細(xì)胞膜不僅是細(xì)胞內(nèi)容物和周?chē)h(huán)境的屏障,而且具有多種生理功能。
細(xì)胞膜是一種具有特殊結(jié)構(gòu)和功能的半透膜,細(xì)胞內(nèi)外的物質(zhì)交換,都要通過(guò)細(xì)胞膜轉(zhuǎn)運(yùn)。膜對(duì)物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)方式主要有:?jiǎn)渭償U(kuò)散、易化擴(kuò)散、主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)、出胞和入胞。
一、單純擴(kuò)散
指物質(zhì)分子依據(jù)物理學(xué)原理,由膜的高濃度一側(cè)向低濃度一側(cè)擴(kuò)散的過(guò)程。人體體液中存在的脂溶性物質(zhì)數(shù)量并不多,比較肯定的是氧和二氧化碳等氣體分子,它們是靠單純擴(kuò)散這種方式進(jìn)出細(xì)胞的。
二、易化擴(kuò)散
非脂溶性物質(zhì),在膜上特殊蛋白質(zhì)的幫助下,從膜的高濃度一側(cè)向低濃度一側(cè)擴(kuò)散的過(guò)程。根據(jù)膜上特殊蛋白質(zhì)作用特點(diǎn)不同,易化擴(kuò)散分為兩種類(lèi)型。
(一)以載體為中介的易化擴(kuò)散
載體蛋白的作用是在膜的一側(cè)與被轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)結(jié)合,再通過(guò)本身的構(gòu)型改變,將其轉(zhuǎn)運(yùn)到膜的另一側(cè)。載體轉(zhuǎn)運(yùn)的特點(diǎn):①特異性。各種載體蛋白與它所轉(zhuǎn)運(yùn)的物質(zhì)之間有著一定的結(jié)構(gòu)特異性,如葡萄糖載體只能轉(zhuǎn)運(yùn)葡萄糖,氨基酸載體只能轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸。②飽和現(xiàn)象。載體轉(zhuǎn)運(yùn)的能力有一定限度,當(dāng)被轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)超考試,大網(wǎng)站收集過(guò)一定限度時(shí),轉(zhuǎn)運(yùn)量就不再增加,這是由于膜上載體數(shù)量有一定限度的緣故。③競(jìng)爭(zhēng)抑制。如果某一載體對(duì)A和B兩種結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)都有轉(zhuǎn)運(yùn)能力時(shí),當(dāng)A和B兩種物質(zhì)同時(shí)存在,A種物質(zhì)濃度增加,將減弱B種物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)。
(二)以通道為中介的易化擴(kuò)散
通道蛋白好像貫通細(xì)胞膜的一條孔道,開(kāi)放時(shí)允許被轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)通過(guò),關(guān)閉時(shí)物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)停止。各種帶電離子如K+、Na+、Ca2+、Cl-等,在一定情況下就是通過(guò)這種方式進(jìn)出細(xì)胞。通道的開(kāi)放和關(guān)閉受一定因素控制。由激素等化學(xué)物質(zhì)控制的,稱(chēng)為化學(xué)依從性通道;由膜兩側(cè)電位差所決定的,稱(chēng)為電壓依從性通道。神經(jīng)、肌細(xì)胞膜上有K+、Na+和Ca2+等通道,與生物電現(xiàn)象的產(chǎn)生、興奮傳導(dǎo)以及肌收縮有密切關(guān)系。
三、主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)
細(xì)胞膜通過(guò)本身的耗能作用,使物質(zhì)分子或離子由膜的低濃度一側(cè)向高濃度一側(cè)轉(zhuǎn)運(yùn)的過(guò)程。這種逆濃度差轉(zhuǎn)運(yùn),就像從低處向高處泵水必須有水泵一樣,故主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)又稱(chēng)為“泵”轉(zhuǎn)運(yùn)?!氨谩笔氰偳对诩?xì)胞膜上的特殊蛋白質(zhì)。泵蛋白具有特異性,按其所轉(zhuǎn)運(yùn)的物質(zhì)種類(lèi)分為鈉泵(鈉-鉀泵)、鈣泵和碘泵等。鈉-鉀泵具有ATP酶的作用,當(dāng)細(xì)胞外K+濃度升高或細(xì)胞內(nèi)Na+濃度升高時(shí)被激活,故稱(chēng)為Na+-K+依賴(lài)式ATP酶。鈉-鉀泵被激活后,分解ATP,同時(shí)釋放能量,于是鈉-鉀泵就會(huì)逆濃度差或電位差把膜內(nèi)的Na+泵出,同時(shí)把膜外的K+泵入,從而恢復(fù)膜內(nèi)外Na+、K+的不均勻分布。據(jù)統(tǒng)計(jì),細(xì)胞代謝產(chǎn)生的能量有20%~30%用于鈉-鉀泵轉(zhuǎn)運(yùn)。
鈉泵活動(dòng)的生理意義:①維持膜內(nèi)外Na+、K+的不均勻分布。這是神經(jīng)、肌肉等組織興奮性的基礎(chǔ)。②建立勢(shì)能貯備。這是腸管吸收葡萄糖、氨基酸等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和腎小管重吸收上述物質(zhì)等的能量來(lái)源。③細(xì)胞內(nèi)的高K+是許多細(xì)胞代謝反應(yīng)的必需條件;細(xì)胞外高Na+對(duì)維持細(xì)胞內(nèi)外滲透壓的平衡具有重要作用。
