生理学-细胞膜物质转运
细胞膜的物质转运功能
细胞膜的物质转运功能
2） 通道介导的易化扩散
通道的开放和关闭是通过“闸门”来调控的，故通道又称门 控通道。根据引起闸门开闭动因的不同，通道可分为三类。
细胞膜的物质转运功能
2） 通道介导的易化扩散
电压门控通道
进行体力劳动
化学门控通道
机械门控通道
细胞膜的物质转运功能
3.主动转运
细胞通过本身的耗能过程，在膜蛋白的帮助下将物质分子或 逆离子逆浓度梯度或电位梯度进行的转运过程称为主动转运 （active transport）。
整合蛋白 整合蛋白则贯穿脂质双分子 层。整合蛋白占膜蛋白总量 的70%～80%。
细胞膜的物质转运功能
1.细胞膜化学成分
糖类：细胞膜含糖很少，绝大多数裸露在膜的外侧面。有些 糖链与脂质相连构成糖脂，有些糖链与蛋白质相连构成糖蛋白。
三层：内、外两侧各有一层厚度约 为2.5 nm的电子致密带，中间夹有一条厚约为2.5 nm的透明带， 细胞膜总厚度为7.5 nm左右。
细胞膜的物质转运功能
二、 细胞膜的物质转运方式
物质在细胞膜载体蛋白质（简称载体）的帮 助下顺浓度梯度的跨膜转运称为载体介导的易化 扩散（facilitated diffusion via carrier）。
细胞膜的物质转运功能
二、 细胞膜的物质转运方式
载体是一类贯穿脂质双分子层的整合蛋白， 载体在物质浓度高的一侧与被转运物质结合，通 过载体的构象改变将物质转运至浓度低的一侧， 然后载体与被转运物质分离，恢复原来的构型 （见图1-3）。
细胞膜的物质转运功能
二、 细胞膜的物质转运方式
（a）载体在膜的一侧与转运物质结合 （b）载体在膜的另一侧与转运物质分离
图 1-3 载体介导的易化扩散示意图
生理学细胞膜的基本结构和跨膜物质转运功能
（四）继发性主动转运 （secondary active transport）
指某种物质的逆浓度梯度的转运是 依赖于另一物质的浓度差造成的势能 而实现的。
钠泵活动的生理意义：
1.维持细胞正常的渗透压和形态。
2.形成和保持细胞内外Na+、 K+不均匀分布， 与生物电的形成密切相关。
3.建立的Na+浓度势能储备。是营养物质跨 小肠和肾小管上皮细胞等跨膜主动转运的 能量来源。
The movement of substances across the membrane occurs against the electrochemical gradient with the necessity of consumption of m胞和骨骼肌细胞
1972年由singer和nicolson提出。其 主要内容：膜是以液态的脂质双分子 层为基架，其中镶嵌着不同生理结构 和功能的蛋白质，后者主要以-螺旋 或球形蛋白质的形式存在。
（一）脂质双分子层（Gorter Grendel）
lipid bilayer
化学组成： 磷脂（70%）、胆固醇（30%）、 鞘脂类脂质
Na+浓度的膜外:膜内（ Co/Ci ）为12 K+浓度的膜内:膜外 （ Ci/Co ）为30
钠-钾泵（sodium-potassium pump） 钠泵为Na+- K+依赖式ATP酶的蛋白质
Basic functions of pumps：
• 在细胞的特定部位聚集某种物质 • 建立一种势能储备 • 分泌特定物质
（五）出胞和入胞式物质转运
大分子物质或固态、液态的物质团块，通 过细胞膜复杂的结构和功能的变化，进出细 胞的过程。
生理学细胞膜的物质转运功能
输
4、新生儿小肠上皮细胞通过消耗
ATP
对了！再接 再厉！
，可以直接吸收母乳
中的大分子的免疫球蛋白和小分子的葡萄糖。这两种物质分别
被吸收到血液中的方式是（ ）
A. 主动运输、主动运输 B. 胞吞、主动运输
C. 主动运输、胞吞
D. 被动运输、主动运输
5、白细胞吞噬入侵精的选p细pt 菌属于下列哪种转运方式
不需要。因为两者都是顺物质 的浓度梯度运输。
2、单纯扩散和易化扩散有什么异同？ 共同点：都是顺物质的浓度梯度， 不需要细胞消耗能量。
