跨过生物膜的转运机制

药物转运系统可分为需要能量和不需要能量的两大类，单纯扩散、促进扩散以及离子通道扩散等不需要能量，而且是顺浓度梯度方向的。主动转运需要能量，并且可以逆浓度梯度转运。根据能量的来源的不同，主动转运可分为原发性主动转运和继发性主动转运，前者的能源主要是来自ATP，后者的能量主要来自离子梯度。

1.被动转运(passive transport)

单纯扩散:顺浓度梯度转运、不耗能，转运物质具有一定脂溶性，分子型。

膜孔转运:0.4～0.8nm微孔，水性孔道，小分子水溶性药物可以通过。

单纯扩散的速度和程度与药物的分子量、溶解度以及油水分配系数有很大关系。许多分子量小的亲脂性分子较容易通过单纯扩散进入生物膜。一些中药活性成分是以被动扩散机制吸收，如丹参酚酸A在低、中、高浓度的吸收速率常数无显著差异，表明是被动扩散机制。

2.促进扩散又称易化扩散(facilitated diffusion)

指一些物质在细胞膜蛋白的帮助下，由膜的高浓度一侧向低浓度的一侧扩散或转运的过程。细胞膜中的特殊载体可逆地与药物特异性结合而提高其脂溶性，使药物易于通过细胞膜。葡萄糖转运进入红细胞膜的过程是典型的促进扩散。此外，D-木糖等的肠吸收也是以这种机制转运。

转运物质:水溶性不好，脂溶性也比较差，如单糖类，氨基酸，季铵盐等极性物质。

促进扩散的特点:①促进扩散的方向是由高化学势向低化学势，不消耗机体能量;②分子尺寸或亲脂性类似时，促进扩散的药物分子跨膜速度比单纯扩散的药物分子的跨膜速度快得多;③透膜速度在低浓度时符合Fick's定律，但高浓度时有饱和现象;④促进扩散的转运蛋白可以与一些物质反应或结合，这些物质成为转运的抑制剂或竞争剂;⑤底物的流动可能短时间驱动底物的类似物逆电化学势梯度蓄积。

3.离子通道扩散

指离子经由某些特殊膜蛋白暂时形成的水性通道的扩散，此类膜蛋白称为通道蛋白。通道蛋白介导一些带电的离子由膜的高浓度一侧向膜的低浓度一侧快速移动。

不同离子转运的通道蛋白结构不同，对于同一种离子，不同细胞或同一细胞可以存在结构和功能不同的通道蛋白。通道蛋白与膜载体蛋白的重要区别是它们的结构和功能状态可以因细胞外理化因素的影响而迅速改变。当它们处于开放状态下，有关离子可以迅速地经通道移入细胞，产生电流，离子的通过速度远远超过载体蛋白的转运速度，且与细胞外离子的浓度线性相关，如同单纯扩散，这一过程无饱和现象。另外，通道对离子的选择性决定于通道开放时它的水相孔道的几何大小和孔道壁的带电情况。

离子通道扩散不是起外来物质的转运作用，而是把引起通道开放的外来信号转换成为通道细胞所在细胞自身跨膜电位的变化，是细胞环境因素影响细胞功能活动的一种方式。

4.主动转运(active transport)

生物体内一些必需物质如K+、Na+、葡萄糖、氨基酸、维生素等，通过生物膜时需要借助载体系统或酶促系统转运，这种过程称为主动转运。这些载体系统是一些跨膜蛋白，通常称为转运蛋白或转运器。

转运物质:内源性物质

米氏方程:-dC/dt=VmC/(Km+C)

主动转运特点:①可以逆浓度梯度转运;②需要消耗能量，能量的来源由细胞代谢产生的ATP提供或其他途径提供;③主动转运药物的吸收速度与载体量有关，往往出现饱和现象;④常与结构类似的物质发生竞争现象;⑤受代谢抑制剂的影响;⑥主动转运有结构特异性，如单糖、氨基酸、嘧啶及某些维生素都有独立的主动转运载体;⑦主动转运还有部位特异性，如胆酸和维生素B2的主动转运只在小肠上段进行，而维生素B12则在回肠末端被吸收。

Na+，K+-ATP酶即ATP驱动泵的能量来源于ATP，是典型的原发性主动转运器，ATP水解产生的能量使Na+和K+逆浓度梯度转运，形成并维持细胞内外Na+、K+的浓度差异。Na+，K+-ATP酶每分解一个ATP分子就使2个K+进入细胞、3个Na+流向细胞外，在细胞内的高钾低钠浓度产生膜电势使细胞内部带有负电荷，最终跨膜电势维持在-50～-70mV之间。

继发性主动转运器的能量来源于细胞中的离子梯度。转运器与离子以及被转运的物质相耦合，在氢离子或钠离子等顺浓度梯度流动时，糖、氨基酸等分子逆浓度梯度流动。

在小肠上皮细胞中的葡萄糖和部分氨基酸的转运是与钠离子共同转运，故称为钠离子依赖的转运器，而小肠和肾脏中的肽类转运器对小肽分子的转运伴有氢离子的流动。

载体转运由四个连续的过程组成:①转运器与底物结合;②转运器-底物结合物的转移;③底物从转运器解离;④转运器的复原。