細胞生物學：被動運輸（passivetransport）
發布時間：2014-12-29 共2頁
非電解質通過擴散跨過細胞質膜必須具備兩個條件：第一，該物質在細胞外的濃度很高；第二，細胞質膜必須對這種物質具有通透性。膜對某種溶質具有透性，必須滿足兩個條件之一：（1）這種物質能夠直接穿過脂雙層，或是（2）膜中有可允許該溶質通過的跨膜孔道。
■ 擴散與滲透
細胞質膜具有兩個基本的特性∶允許小分子物質通過擴散穿過細胞質膜，也可以讓水通過滲透進出細胞質膜。但是擴散和滲透是兩個不同的概念（圖3-51）。
● 擴散（diffusion）是指物質沿著濃度梯度從半透性膜濃度高的一側向低濃度一側移動的過程，通常把這種過程稱為簡單擴散。
● 滲透（osmosis）的含義則是指水分子以及溶劑通過半透性膜的擴散。
它們都是從自由能高的部位向自由能低的部位置ATP移動。
圖3-51 簡單擴散和滲透的比較
正是根據水與水中溶質在膜通透性上的差別，才將膜稱為半透性（semipermeable）。當兩種不同濃度的溶液被半透性的膜脂分隔開后，高溶質濃度的一側是高滲的（hypertonic），而低溶質一側則是低滲的（hypoosmotic）。若兩側的溶質濃度相等，則稱為等滲（iso-osmotic）。
■ 被動運輸： 簡單擴散（simple diffusion）及限制因素
簡單擴散是被動運輸的基本方式，不需要膜蛋白的幫助，也不消耗ATP，而只靠膜兩側保持一定的濃度差，通過擴散發生的物質運輸。
簡單擴散的限制因素是物質的脂溶性、分子小和帶電性。
● 脂溶性：脂溶性越強，通過脂雙層膜的速率越快（圖3-52）。
圖3-52 溶質的脂溶性與通過細胞膜能力的關系
● 相對分子質量：相對分子質量小，脂溶性高的分子才能快速擴散。根據實驗結果，推測質膜的通透性孔徑不會于0.5～1.0nm，能夠擴散的最小分子是水分子。
● 物質的帶電性：
為什么所有帶電荷的分子（離子），不管它多小， 都不能自由擴散？
一般說來，氣體分子（如O2、CO2、N2）、小的不帶電的極性分子（如尿素、乙醇）、脂溶性的分子等易通過質膜，的不帶電的極性分子（如葡萄糖）和各種帶電的極性分子都難以通過質膜（圖3-53）。
圖3-53 不同分子對人工磷脂雙層的通透性