不同点：前者不需要蛋白质的协助， 后者必须有蛋白质的协助。
精选ppt
单纯扩散和易化扩散都是顺--浓度梯度 进行的,不需消耗能量,都属于被-动---转 运。
逆浓度梯度进出细胞的物 质是如何运输的呢？
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精选ppt
结论：细胞内外K+、Na+的分布不均衡现象，是由于—— 精选ppt 的作用
蛋白质、多糖等大分子物质是如何通过 细胞膜的呢？
入胞
出胞
如：分泌蛋白的 合成与运输、
如：白细胞吞噬病菌 分泌细胞分泌激素、神经末 小肠上皮对营养物质精的选pp吸t 收 梢释放神经递质等。
高考回眸
（2010年）某物质从低浓度向高浓度跨膜运输，该过程
经通道的易化扩散 （Na+ 、K+ 、Ca2+ 、Cl-等）
精选ppt
经载体的 易化扩 散
（不带电荷的小分子物质如：
葡萄糖、氨基酸进 入红细胞）
胞 外
细 胞 膜
胞 内
经载体的易化扩散有 哪些自身的特点？
精选ppt
生理学课件：细胞膜的物质转运功能
extracellular matrix.
Carbohydrates Glycoprotein
Glycolipid
• Proteins synthesized on endoplasmic reticulum membrane-bound ribosomes would be expected to end up in
concentration of molecules randomly move toward lower concentration.
At time B, some glucose has crossed into side 2 as some cross into side 1.
Note: the partition between the two compartments is a membrane that allows this solute to move through it.
Net flux accounts for solute movements in both directions.
Simple Diffusion
Relative to the concentration gradient movement is DOWN the concentration gradient ONLY (higher concentration to lower concentration)
A Mitochondria B Cytoplasm C Golgi apparatus D Nucleolus E Centrioles
生理学主动转运的名词解释
生理学主动转运的名词解释生理学主动转运是指生物体利用一定的能量，通过细胞膜上的载体蛋白，将物质从浓度较低的一侧转运到浓度较高的一侧的过程。
这种过程不仅发生在人类身体内部，还存在于动植物等其他生物体中。
本文将对生理学主动转运的定义、机制以及与人类健康的关系进行探讨。
一、生理学主动转运的定义与分类生理学主动转运是细胞内外物质的运输过程中，由细胞膜上的载体蛋白负责调控的一种机制。
它通过利用细胞内的能量，将物质从浓度较低的一侧转移到浓度较高的一侧，以维持细胞内外物质的平衡。
生理学主动转运可分为两种类型：主动转运和辅助转运。
1. 主动转运：主动转运是通过细胞膜上的能量驱动的载体蛋白，将物质从浓度低的一侧转移到浓度高的一侧。
这种转运方式需要能量的提供，通常是通过三磷酸腺苷(ATP)的水解释放能量来完成。
2. 辅助转运：辅助转运是通过细胞膜上的载体蛋白，将物质从浓度低的一侧转移到浓度高的一侧。
与主动转运不同的是，辅助转运不需要细胞提供额外的能量，它可以利用化学梯度和电化学梯度来推动物质的转运。
二、生理学主动转运的机制生理学主动转运的机制涉及多种载体蛋白，其中最重要的是ATP酶（ATPase）和转运蛋白。
这些载体蛋白负责将物质从低浓度侧向高浓度侧转运，并在此过程中消耗能量。
