滲透(the osmosis)和主動運輸(active transport)的區別
一個細胞為了生長和複製有許多要求，即使是沒有積極生長或複製的細胞也需要來自環境的營養才能發揮作用。細胞的許多需要是細胞外的分子，包括水、糖、維生素和蛋白質。
細胞膜具有重要的保護和結構功能，它的作用是保持細胞內容物與外部環境分離。細胞膜的脂質雙層由磷脂組成，磷脂具有疏水性（油溶性，“怕水”）尾，對環境中的許多溶質和分子形成屏障。細胞膜的這一特性使細胞內部環境不同於外部環境，但同時也是從環境中吸收某些分子和排出廢物的主要屏障。
然而，脂質雙層並不是所有分子都有問題。疏水性（或油溶性），非極性分子可以自由擴散透過細胞膜暢通無阻。這類分子包括氧氣（O2）、二氧化碳（CO2）和一氧化氮（NO）等氣體。較大的疏水性有機分子也可以透過質膜，包括某些激素（如雌激素）和維生素（如維生素D）。小的極性分子（包括水）部分地被脂質雙層阻礙，但仍然可以透過。
對於能夠自由透過細胞膜的分子來說，它們進出細胞取決於它們的濃度。分子按照濃度梯度（即從高濃度到低濃度）移動的趨勢稱為擴散。這意味著，如果細胞內的分子比細胞外的多，分子就會流出細胞。同樣，如果細胞外有更多的分子，分子將流入細胞，直到達到平衡。例如，考慮一個肌肉細胞。在運動過程中，細胞將氧氣轉化為二氧化碳。當含氧血液進入肌肉時，氧氣從濃度較高的地方（血液中）流向濃度較低的地方（肌肉細胞中）。同時，二氧化碳從肌肉細胞（較高的地方）流向血液（較低的地方）。擴散不需要能量消耗。水的擴散被賦予一個特殊的名字，滲透。
對於較大的極性分子和任何帶電分子，進入和離開細胞更為困難，因為它們不能透過脂質雙層。這類分子包括離子、糖、氨基酸（蛋白質的組成部分）以及細胞生存和功能所需的更多物質。為瞭解決這個問題，細胞中有運輸蛋白，可以讓這些分子進出細胞。這些轉運蛋白佔細胞膜蛋白質的15-30%。
轉運蛋白有多種形狀和大小，但都是透過脂質雙層延伸的，每種轉運蛋白都有一種特定型別的轉運分子。有一些載體蛋白（也被稱為轉運蛋白或滲透蛋白），它們與膜一側的溶質或分子結合，並將其轉運到膜的另一側。第二類轉運蛋白包括通道蛋白。通道蛋白在膜上形成親水（“親水”）開口，允許極性或帶電分子透過。通道蛋白和載體蛋白都有助於細胞進出。
分子可以透過運輸蛋白質從高濃度到低濃度。這個過程被稱為被動傳輸或促進擴散。它類似於非極性分子或水直接透過脂質雙層的擴散，只是它需要轉運蛋白。
有時，細胞需要來自細胞外濃度很低的環境物質。或者，細胞可能需要極低濃度的某種溶質在細胞內。雖然擴散可以使細胞內外的濃度趨於平衡，但一種稱為主動轉運的過程有助於使溶質或分子在細胞內外集中。主動輸運需要能量消耗才能使分子逆濃度梯度運動。在真核細胞中有兩種主要的主動轉運形式。第一種由ATP驅動的泵組成。這些泵利用ATP水解將一類特定的溶質或分子穿過細胞膜，使其在細胞內或細胞外濃縮。第二種型別（稱為協同轉運）將一個分子的轉運與其濃度梯度（從低到高）相耦合，第二種分子的轉運與其濃度梯度（從高到低）相耦合。
細胞也利用主動轉運來維持適當的離子濃度。離子濃度對電池的電效能非常重要，控制著電池的含水量和離子的其他重要功能。例如，鎂離子（MG2+）對許多參與DNA修複和維持的蛋白質非常重要。鈣（Ca2+）在許多細胞過程中也很重要，主動轉運有助於維持1:10000的鈣梯度。離子透過脂質雙層的轉運不僅取決於濃度梯度，還取決於膜的電特性，在膜上類似的電荷相互排斥。鈉鉀ATPase或Na+-K+泵在細胞外維持較高的鈉濃度。在這項工作中，幾乎消耗了細胞所需能量的三分之一。這種用於離子主動轉運的巨大能量消耗證實了維持適當細胞功能中分子平衡的重要性。
總結
滲透是水在細胞膜上的被動擴散，不需要轉運蛋白質。主動轉運是分子逆濃度梯度（從低濃度到高濃度）或逆電梯度（向類似電荷）的運動，需要蛋白質轉運蛋白和額外的能量，透過ATP水解或透過耦合到另一種溶質的下坡轉運。
- 發表於 2021-06-24 20:00
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