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線粒體的外膜含有孔蛋白，當孔蛋白通道完全打開時，可以通過相對分子質量為5KDa的分子。ATP、輔酶A等相對分子質量小于1KDa的所有物質都能自由通過外膜。由于外膜的通透性很高，使得莫間隙中的環境幾乎與胞質溶膠相似。丙酮酸的分子量是88.06，因此可以自由通過線粒體的外膜。
線粒體內膜對物質的通透性很低，能嚴格控制分子和離子通過，實際上，所由分子和離子的運輸都需要借助膜上的一些特意的轉運蛋白。
由于丙酮酸屬于帶電分子，因此其進入細胞的方式是主動運輸：
對于丙酮酸進入線粒體內膜的這種主動運輸，直接能量來源并不時ATP，而是與氫離子一起同向轉入線粒體基質中，即次級主動運輸：