1. ATPase：在主动转运的过程中，ATPase是一种关键的酶，它能够将细胞内的高能磷酸键水解为ADP和无机磷酸盐，并释放出能量。
这种能量可以用来驱动细胞内的其他生化反应，包括载体蛋白的运作。
2. 转运蛋白：主动转运过程中还离不开转运蛋白。
转运蛋白位于细胞膜上，通过结构上的变化来实现物质的转运。
一般来说，转运蛋白可以将物质从浓度较低的一侧转移到浓度较高的一侧。
这些蛋白通常具有专一性，只与特定的物质结合。
三、生理学主动转运与人体健康的关系生理学主动转运在人体健康中发挥着重要的作用。
它不仅使细胞维持内外物质的平衡，还参与多种生理过程，如营养物质吸收、药物转运和细胞间信号传递等。
生理学课件第一节细胞膜的结构和物质转运功能
通道转运的功能特点：
①转运速率比载体快 ②无饱和现象，无竞争性抑制 ③通道有不同的功能状态
不同门控机制的离子通道
电压门控通 道
化学门控通 道
机械门控通道
通道蛋白状态：静息、激活、失活
2.载体介导的跨膜转运
载体：又称转运体，是介导小分子物质跨膜转运
的一种膜蛋白。
载体转运的特点：
①结构特异性:只转运一种或几种物质，是载 体分子上的结合位点与被转运物质上分子结
—GS、AA在小肠和肾小管继发性主动转运； —Na+-H+交换, 维持胞内pH稳定； —Na+-Ca2+交换, 维持胞内Ca2+浓度稳定； ④膜内外K+、Na+浓度差—RP、AP产生前提; ⑤生电性活动—影响RP数值；
整合蛋白(载体、通道、离子泵、转运体) 3.糖类:与脂质或蛋白结合生成糖蛋白或糖
脂成为抗原决定簇、受体可识别部分
(一)单纯扩散 Simple diffusion
A.概念：脂溶性和少数小分子水溶性物质由高→ 低浓度侧的净移动。
B.扩散的方向和速度取决于其在膜两侧的浓度差 和膜对其通透性(脂溶性,分子量,带电状况)。
第二章 细胞的基本功能 Function of cell
第一节 细胞膜的结构和物质转运功能
一、细胞膜的结构概述 液态镶嵌模型(fluid mosaic model)
以液态脂质双分子层为基架,其间镶嵌有 不同结构和功能的蛋白质 1.脂质双分子层:磷脂、胆固醇双嗜分子构
成基架,体温条件下具有流动性 2.蛋白质:分表面蛋白(如:RBC骨架蛋白)和
通道的分类： 化学门控通道 Chemically-gated channel 电压门控通道 Voltage-gated channel 机械门控通道 Mechanical-gated channel 非门控通道：少数通道始终是持续开发的。如
生理学理论指导：细胞膜物质转运形式-主动转运
-主动转运是细胞通过耗能的过程将物质逆浓度梯度或电位梯度进⾏的跨膜转运过程。
可分为原发性主动转运和继发性主动转运两类。
（⼀）原发性主动转运 1.概念：细胞直接利⽤代谢产⽣的能量将物质逆浓度梯度或电位梯度进⾏跨膜转运的过程。
2.转运对象：通常是带电离⼦。
3.特点：①直接利⽤细胞代谢产⽣的ATP；②介导转运的膜蛋⽩称为离⼦泵（ATP酶），如钠泵、钙泵、氢泵等。
钠-钾泵是在细胞膜上普遍存在的离⼦泵，简称钠泵。
钠泵具有ATP酶的活性，⼜称为Na+K+依赖性ATP酶。
钠泵的活动对维持细胞正常的结构及功能具有重要的意义：①钠泵活动造成的膜内外Na+和K+浓度差是细胞⽣物电活动产⽣的前提，其⽣电性活动⼀定程度上可影响静息电位的数值；②钠泵活动能维持细胞的正常形态、胞质渗透压、体积、pH、Ca2+浓度的相对稳定；③钠泵活动造成的细胞内⾼K+，是细胞内许多代谢反应所必需的条件；④钠泵活动所造成的膜内外Na+浓度势能差（势能储备）是其他物质继发性主动转运的动⼒。
（⼆）继发性主动转运 1.概念：多种物质在进⾏逆浓度梯度或电位梯度的跨膜转运时，所需的能量不直接来⾃ATP的分解，⽽是依靠Na+在膜两侧浓度差，即依靠存储在离⼦浓度梯度中的能量完成转运，这种间接利⽤ATP能量的主动转运过程称为继发性主动转运。
