被动运输

被动运输是一种运输方式，其中物质从高浓度区域移动到低浓度区域。这种分子穿过膜的运动不需要消耗能量，因此称为被动运输。另一方面，当需要能量（ATP）时，这种运动称为主动运输。主动运输是分子逆浓度梯度，从低浓度区域移动到高浓度区域。

被动运输的不同类型

在物质穿过生物膜时，被动运输可能需要也可能不需要膜蛋白的协助。被动运输有 4 种类型

1. 简单扩散
2. 易化扩散
3. 过滤
4. 渗透

1. 简单扩散

让我们通过一些生活中的例子来举例说明简单扩散——您最近是否通过了机场安检？如果是，您可能注意到它经过精心设计，可以允许某些物品通过（例如，持有机票的乘客），而其他物品（例如，武器、炸药和瓶装水）则不允许。空乘人员、机长和机场工作人员通过专用通道快速通行，而普通乘客则排队缓慢，有时排队很长。在很多方面，机场安检与细胞的质膜非常相似。细胞膜具有选择渗透性，可以调节哪些物质可以穿过以及在特定时间可以进入或离开多少每种物质。选择渗透性对于细胞获取营养、清除废物和维持与周围环境不同的稳定内部环境（维持体内平衡）至关重要。

穿过膜的最简单的运输形式是被动运输。被动运输不需要细胞消耗任何能量，并且涉及物质顺着其浓度梯度穿过膜的扩散。浓度梯度只是物质浓度发生变化的区域，物质自然会沿着其梯度移动，从高浓度区域移动到低浓度区域。在细胞中，一些分子可以通过直接穿过膜的脂质部分顺着其浓度梯度移动，而另一些分子则必须通过膜蛋白，这个过程称为易化扩散。在这里，我们将看一些简单扩散的例子。

简单扩散的例子

i) 氧气和二氧化碳的运动

简单扩散的最佳例子之一是气体在动物膜之间的运动。例如，溶解在血液中的氧气和二氧化碳的运动。这些气体在细胞中的浓度梯度决定了气体的运动方向。在肺泡中，吸入时氧气在肺泡中的浓度高于在血管中的浓度。因此，氧气从肺泡移动到血液。

同样，在呼气过程中，血液中二氧化碳的浓度高于肺泡中的浓度，这会导致二氧化碳进入肺部。在血液与细胞之间的气体交换过程中，也会发生类似的过程。

ii) 在废物材料中

在动物体内，废物通过简单扩散去除。尿素，一种来自肝脏的废物，通过简单扩散过程排入血液。同样，肾脏中的废物和毒素通过简单扩散去除，水分被吸收。在肾脏的某些部分，也存在独立的活动运输。

iii) 细菌中的营养

像细菌这样的原核生物没有专门的机制来将其营养、水、气体和其他溶质在整个体内移动。它们依赖简单扩散来在细胞质内移动分子。此外，简单扩散还有助于废物材料的排泄，因为它发生在细菌的整个体表。

简单扩散的应用

简单扩散的概念应用于许多领域，例如环境、食品、医药等。

• 茶叶中气体和化学物质的扩散在形成特定风味方面起着至关重要的作用。
• 当我们服用药物时，简单扩散会在我们的体内发生，分子会被释放以发挥作用。
• 在空气污染中可以看到扩散，工业、机械和农业过程排放的气体发生扩散。
• 合金形成也同样由于扩散而发生，当一种金属长时间与另一种金属接触时，原子会从一种金属扩散到另一种金属。

2. 易化运输

在易化运输（也称为易化扩散）中，那些体积太大或极性太强而无法通过简单扩散穿过质膜的分子，需要额外的帮助才能进出细胞膜。此外，质膜中存在的转运蛋白允许这些离子或分子穿过细胞膜。

