粒子从哪里来(粒子是怎么运动的)

导语：粒子都是怎么进出细胞的？「高中生物讲解」1.4.2

上一期里我们讲到了水分子进出细胞的机制。像水分子这样，物质以扩散的方式进出细胞，不需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，这种物质运输方式称为被动运输。被动运输又分为自由扩散和协助扩散两类。

自由扩散，可以联想上一期里我们所举的例子的前一种。行自由扩散的粒子，细胞膜不会阻碍它们的运动。就像氧气和二氧化碳一样，细胞呼吸消耗氧气，使得细胞外氧气浓度高、二氧化碳浓度低，氧气便扩散进入细胞、二氧化碳扩散排出细胞。脂溶性的小分子，如甘油、丙酮、苯等，都适合通过这种方式进出细胞。

自由扩散的物质只能从高浓度向低浓度方向运输

带电荷的离子、水溶性小分子如葡萄糖、氨基酸等，不能自由通过细胞膜。但由于它们体积较小，所以可以像水分子那样，通过镶嵌在膜上的一些特殊蛋白质进出细胞。这些蛋白质，有的为小分子开了一条通道、有的通过空间结构的变化将小分子运送过膜。这类蛋白质称为转运蛋白，而这种通过转运蛋白进出细胞的物质扩散方式，称作协助扩散。

通道

通过形变将粒子送过生物膜

这两种方式下，物质的运输都不需要消耗细胞内化学反应产生的能量，粒子都只能从浓度高的一侧转移到浓度低的一侧。驱动这种运动的动力称为浓度梯度。浓度差越大，动力也就越大，物质转运的速率也就越大。对于协助扩散，这种转运方式和转运蛋白有关，所以以这种方式运输的物质，其运输速率也与转运蛋白的数量有关。

以上两种运输方法都不消耗能量，但不能起到富集某一粒子的作用。有没有一种方式，可以在细胞内粒子浓度更大时，使细胞继续吸收这种粒子呢？

有，但是，要交钱交能量

细胞内能量的通货，最近几期中就会讲到

有一类载体蛋白，它可以与某种或某一类粒子结合。结合后，在某些化学反应释放出的能量的作用下，这类载体蛋白的空间构象可以发生改变，使这种粒子得以跨膜运输。可能看起来和协助扩散中的一种情况很像，但是，协助扩散的动力是浓度梯度，而这种运输方式的动力是由细胞内的化学反应提供的。这种运输方式可以逆浓度梯度进行粒子的运输，被称作主动运输。

主动运输，意味着细胞能够拥有对某些物质的选择的权力：有需要的物质，无须受环境中该物质浓度的制约，细胞可以消耗能量来富集它；不需要的物质，细胞可以消耗能量，尽快把它送出细胞。

转运蛋白可以帮助小型的粒子穿过细胞膜，但是，面对体型较大的分子，转运蛋白就不起作用了：运输可能比它还大的其他蛋白质、多糖等生物大分子，转运蛋白实在有些无能为力。那么，大分子、甚至更大的物体，是如何进出细胞的呢？

很简单，吞进去或是吐出来。

胞吞与胞吐

还记得溶酶体吗？细胞膜内陷包裹住要吞噬的物体，形成一个膜泡进入细胞内部。来自高尔基体的带有水解酶的囊泡与之结合，形成溶酶体，消化其中的物质。其中的物质被水解后，有用的小分子穿过溶酶体膜来到细胞质内，剩余的残渣随着囊泡于细胞膜的重新融合被吐到细胞外。分泌蛋白的运输也是同样的原理：在囊泡中被加工分类好的蛋白质，随着囊泡与细胞膜融合被分泌到细胞外。形成膜泡吞入物质，膜泡与细胞膜融合排出物质，这两种方式都有形象的名称，分别是胞吞和胞吐。这种两种运输方式，同样需要膜上蛋白质的参与。蛋白质负责了膜形态的改变、物质的识别等功能。这些功能的实现，也要消耗能量。

总结一下：物质的跨膜运输有被动运输、主动运输、胞吞胞吐几种方式，其中被动运输不消耗细胞内化学反应释放的能量，而主动运输、胞吞和胞吐需要。除了被动运输中的自由扩散外，其他的运输方式都需要蛋白质的参与。因此，蛋白质的种类与数量影响着细胞膜对不同粒子的通透性，可以说，细胞膜就是因为有了这些转运蛋白的存在，才具有了选择透过性。

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