2.转运对象：①葡萄糖和氨基酸在⼩肠粘膜上⽪及肾⼩管上⽪细胞的重吸收；②神经递质在突触间隙被神经末梢重吸收；③甲状腺上⽪细胞的聚碘；④肾⼩管上⽪细胞的Na+H+交换、Na+——Ca2+交换等。
3.特点：①间接利⽤细胞代谢产⽣的ATP能量；②介导转运的膜蛋⽩为转运体。
如果被转运的离⼦或分⼦都向同⼀⽅向运动，称为同向转运，相应的转运体称为同向转运体；如果被转运的离⼦或分⼦彼此向相反⽅向运动，则称为反向转运或交换，相应的转运体称为反向转运体或交换体。
动物生理学 第一讲(2) 细胞膜的物质转运功能-2019
注：∵膜对H2O具高度通透性，∴H2O除单纯扩散 外，还可通过水通道跨膜转运。
第一节 细胞膜的跨膜物质转运功能 （一）被动转运
2.易化扩散(facilitated diffusion)
(1)概念: 一些非脂溶性或脂溶性甚小的物质,需 特殊膜蛋白质的“帮助”下,由膜的高浓度一侧向低
浓度一侧移动的过程。 （2）特点： ①需依靠特殊膜蛋白质的“帮助”•②不需另外消耗能量
主动转运与被动转运的区别
主动转运
被动转运
需由细胞提供能量
逆电-化学势差 使膜两侧浓度差更大
不需细胞提供能量 顺电-化学势差 使膜两侧浓度差更小
（三）入胞和出胞式转运
• 一些大分子物质或团块进出细胞,是通过 细胞本身的吞吐活动进行的,亦可属于主动转 运过程。
出胞:指细胞把成块的内容物由细胞内排
出的过程。 主要见于细胞的分泌过程：如激素、神
③是逆电-化学梯度进行的。
分类： 1、原发性主动转运（简称：泵转运）；
如:Na+-K+泵、Ca2+-Mg2+泵、H+-K+泵等
2、继发性主动转运（简称：联合转运）；
入胞和出胞式转运。
主动转运 （据提供能量方式）
原发性主动转运
直接利用ATP水解产生 的能量进行离子的跨膜 转运。如Na＋的转运
继发性主动转运
度所贮存的势能） ②依靠或不依靠特殊膜蛋白质的“帮助” ③顺电-化学梯度进行
分类： 1、单纯扩散 2、易化扩散
第一节1细.胞单膜的跨纯膜物扩质转运散功能(（si一m）pl被e 动di转f运fusion)
(1)概念:一些脂溶性物质由膜的高浓度一侧向低浓
度一侧移动的过程。 [O2]o ＞[O2]i
生理学课后习题答案
1.细胞膜物质转运的方式有几种？各有何特点？答：单纯扩散：不消耗细胞本身的能量，不需要特殊膜蛋白的参与，顺浓度梯度或电化学梯度转运；易化扩散：物质转运的动力来自高浓度溶液本身的势能，细胞不另行供能，顺浓度梯度或电化学梯度转运，需要特殊膜蛋白的参与；主动转运：物质转运过程中细胞本身要消耗能量，能量来自细胞的代谢活动，逆浓度和电位梯度进行物质转运，需要特殊膜蛋白的参与；入胞和出胞：大分子物质或团块借助于细胞膜形成吞饮泡或分泌囊泡的形式进入或排出细胞2.简述由G蛋白偶联受体介导的跨膜信号转到过程喝主要路径？答：主要过程：（1）受体识别配体并与之结合（2）激活与受体偶联的g蛋白（3）激活G蛋白效应器（4）产生第二信使（5）激活或抑制依赖第二信使的蛋白激酶或通道主要路径：（1）受体—G蛋白—AC信号转导途径（）受体—G蛋白—PLC 信号转导途径（3）受体—G蛋白—离子通道途径3，简述静息电位的形成机制？答：静息时，膜对钾离子的通透性为钠离子的10到100倍。
钾离子可在化学驱动力的作用下流向膜外，而膜对包内的有机负离子几乎不通透，于是他们便在膜外表面和内表面分别构成正负离子层，形成外正内负的极化状态，此即静息电位的形成机制4，简述动作电位的产生机制？答：（1）动作电位上升支的形成由于细胞介受刺激后，细胞膜结构中存在电压门空性钠离子通道开房，细胞膜对钠离子的通透性突然增大，细胞膜外钠离子快速内流形成动作电位的上升支（2）动作电位的下降支的形成由于钠离子通道失活，膜对钾离子的通透性增加，细胞内钾离子外流，膜内电位由反极化状态恢复到原先静息电位水平（3）动作电位后膜内外离子的恢复细胞每兴奋一次或产生一次动作电位，膜电位出现一次波动后，膜电位虽然已经恢复到原先的静息电位水平，但与静息状态相比，总有一部份钠离子在去极化时进入膜内，一部分钾离子在复极化时逸出膜外，出现了膜内钠离子的增多和钾离子的减少，细胞膜内外钠离子，钾离子浓度的变化激活膜上的钠泵，钠泵活动增强，将兴奋时进入细胞内的钠离子蹦出，同时将复极化时逸出细胞外的钾离子泵入，使膜内外钠离子和钾离子的浓度也完全恢复到静息状态水平，构成后电位时相5，简述静息电位，阈刺激，阈电位，峰电位，动作电位，钠泵，局部电位的含义？