什麼是主動運輸和被動運輸？

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介紹

運輸是活細胞內發生的根本過程之一，它涉及物質穿過細胞膜的移動。營養物質、氣體和其他維持細胞正常功能所需的基本分子必須穿過細胞膜才能進入或離開細胞。

分子穿過細胞膜主要有兩種方法：主動運輸和被動運輸。在本文中，我們將詳細討論什麼是主動運輸和被動運輸，以及它們之間有何區別。

什麼是被動運輸？

被動運輸是一種不需要細胞能量輸入的生物運輸型別。它是分子穿過細胞膜從高濃度區域到低濃度區域的移動。這種型別的運輸是由濃度梯度驅動的，濃度梯度是細胞膜兩側特定物質濃度差異。

被動運輸是一個簡單的過程，不需要細胞消耗任何能量。相反，它依賴於分子的隨機運動，這被稱為擴散。擴散是分子從高濃度區域向低濃度區域的移動，直到達到平衡。

活細胞中發生的三種被動運輸型別：

• 簡單擴散。

• 易化擴散。

• 滲透。

簡單擴散

這是像氧氣、二氧化碳和脂質這樣的小型、不帶電荷的分子穿過細胞膜的運動。這些分子可以自由地穿過細胞膜，無需任何幫助。

易化擴散

這是像葡萄糖和氨基酸這樣的大分子在膜轉運蛋白（稱為載體蛋白或通道蛋白）的幫助下穿過細胞膜的運動。

滲透

這是水分子穿過細胞膜從低溶質濃度區域到高溶質濃度區域的移動，直到達到平衡。滲透對於維持細胞內水分和電解質的平衡至關重要。

什麼是主動運輸？

主動運輸是分子穿過細胞膜從低濃度區域到高濃度區域的移動。這種型別的運輸需要細胞的能量輸入，通常以 ATP（三磷酸腺苷）的形式。主動運輸逆著濃度梯度發生，並由膜轉運蛋白（如泵和載體）介導。

與被動運輸不同，主動運輸需要能量來逆著濃度梯度移動分子。這種能量通常來自 ATP 的水解，它為轉運蛋白跨膜輸送分子提供了必要的能量。

主動運輸有兩種型別：

• 初級主動運輸。

• 次級主動運輸。

初級主動運輸

在初級主動運輸中，能量直接來自 ATP 的水解。這種型別的運輸通常見於鈉鉀泵，它將鈉離子移出細胞，並將鉀離子移入細胞。

次級主動運輸

在次級主動運輸中，能量來自初級主動運輸建立的電化學梯度。這種能量用於驅動其他分子穿過細胞膜的運動。次級主動運輸的一個常見例子是鈉葡萄糖轉運體，它利用鈉鉀泵提供的能量，將葡萄糖逆著濃度梯度移入細胞。

主動運輸和被動運輸的區別

主動運輸和被動運輸的主要區別在於是否需要能量輸入。被動運輸不需要細胞的能量輸入，並沿著濃度梯度發生，而主動運輸需要能量輸入，並逆著濃度梯度發生。

兩種運輸型別的另一個區別是運輸速率。被動運輸的速率比主動運輸慢，因為它依賴於分子的隨機運動。相反，主動運輸速度更快，因為它是由主動跨膜移動分子的轉運蛋白介導的。

運輸分子的選擇性在主動運輸和被動運輸之間也存在差異。被動運輸相對非選擇性，允許小型、不帶電荷的分子穿過細胞膜。相反，主動運輸是高度選擇性的，只允許特定分子穿過細胞膜。

兩種運輸型別所涉及的機制也存在差異。被動運輸依賴於簡單擴散、易化擴散或滲透，而主動運輸是由主動跨膜移動分子的泵或載體介導的。

主動運輸和被動運輸的例子

被動運輸發生在許多不同的生物過程中。例如，簡單擴散發生在肺部氣體（如氧氣和二氧化碳）的交換以及小腸中營養物質的吸收中。易化擴散參與細胞對葡萄糖和氨基酸的吸收。滲透對於維持適當的細胞體積至關重要，並參與調節體內的液體。

主動運輸參與許多生物過程，包括細胞對營養物質的吸收、廢物的去除以及離子梯度的維持。鈉鉀泵是初級主動運輸的一個眾所周知的例子，它參與調節細胞內和細胞外鈉離子和鉀離子的濃度。

鈣泵是另一個參與調節細胞內鈣水平的初級主動運輸的例子。鈉葡萄糖轉運體是次級主動運輸的一個例子，它參與小腸對葡萄糖的吸收。

結論

總之，主動運輸和被動運輸是參與分子穿過細胞膜移動的兩個基本生物過程。被動運輸沿著濃度梯度發生，不需要細胞的能量輸入，而主動運輸逆著濃度梯度發生，需要 ATP 形式的能量輸入。

被動運輸包括簡單擴散、易化擴散和滲透，而主動運輸包括初級和次級主動運輸。這兩種型別的運輸對於細胞的正常功能都是必不可少的，並參與許多生物過程，包括營養吸收、廢物清除和離子調節。