細(xì)胞膜是一種具有特殊結(jié)構(gòu)和功能的半透膜,細(xì)胞內(nèi)外的物質(zhì)交換,都要通過(guò)細(xì)胞膜轉(zhuǎn)運(yùn)。膜對(duì)物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)方式主要有:?jiǎn)渭償U(kuò)散、易化擴(kuò)散、主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)、出胞和入胞。
一、單純擴(kuò)散
指物質(zhì)分子依據(jù)物理學(xué)原理,由膜的高濃度一側(cè)向低濃度一側(cè)擴(kuò)散的過(guò)程。人體體液中存在的脂溶性物質(zhì)數(shù)量并不多,比較肯定的是氧和二氧化碳等氣體分子,它們是靠單純擴(kuò)散這種方式進(jìn)出細(xì)胞的。
二、易化擴(kuò)散
非脂溶性物質(zhì),在膜上特殊蛋白質(zhì)的幫助下,從膜的高濃度一側(cè)向低濃度一側(cè)擴(kuò)散的過(guò)程。根據(jù)膜上特殊蛋白質(zhì)作用特點(diǎn)不同,易化擴(kuò)散分為兩種類(lèi)型。
(一)以載體為中介的易化擴(kuò)散
載體蛋白的作用是在膜的一側(cè)與被轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)結(jié)合,再通過(guò)本身的構(gòu)型改變,將其轉(zhuǎn)運(yùn)到膜的另一側(cè)。載體轉(zhuǎn)運(yùn)的特點(diǎn):①特異性。各種載體蛋白與它所轉(zhuǎn)運(yùn)的物質(zhì)之間有著一定的結(jié)構(gòu)特異性,如葡萄糖載體只能轉(zhuǎn)運(yùn)葡萄糖,氨基酸載體只能轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸。②飽和現(xiàn)象。載體轉(zhuǎn)運(yùn)的能力有一定限度,當(dāng)被轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)超考試,大網(wǎng)站收集過(guò)一定限度時(shí),轉(zhuǎn)運(yùn)量就不再增加,這是由于膜上載體數(shù)量有一定限度的緣故。③競(jìng)爭(zhēng)抑制。如果某一載體對(duì)A和B兩種結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)都有轉(zhuǎn)運(yùn)能力時(shí),當(dāng)A和B兩種物質(zhì)同時(shí)存在,A種物質(zhì)濃度增加,將減弱B種物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)。
(二)以通道為中介的易化擴(kuò)散
通道蛋白好像貫通細(xì)胞膜的一條孔道,開(kāi)放時(shí)允許被轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)通過(guò),關(guān)閉時(shí)物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)停止。各種帶電離子如K+、Na+、Ca2+、Cl-等,在一定情況下就是通過(guò)這種方式進(jìn)出細(xì)胞。通道的開(kāi)放和關(guān)閉受一定因素控制。由激素等化學(xué)物質(zhì)控制的,稱(chēng)為化學(xué)依從性通道;由膜兩側(cè)電位差所決定的,稱(chēng)為電壓依從性通道。神經(jīng)、肌細(xì)胞膜上有K+、Na+和Ca2+等通道,與生物電現(xiàn)象的產(chǎn)生、興奮傳導(dǎo)以及肌收縮有密切關(guān)系。
三、主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)
細(xì)胞膜通過(guò)本身的耗能作用,使物質(zhì)分子或離子由膜的低濃度一側(cè)向高濃度一側(cè)轉(zhuǎn)運(yùn)的過(guò)程。這種逆濃度差轉(zhuǎn)運(yùn),就像從低處向高處泵水必須有水泵一樣,故主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)又稱(chēng)為“泵”轉(zhuǎn)運(yùn)?!氨谩笔氰偳对诩?xì)胞膜上的特殊蛋白質(zhì)。泵蛋白具有特異性,按其所轉(zhuǎn)運(yùn)的物質(zhì)種類(lèi)分為鈉泵(鈉-鉀泵)、鈣泵和碘泵等。鈉-鉀泵具有ATP酶的作用,當(dāng)細(xì)胞外K+濃度升高或細(xì)胞內(nèi)Na+濃度升高時(shí)被激活,故稱(chēng)為Na+-K+依賴(lài)式ATP酶。鈉-鉀泵被激活后,分解ATP,同時(shí)釋放能量,于是鈉-鉀泵就會(huì)逆濃度差或電位差把膜內(nèi)的Na+泵出,同時(shí)把膜外的K+泵入,從而恢復(fù)膜內(nèi)外Na+、K+的不均勻分布。據(jù)統(tǒng)計(jì),細(xì)胞代謝產(chǎn)生的能量有20%~30%用于鈉-鉀泵轉(zhuǎn)運(yùn)。
鈉泵活動(dòng)的生理意義:①維持膜內(nèi)外Na+、K+的不均勻分布。這是神經(jīng)、肌肉等組織興奮性的基礎(chǔ)。②建立勢(shì)能貯備。這是腸管吸收葡萄糖、氨基酸等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和腎小管重吸收上述物質(zhì)等的能量來(lái)源。③細(xì)胞內(nèi)的高K+是許多細(xì)胞代謝反應(yīng)的必需條件;細(xì)胞外高Na+對(duì)維持細(xì)胞內(nèi)外滲透壓的平衡具有重要作用。