答:静息电位：细胞在未接受刺激，处于静息状态时存在于细胞膜内外两侧的电位差阈刺激：是引起去极化达到阈电位水平的刺激阈电位：去极化达到刚好产生动作电位时的电位钠泵：是指利用细胞代谢产生的能量逆浓度梯度将钠离子有细胞内液移向细胞外液，同时将细胞外液中的钾离子移向细胞内液，形成并维持细胞内外离子浓度梯度的一种特殊膜蛋白局部电位：膜去极化的程度较小，未达到阈电位水平而不能形成动作电位的电位9，以骨骼肌收缩的“滑动学说“说明骨骼肌收缩的机理？答：根据这一学说，肌纤维收缩时，肌节的缩短并不是因为肌微丝本身的长度有所改变，而是由于两种穿插排列的肌微丝之间发生滑行运动，即肌动蛋白细微丝像“刀入鞘“一样地向肌球蛋白粗微丝之间滑行，结果使明带缩短，暗带不变，H带变窄，z线被牵引向A带靠拢，于是肌纤维的长度缩短3.造血干细胞有哪些基本特征？（1）有很强的潜能；（2）有多相分化的能力；（3）有自我复制的能力6.试述神经细胞动作电位阈兴奋性变化的对应关系，并简述其原因答；峰电位主要对应于细胞的绝对不应期，负后点位期细胞大约处于相对不应期和超常期，而正后电位期则相当于低常期原因：在峰电位的主要时期内，由于钠离子通道已经处于激活或失活状态，对刺激不能产生反应，此时兴奋性威灵，正处于绝对不应期；在负后电位或正后电位时期，钠离子通道已经部分或完全恢复到关闭状态，但由于电压门空性钾离子通道仍开放，钾离子外流仍继续，可以对抗去极化，因而阈强度的刺激不能引起膜产生动作电位，必须是阈上刺激才能使膜产生动作电位，所以兴奋性较低，处于相对不应期或低常期。
生理学必考大题
一，简述细胞膜的物质转运方式;1．单纯扩散脂溶性物质由高浓度侧向低浓度侧（顺浓度梯度）的扩散２．由载体介导的易化扩散分子在载体蛋白的帮助下跨膜运输。
3。
经通道易化扩散，如钠、钾、钙、氯等离子由膜的高浓度侧向低浓度侧的快速移动。
4。
继发性主动转运，这种间接利用ATP的能量推动物质逆浓度梯度跨膜转运的过程，5。
入胞和出胞大分子物质进出细胞膜的方式6。
原发性主动运输。
细胞直接利用代谢产生的能量将物质逆浓度梯度或电位梯度进行跨膜转运的过程。
二，何谓细胞静息电位？产生的机制如何？静息电位是指细胞处于相对安静状态时（未受到刺激时），存在于细胞膜内外两侧的电位差值。
静息电位产生的机制；细胞内外各种离子的浓度分布不均──细胞内高K+ ；细胞膜对各种离子有选择性的通透──膜在安静时只对K+具有较高的通透性。
三，什么是局部电位？其特点是什么？细胞受刺激后去极化未达到阈电位的电位变化。
特点；1，局部电位大小随刺激强度增加而增大，不表现全或无的特征2。
呈电紧张性扩布，随时间和距离的延长迅速衰减，不能连续向远处传播3，可以叠加，包括空间总和与时间总和。
四，骨骼肌兴奋-收缩偶联的具体过程。
在以膜的电变化为特征的兴奋过程和以肌纤维机械变化为基础的收缩过程之间，存在着某种中介性过程把二者联系起来，这一过程称为兴奋-收缩藕联，具体；细胞接受神经释放的递质或外加刺激兴奋，即产生动作电位，动作电位沿肌细胞膜深入到细胞内的横管传向肌细胞内，至三联管结构，引起纵管终末池上的CA通道开放，CA从终末池被释放入胞质，使胞质CA浓度增高，CA与肌钙蛋白结合，从而触发肌肉收缩。
五，G蛋白偶联受体介导的跨膜信号转导系统G蛋白偶联受体介导的信号转导是指细胞外信号分子-受体复合物与靶细胞的作用通过与G 蛋白的偶联后，导致细胞内信号分子浓度或膜对离子通透性的改变，从而将细胞外信号传递到细胞内的过程。
依次需要：1，G蛋白偶联受体，当细胞外信号分子与该受体结合后可激活G蛋白；2，G蛋白构象的改变可激活效应器酶和离子通道；3，第二信使4，蛋白激酶，能使底物蛋白磷酸化，使信号得到逐级放大，产生各种生物学效应。
