膜转运蛋白与小分子物质的跨膜运输

    细胞内外各种离子浓度的维持有助于维持细胞的正常功能。如动作电位的产生需要胞外高钠、胞内高钾；钾离子也是mRNA翻译所需的物质；此外，钾离子还是致痛物质之一，细胞坏死释放内容物时，胞内高浓度的钾离子进入内环境，会激活伤害性感受器引起痛觉。

    细胞膜以磷脂双分子层为基本骨架，对大多数物质高度不透。物质跨细胞膜的运输需要膜上转运蛋白的参与。转运蛋白分两种：载体蛋白和通道蛋白。

     载体蛋白通过与溶质（待转运物质）的结合和构象的改变完成转运，它们具有一些酶的特征，如只特异性转运一类分子、可被抑制剂抑制、活性随环境改变（如pH、温度）而变化，因此也称为通透酶。它们有的可以水解ATP进行逆浓度差的转运（主动运输），有的可以顺浓度差转运（协助/易化扩散）。Na+/K+泵是其典型代表。

    通道蛋白通过在质膜（即细胞膜）上形成通道行使转运功能，不与待转运物质结合。因此通道蛋白对待转运物质的选择性不及载体蛋白。通道蛋白与载体蛋白相比转运效率高，转运速率没有极限。通道蛋白不是一直开放，电学、光学、力学、化学环境的改变，可引起它们开启或关闭（电压门通道、光敏感通道蛋白、应力激活通道、配体门通道）。

    小分子物质通过细胞膜，除了通过转运蛋白的主动运输和协助扩散的方式以外，还可通过自由扩散的方式。磷脂分子具有极性头部和疏水尾部，在膜上形成疏水区域，故疏水分子如气体分子和脂类易以自由扩散通过质膜。

    协助扩散（易化扩散）是指由转运蛋白参与且不消耗能量（ATP）的转运方式。主动运输与其区别在于后者要消耗能量或利用其他溶质的浓度差。

    PS:对于被动运输的概念，高中人教版教材与翟中和《细胞生物学》表述有出入。高中教材将被动运输定义为不需要额外消耗能量的运输方式，包括自由扩散与协助扩散；而《细胞生物学》上被动运输专指协助扩散。

    主动运输是载体蛋白介导（参与）的消耗能量进行的逆浓度差的转运方式。ATP驱动泵直接利用水解ATP提供的能量进行转运（能量偶联的化学反应）；协同转运蛋白利用另一溶质的浓度差进行转运，即消耗另一溶质的浓度势能。而这“另一溶质的浓度势能”根本来源还是ATP参与的转运过程。此外，细菌中还有由光提供能量的光驱动泵。

（本文根据翟中和《细胞生物学》和高中人教版生物学教材自行整理而成，如与教材有出入请以教材为准）