細胞内の物質と膜の輸送

物質は細胞内を循環し、膜に詰め込まれています（「細胞の内容物が容器内を移動する」）。物質の選別と移動は、ゴルジ体の膜に存在する特殊な受容体タンパク質と関連しています。細胞膜（細胞膜）を含む膜を介した輸送は、生細胞の最も重要な機能の一つです。輸送には受動輸送と能動輸送の2種類があります。受動輸送はエネルギーを消費しませんが、能動輸送はエネルギーに依存します。

非荷電分子の受動輸送は、拡散によって濃度勾配に沿って起こります。荷電物質の輸送は、細胞膜表面の電位差に依存します。通常、細胞膜の内側の細胞質表面は負に電荷を帯びており、正に帯電したイオンが細胞内へ浸透しやすくなります。

イオンや分子が、これらの物質の濃度が高い領域から低い領域へと移動する現象を拡散と呼びます。膜には特定の輸送タンパク質が組み込まれており、これらのタンパク質が膜を透過して小さな分子を輸送します。各輸送タンパク質は、特定の分子群または特定の化合物のみを輸送します。膜貫通タンパク質は、キャリアとして機能するか、「チャネル」を形成します。電荷を持たない物質が脂質分子間を通過する場合、またはチャネルを形成する細胞膜タンパク質を通過する場合、拡散は中性となります。「促進」拡散は、物質に結合して膜を透過させる特定のキャリアタンパク質の関与によって起こります。「促進」拡散は中性拡散よりも速くなります。

能動輸送はキャリアタンパク質によって行われます。この輸送は、ATPの加水分解によって生じるエネルギーと、膜の異なる表面における異なる電位（電荷）を消費します。能動輸送は濃度勾配に逆らって行われます。細胞膜電位は、ナトリウム-カリウムポンプの助けを借りて維持されます。濃度勾配に逆らってK ⁺イオンを細胞内に、Na ⁺イオンを細胞外スペースに送り出すこのポンプは、ATPase酵素です。ATPaseのおかげで、Na ⁺イオンは膜を通過して細胞外に排出され、K ⁺イオンは細胞内に輸送されます。ATPaseは、アミノ酸や糖の能動輸送も行います。