擴散運輸/被動運輸(Diffusion)

A. Simple diffusion(簡單擴散):物質直接利用其分子性質(脂濃度、極性鍵)進出細胞膜,且不需要介質,也不需消耗ATP。即不需要細胞膜上的整合蛋白。例如:氧氣、二氧化碳
B. Diffusion by ion channel

上圖
資料來源:physiologue
a. 需要介質(即channel protein),但不需消耗ATP。離子通道蛋白會在細胞膜上圍成一個中間有通道的孔,這些通道平常是關閉的,受到刺激後會打開,迅速地讓特定物質進出細胞膜。
b. Ion channel又可分為Voltage-gated ion channel、Ligand-gated ion channel及Mechanically-gated ion channel三種。以下詳述及舉例。
 Voltage-gated ion channel:對細胞膜電位差的改變敏感,因膜電位的改變導致通道的開啟或關閉。人體的神經細胞靜止膜電位為-70mV,若接受刺激使神經細胞膜去極化到+20mV,此時打開的離子通道即是voltage-gated ion channel。例:Voltage-gated sodium channel、Voltage-gated calcium channel
 Ligand-gated ion channel:因物質的結合而導致通道的開啟,這種通道既是channel也是receptor。例:Acetylcholine(乙烯膽鹼)在大腦中從第一個神經元分泌到下一個神經元,此時其上的Acetylcholine receptor和Acetylcholine結合後很快地打開一個離子通道,稱為Ach-gated ion channel.
C. Facilitated diffusion(便利性擴散)

資料來源:美國伊利諾州大學

a. 需要介質(即carrier protein 或稱transporter protein),但不需消耗ATP。運輸分子須結合在transporter protein 的binding site 才可觸發運輸,此時transporter protein 形狀會改變,使binding site 暴露在細胞的內側,這時運輸分子釋放出來。在運輸分子脫離binding site 時,就已完成膜內外運輸。
簡單擴散與便利性擴散─受質濃度對擴散速率的關係

資料來源:physiologue

a. Simple diffusion (簡單擴散):當要運輸的物質濃度增加時,運輸速率也會隨之直線增加。
b. Facilitated diffusion(便利性擴散):當要運輸的物質濃度增加時,運輸速率也會增加,但速率增加會漸趨平緩,最終會達到一個最大運輸速率 Vmax 。
c. 影響Facilitated diffusion(便利性擴散)速率的原因有三:
 transporter binding site(載體結合位)有限
 transporter protein(載體蛋白)數量
 transporter protein(載體蛋白)結構變化的速率
參見:膜上運輸(Membrane transport)

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