在这个过程中，分子需要一些额外的帮助才能穿过细胞膜，这种额外的帮助由膜中存在的转运蛋白提供。此外，分子自然地从高浓度区域移动到低浓度区域。

膜蛋白的类型

• 通道蛋白
• 载体蛋白

通道蛋白允许分子双向通过；另一方面，载体蛋白则结合这些特定的分子，让它们进出细胞。

易化扩散的例子

i) 氨基酸和葡萄糖的转运

氨基酸和葡萄糖从血液进入细胞是通过易化扩散进行的。因此，小肠是葡萄糖和氨基酸吸收到血液的主要部位，这些溶质通过三种过程进行：易化扩散、简单扩散和主动运输。此外，像氨基酸和葡萄糖这样的大分子需要载体蛋白，也称为葡萄糖转运蛋白或氨基酸通透酶，它们将血液运入细胞。

ii) 气体运输

在血液中，血红蛋白是载体大分子；而在肌肉中，载体大分子是肌红蛋白。血液的扩散是由于膜一侧压力较高，另一侧压力较低。类似的机制也涉及碳酸气和一氧化碳的运输。

3. 过滤

过滤是一种生物、化学和物理操作。此外，它是一种分离固体与液体和气体的过程。此外，体内选择性吸收营养物质也称为过滤。该过程不需要任何能量，并且在浓度梯度上进行。生物过滤器的一个主要例子是肾脏。毛细血管过滤血液，同时吸收重要的分子。细胞膜仅允许可溶且可以通过其孔隙的物质以过滤的方式通过。

过滤的一个现实生活中的例子是制作咖啡。在制作咖啡的过程中，我们可以将咖啡过滤器视为细胞膜，将咖啡渣、咖啡因及其风味视为分子。在整个过程中，水会从机器中施加压力，将物质推过咖啡过滤器到达咖啡壶。水、风味和咖啡因等小分子可以通过过滤器，但同时，咖啡渣因为太大而无法通过。过滤器上的孔洞使其成为可能，咖啡渣最终会出现在您的咖啡中。

以下是一些可用于分离物质的过滤类型

冷过滤

冷过滤可在非常低的温度下使用，例如通过使用冰浴。例如，脂肪酸颗粒悬浮在混合物中，当它们沉降后，就可以轻松过滤。

热过滤

这种过滤方法通常用于含有杂质的结晶化合物。在此过程中，通过熔化结晶化合物进行过滤，有助于在高温度下去除杂质。并最终使当前纯净的物质重新结晶。

多层过滤

在此过滤过程中，将不溶性固体颗粒和液体的混合物倒在各层上，同时在此过程中捕获固体颗粒，从而得到过滤后的液体。此外，这种多层方法用于各种材料，如木炭、沙子等，其中每种材料都包含不同类型和大小的该材料层。

真空过滤

这种过滤方法通常用于过滤少量物质，例如在 Hirsch 漏斗中。通过这种过滤方法，Buchner 漏斗也用作实验室设备进行过滤。两种过滤方法之间的主要区别在于，在 Hirsch 过滤中，Hirsch 漏斗的板要小得多，而侧壁是向外倾斜的，而不是垂直的。

离心过滤

在离心过滤法中，物质需要高速过滤。在水平旋转过程中，将密度较小的物质与密度较大的物质分离。

重力过滤

重力过滤过程利用重力将液体通过过滤器以去除杂质。这可以通过简单的过滤方法来完成，即使用玻璃漏斗中的滤纸，在过程中，滤纸会截留不溶性固体颗粒，其余液体在重力作用下通过。

过滤功能

过滤功能可以用于多种方式，例如，净化河水中的杂质。这种方法是通过无热杀菌完成的，同时，这种过滤方法不足以杀死水中的微生物，因为这可以通过加热来完成。

4. 渗透作用

在渗透作用过程中，存在半透膜；因此，只有溶剂分子可以自由移动以匹配浓度。更进一步说，另一种定义是渗透作用是溶剂粒子通过半透膜从稀溶液向浓溶液的运动。在整个过程中，溶剂的移动方向是趋于匹配膜两侧浓度的。

如果您想在现实生活中看到一个简单的渗透作用演示，那么将软糖放入水中，软糖的凝胶充当半透膜。

此外，红细胞暴露在淡水中膨胀以及植物根毛吸收水分也是其他此类例子。