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第一节 细胞膜的结构和物质转运功能
第二节
第三节 第四节
细胞的信号转导
细胞电活动 肌细胞的收缩
1
2
教学要求 • 掌握物质的跨膜转运方式及特 点
3
4
5
6
7
8
18-21
9
10
11
二、物质的跨膜转运
进出细胞的物质包括
-供能物质、
-合成细胞新物质的原料、
-中间代谢产物和终产物、
54
7．继发性主动转运（secondary active transport）
8．出胞（exocytosis） 9．入胞（endocytosis）
53
• • • • •
二、基本问题 1．试述细胞膜的物质转运形式及其特点。 2．试比较单纯扩散与易化扩散的区别。 3．何谓载体和通道？它们各有何特征？ 4．什么是钠泵？钠泵的化学本质？它的运 转机制以及生理意义是什么？ • 5．何谓继发性主动转运？试以葡萄糖在小 肠上皮细胞吸收为例说明。
28
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30
10倍
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33
34
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Jens C. Skou
"for the first discovery of an ion-transporting enzyme, Na+, K+ -ATPase" 1997年诺贝尔化学奖
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（3）
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-维生素、 -氧和二氧化碳、 -Na+、K+、 Ca2+离子等。
12
指小分子脂溶性物质直接通过膜由高浓度向低浓 度的跨膜扩散 。
13
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（二）膜蛋白介导的跨膜转运 1、通道介导的跨膜转运
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Roderick MacKinnon(1956-) "for structural and mechanistic studies of ion channels" （2003年诺贝尔化学奖）
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Peter Agre (1949-) "for the discovery of water channels" 2003年诺贝尔化学奖
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2、载体介导的跨膜转运
（1）
指水溶性小分子物质经载体 介导，顺浓度梯度和（或） 电位梯度进行的被动跨膜转 运。
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（2）
指离子泵利用分解ATP产生的能量将离子逆浓度梯度和（或） 电位梯度进行跨膜转运的过程
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物 质 转 运 图 示
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一、基本概念 1．单纯扩散（simple diffusion）
2．易化扩散（facilitated diffusion）
3．载体（carrier） 4．通道（channel） 5．主动转运（active transport） 6．钠-钾泵（sodium-potassium pump）