高中生物中，離子跨膜運(yùn)輸并非都要求能量。自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散過程中，離子不需要額外的能量。而主動運(yùn)輸則需要ATP來提供能量。主動運(yùn)輸是指物質(zhì)通過載體蛋白的協(xié)助，逆著濃度梯度或電化學(xué)梯度在細(xì)胞膜和細(xì)胞器膜上進(jìn)行運(yùn)輸。1. 自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散是兩種 passsive transport 方式，它們不需要能量。離子可以自由地通過細(xì)胞膜的磷脂雙分子層，或者在載體蛋白的幫助下進(jìn)行跨膜運(yùn)動。2. 主動運(yùn)輸主動運(yùn)輸是離子跨膜運(yùn)輸?shù)囊环N方式，它需要能量。例如，Na+、K+和Ca2+等離子體不能自由地通過細(xì)胞膜，它們需要載體蛋白的協(xié)助，并且需要消耗細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)釋放的能量，以逆著濃度梯度或電化學(xué)梯度的方向進(jìn)行運(yùn)輸。3. 協(xié)同運(yùn)輸協(xié)同運(yùn)輸是另一種需要能量的離子跨膜運(yùn)輸方式。這種運(yùn)輸方式依賴于離子梯度，特別是鈉-鉀泵或質(zhì)子泵產(chǎn)生的電化學(xué)梯度。協(xié)同運(yùn)輸可以分為同向協(xié)同和反向協(xié)同兩種類型。1. 同向協(xié)同同向協(xié)同是指物質(zhì)的運(yùn)輸方向和離子的轉(zhuǎn)移方向相同。例如，動物小腸細(xì)胞對葡萄糖的吸收伴隨著Na+的進(jìn)入，細(xì)胞內(nèi)的Na+離子隨后被鈉-鉀泵泵出細(xì)胞外，維持細(xì)胞內(nèi)較低的鈉離子濃度，形成電化學(xué)梯度。2. 反向協(xié)同反向協(xié)同是指物質(zhì)的運(yùn)輸方向和離子的轉(zhuǎn)移方向相反。例如，動物細(xì)胞通過Na+/H+反向協(xié)同運(yùn)輸來調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)的pH值，即Na+的進(jìn)入伴隨著H+的排出。質(zhì)子泵可以直接利用ATP運(yùn)輸H+，或者通過Na+驅(qū)動的Cl--HCO3-交換等方式來調(diào)節(jié)pH值。