解ATP釋放的能量所建立的，這種間接利用ATP能量的主動轉運過程稱為繼發性主動轉運。葡萄糖和氨基酸在小腸粘膜上皮的吸收，葡萄糖和氨基酸在腎小管上皮的重吸收，甲狀腺上皮細胞的聚碘，Na+-Ca2+交換，Na+-K+-2Cl-同向轉運，都屬於繼發性主動轉運。其中，溶質與Na+向同一方向的轉運，稱為同向轉運(symport)；溶質與Na+向相反方向的轉運，稱為逆向轉運(antiport)或交換(exchange)。
1）Na+-葡萄糖同向轉運體:氨基酸吸收機制與之相同。
2）Na+-Ca2+交換體:
三、出胞和入胞
蛋白質，多聚核苷酸等需要通過出胞和入胞方式進行跨膜轉運。

F. 試述細胞膜的跨膜物質轉運方式。

細胞跨膜物質轉運方式有三種：濾過（水溶性擴散）,簡單擴散（脂溶性擴散）,載體轉運（包括主動轉運和易化擴散）
1）濾過（水溶性擴散）：物質分子藉助於流體靜壓或滲透壓隨體液通過細胞膜的水性信道由細胞膜的一側到達另一側,為被動轉運方式.
2）簡單擴散（脂溶性擴散）：非極性分子以其所具有的脂溶性溶解於細胞膜的脂質層,順濃度差通過細胞膜稱為簡單擴散,也是一種被動轉運方式,也稱之為被動擴散.
3）
載體轉運（包括主動轉運和易化擴散）：許多細胞膜上具有特殊的跨膜蛋白,控制體內一些重要的內源性生理物質（如糖、氨基酸、神經遞質、金屬離子）進出細
胞.跨膜蛋白在細胞膜的一側與物質分子或生理性物質結合後,發生構型改變,在細胞膜的另一側將結合的物質釋出.這種轉運方式稱為載體轉運.
其中主動轉運需要耗能,而易化擴散不需要能量,是通過電化學差實現轉運,也是一種被動轉運.

G. 物質跨膜運輸的主要方式是什麼

物質跨膜運輸的主要方式：自由擴散、協助運輸和主動運輸。
物質跨膜運輸的方式，物質通過簡單擴散作用進出細胞，叫做自由擴散。
自由擴散是指一些脂溶性的物質由膜的高濃度一側向低濃度一側移動的過程。影響單純擴散的主要因素有二：
①膜兩側的溶質分子濃度梯度。濃度梯度大，物質順濃度梯度擴散就多；濃度梯度消失，擴散就停止。
②膜對該物質的通透性。由於細胞膜的結構是脂質雙分子層，所以膜對脂溶性高的物質如氧和二氧化碳通透性大，擴散容易；對脂溶性低和非脂溶性物通透性小，擴散就難。

H. 跨膜轉運的方式有哪些

1、被動運輸

物質進出細胞是順密度梯度方向跨膜運輸的，此過程中不需要消耗細胞生產的能量，其能量是蘊藏於密度梯度中的分子勢能，需要或不需要膜上載體協助。

2、主動運輸

物質進出細胞一般是需要消耗細胞內化學反應所釋放的能量並藉助載體蛋白的協助逆著濃度梯度從低濃度的一側向高濃度的一側方向跨膜運輸的過程。此過程中需要消耗細胞生產的能量，也需要膜上載體協助。屬於這種運輸方式的物質有離子和一些較大的分子如葡萄糖、氨基酸等物質。

胞吞作用

大分子物質通過與膜上特異性受體結合而附著於膜上，這部分細胞膜內陷形成有被小窩，將附著物包在裡面，然後分離下來形成小囊泡進入細胞內部，之後一般與溶酶體相融合，以此達到運輸的目的。

此過程中物質不需穿透細胞膜，不需要膜上載體協助，但需要受體的幫助，也需要消耗細胞生產的能量，其方向是從細胞外到細胞內。白細胞吞噬細菌就屬於這種方式。