一切细胞都被一层薄膜所包被，称为细胞膜或质膜。细胞膜主要由脂类和蛋白质组成。关于细胞膜的分子结构较公认的是“液态镶嵌模型”学说。该学说认为液态脂质双分子层是细胞膜的基架，其中镶嵌着具有不同生理功能的蛋白质。细胞膜把细胞的内容物与细胞的周围环境分隔开来，使细胞能够独立于环境而存在，它既是细胞与环境之间的屏障，也是细胞接受外界或来自其他细胞影响的门户。细胞在不断进行新陈代谢的过程中，需要经常由环境中得到氧气和营养物质，并排出代谢产物，而这些物质的摄入与排出，都必须经过细胞膜的转运。按照被转运物质的不同可分为以下几种。
（一）单纯扩散
脂溶性的小分子物质由细胞膜的高浓度一侧向低浓度一侧（顺浓度差）扩散的过程，称为单纯扩散。扩散的方向和速度不仅取决于细胞膜两侧该物质的浓度差，也取决于细胞膜对该物质通过的阻力或难易程度，这称为膜的通透性。浓度差大，通透性大，物质扩散就多；反之则少。扩散的最终结果是该物质在膜两侧的浓度差消失。机体内能通过细胞膜进行单纯扩散的物质很少，比较肯定的有O2、CO2气体分子以及脂溶性小分子物质如乙醚、乙醇、氯仿、脂肪酸等。
（二）易化扩散
非脂溶性或脂溶性很小的物质，在细胞膜蛋白质的“帮助”下，由细胞膜的高浓度一侧向低浓度一侧（顺浓度差或电位差）扩散的过程，称为易化扩散。按细胞膜蛋白质作用特点的不同分为两种类型。
1．以载体为中介的易化扩散 指依靠细胞膜上的载体蛋白质来完成物质跨膜转运的易化扩散，如葡萄糖、氨基酸、核苷酸等的转运。载体蛋白质在细胞膜高浓度一侧与被转运的物质相结合，然后通过其自身构形改变将该物质转运至膜的低浓度一侧。载体转运的特点是：①特异性，即一种载体蛋白质只能转运某一种具有特定化学结构的物质，如氨基酸载体只能转运氨基酸而不能转运葡萄糖。②饱和现象，因载体蛋白质的数量以及载体蛋白质上能与物质结合的位点数量是有限的，这决定了细胞膜转运该物质的能力也有—定限度，当超过这一限度后，再增加被转运物质的量并不能增加转运量。③竞争性抑制，即一种载体蛋白质对A和B两种结构相似的物质都有转运能力时，一种物质（A或B）浓度增加，将减少对另一种物质（B或A）的转运。
2．以通道为中介的易化扩散 指依靠细胞膜上的通道蛋白质来完成物质跨膜转运的易化扩散，如溶液中的Na＋、K＋、Ca2＋、Cl－等的转运。通道蛋白质犹如贯穿细胞膜内外的一扇“门”，开放时允许某种物质顺浓度差或电位差通过，关闭时禁止该物质通过。“通道”的开放和关闭受两种因素控制：①由膜两侧电位差改变决定其开放和关闭的通道，称电压门控通道，对膜电位变化敏感。如神经纤维和肌细胞膜上的通道蛋白质（钠通道、钙通道、钾通道）多属此类。②由膜两侧化学物质浓度差改变决定其开放和关闭的通道，称化学门控通道，对化学物质浓度变化敏感。如突触后膜和运动终板上的通道蛋白质属于此类。膜两侧电位差改变及化学物质浓度差改变对通道功能的影响常在瞬间发生。当膜两侧电位差改变到某一临界值或受某种化学物质作用时，将出现某一通道蛋白质大量开放，使膜对该物质的通透性突然增加，膜上通道蛋白质的内部分子结构改变，形成一个“孔道”，将被转运的物质顺浓度差或电位差运往膜的另一侧。
上述单纯扩散和易化扩散，物质均是顺浓度差或电位差而转运，物质转运过程中所需能量主要来自浓度差或电位差所蕴藏的势能，细胞不消耗能量，属于被动转运。
（三）主动转运
在细胞膜上“泵”蛋白的帮助下，通过细胞本身的耗能过程，将物质分子或离子逆浓度差或电位差进行跨膜转运的过程，称为主动转运。
泵是细胞膜上不同于通道或载体的另一种镶嵌蛋白质，具有特异性。按其所转运的物质种类可分为钠泵、钾泵、钙泵、碘泵等。在各种泵中最重要的是钠泵，它广泛存在于各类细胞膜上，在细胞生理活动中起重要作用。研究证实，钠泵是细胞膜上一种Na＋－K＋依赖式ATP酶。当细胞内Na＋浓度增高或细胞外K＋浓度增高时，钠泵就被激活，钠泵被激活后可分解ATP获得能量，对Na＋和K＋同时进行逆浓度差转运，将细胞外K＋运至细胞内，细胞内Na＋运至细胞外，使Na＋和K＋在细胞膜两侧呈不均匀分布，因此钠泵又称钠－钾泵。主动转运的特点是物质逆浓度差或电位差进行跨膜转运，细胞需要消耗能量。主动转运是人体最重要的物质转运形式，细胞内外离子的不均匀分布和浓度差的存在，正是由于泵转运的结果（图2－1）。
图2－1 细胞膜转运物质的几种形式
图2－2 入胞与出胞
A．入胞；B．出胞。1．溶酶体；2．粗面内质网；3．高尔基复合体；4．分泌颗粒
（四）入胞作用和出胞作用
上面叙述的3种形式的物质跨膜转运，主要涉及到小分子物质或离子。细胞膜对于一些大分子物质或物质团块是通过入胞和出胞的方式进行跨膜转运的，属于耗能的主动转运过程。
1．入胞作用（胞吞） 入胞作用是指细胞外的大分子物质或物质团块进入细胞内的过程。若进入的物质为固体，称为吞噬；若进入的物质为液体，则称为吞饮。吞噬和吞饮过程相似，例如白细胞吞噬细菌，首先白细胞与吞噬的细菌接触，引起接触部位的细胞膜发生变形运动，使该处细胞膜内陷或伸出伪足包绕细菌，然后通过膜的融合和断裂将细菌移入细胞内，形成吞噬小体或吞噬小泡，溶酶体与之接触、融合，最后被水解消化（图2－2）。
2．出胞作用（胞吐） 出胞作用是指细胞将大分子物质或物质团块由细胞内排出到细胞外的过程。如内分泌腺细胞将激素分泌到细胞外液中；神经细胞的轴突末梢将神经递质释放到突触间隙中等（图2－2）。
现将细胞膜的物质转运方式及特点归纳如下（表2－1）。
表2－1 细胞膜的物质转运功能
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