被动转运passive transport

物质顺浓度梯度差经膜不耗能的转运过程。包括自由扩散和协助扩散(图1)。

图 1 被动转运的两种形式

(a) 自由扩散； (b) 协助扩散

自由扩散 又称单纯性经膜扩散。气体分子、水、尿素、甘油和一些脂溶性物质顺浓度梯度直接通过脂质双层，很少耗能，不需载体。一般脂溶性小分子物质均以自由扩散方式通过膜，扩散速度与其在脂肪中的溶解度成正比，并与其极性和膜两侧溶质的浓度差有关。一般脂溶性较强的分子，极性较弱，容易经膜自由扩散。反之，脂溶性差而水溶性较强的分子，因其极性强而难以经膜扩散。甘油分子例外，它虽有一定极性，但因其两个分子可以缔合成二聚体，使极性降低，能较快通过膜。非脂溶性小分子的通透性，与其分子大小和所带电荷有关，分子越小，透过能力越强。水分子具极性，几乎不溶于脂质，但能迅速通过细胞膜，一则由于其不带电荷，二则推测在膜上有0.8～1nm宽的小孔，膜蛋白的亲水残基构成了小孔的内表面。但其他水溶性的物质很难通过。各种细胞膜上小孔孔径的大小不同，可受激素等因子调节，如抗利尿激素能使膜孔由0.6nm增至2nm，从而水和尿素能通过肾小管细胞膜被吸收。
协助扩散 某些代谢所需的非脂溶性物质如糖、氨基酸、金属离子等，借助镶嵌于质膜上的离子载体或离子通道顺浓度差而进行的物质转运。亦称促进扩散或易化扩散。协助扩散的机理，至今尚不甚了解。根据对人工膜的实验结果，提出脂溶性泳动载体和穿膜孔道两种机制(图2)，推测天然质膜也存在类似机理。离子载体为膜上的小分子，依靠其与被运输物质特异的亲和力和本身的构象变化，将非脂溶性小分子物质顺浓度差经膜转运有高度的选择性，如缬氨霉素对K+的运输过程。K⁺是以水合离子的形式存在，不易通过磷脂双分子层的人工膜。缬氨霉素是具环状结构的脂溶性抗菌素，由6个氨基酸和6个有机酸组成，其环状结构内部所含亲水空间仅能容纳水合K+，在其协助下，K+可顺浓度差透过膜，但Na+不能通过。又如葡萄糖分子顺浓度差进入红细胞，是靠红细胞膜上的一种四聚体蛋白质而实现的。四聚体与葡萄糖分子具有特异的亲和力，当葡萄糖与这一膜蛋白外侧亚单位结合时，膜蛋白发生构象变化，将葡萄糖移向膜的中部，而后内侧亚单位又发生构象变化，将葡萄糖分子转入细胞内。

图 2 穿膜孔道机理与载体机理示意图

离子通道一般为蛋白质，由单个或多个亚基组成，能穿膜而形成亲水性孔道，容许离子比自由扩散时快得多的速度经膜运输。通道有的无选择性，有的则有选择性，分别对待阳离子或阴离子、一价或二价离子、以至只能特异运输的某种离子，故有钠通道、钾通道，钙通道和氯通道等。通道有的经常畅通，有的可开关。调节方式有的通过膜电位改变，称电压门控通道； 有的通过化学物质如神经递质，称配体门控通道； 还有通过光或膜的张力调节等。通道可使离子的经膜运输速度由10-⁵离子/秒提高到10⁹离子/秒。
自由扩散与协助扩散区别 协助扩散需借助于载体，扩散速度一般较自由扩散快得多，而且扩散率不和膜两侧溶质的浓度差成正相关，当扩散率达一定水平后，就不再受溶质浓度的影响。这是因为膜上载体的数量相对恒定，当其与被运输的物质结合达到饱和程度时，扩散率就维持在一定水平，尽管膜两侧的浓度差可以很显著，但扩散率不再增大。

被动转运passive transport

又称被动运输。物质通过细胞膜的一种不耗能的运输方式。顺电化学梯度进行运输，不消耗细胞的代谢能。电化学梯度由浓度梯度和电梯度二者共同组成。电梯度指膜电位差。按是否需要载体可分为自由扩散（简单扩散）和易化扩散（协助扩散）两种。前者不需载体蛋白；后者依赖于专一的载体蛋白。

被动转运passive transport

离子以易化扩散方式被动地通过细胞膜的过程。是离子运转的主要形式。它的特点是：顺浓度差进行，物质通过膜时无能量消耗。