細(xì)胞生物學(xué):被動(dòng)運(yùn)輸(passivetransport)

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非電解質(zhì)通過(guò)擴(kuò)散跨過(guò)細(xì)胞質(zhì)膜必須具備兩個(gè)條件:第一,該物質(zhì)在細(xì)胞外的濃度很高;第二,細(xì)胞質(zhì)膜必須對(duì)這種物質(zhì)具有通透性。膜對(duì)某種溶質(zhì)具有透性,必須滿足兩個(gè)條件之一:(1)這種物質(zhì)能夠直接穿過(guò)脂雙層,或是(2)膜中有可允許該溶質(zhì)通過(guò)的跨膜孔道。
    ■ 擴(kuò)散與滲透
    細(xì)胞質(zhì)膜具有兩個(gè)基本的特性∶允許小分子物質(zhì)通過(guò)擴(kuò)散穿過(guò)細(xì)胞質(zhì)膜,也可以讓水通過(guò)滲透進(jìn)出細(xì)胞質(zhì)膜。但是擴(kuò)散和滲透是兩個(gè)不同的概念(圖3-51)。
    ● 擴(kuò)散(diffusion)是指物質(zhì)沿著濃度梯度從半透性膜濃度高的一側(cè)向低濃度一側(cè)移動(dòng)的過(guò)程,通常把這種過(guò)程稱為簡(jiǎn)單擴(kuò)散。
    ● 滲透(osmosis)的含義則是指水分子以及溶劑通過(guò)半透性膜的擴(kuò)散。
    它們都是從自由能高的部位向自由能低的部位置ATP移動(dòng)。
    正是根據(jù)水與水中溶質(zhì)在膜通透性上的差別,才將膜稱為半透性(semipermeable)。當(dāng)兩種不同濃度的溶液被半透性的膜脂分隔開(kāi)后,高溶質(zhì)濃度的一側(cè)是高滲的(hypertonic),而低溶質(zhì)一側(cè)則是低滲的(hypoosmotic)。若兩側(cè)的溶質(zhì)濃度相等,則稱為等滲(iso-osmotic)。  
    ■ 被動(dòng)運(yùn)輸: 簡(jiǎn)單擴(kuò)散(simple diffusion)及限制因素
    簡(jiǎn)單擴(kuò)散是被動(dòng)運(yùn)輸?shù)幕痉绞?,不需要膜蛋白的幫助,也不消耗ATP,而只靠膜兩側(cè)保持一定的濃度差,通過(guò)擴(kuò)散發(fā)生的物質(zhì)運(yùn)輸。
    簡(jiǎn)單擴(kuò)散的限制因素是物質(zhì)的脂溶性、分子大小和帶電性。
    ● 脂溶性:脂溶性越強(qiáng),通過(guò)脂雙層膜的速率越快。
    圖3-52 溶質(zhì)的脂溶性與通過(guò)細(xì)胞膜能力的關(guān)系
    ● 相對(duì)分子質(zhì)量:相對(duì)分子質(zhì)量小,脂溶性高的分子才能快速擴(kuò)散。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,推測(cè)質(zhì)膜的通透性孔徑不會(huì)大于0.5~1.0nm,能夠擴(kuò)散的最小分子是水分子。
    ● 物質(zhì)的帶電性:
    為什么所有帶電荷的分子(離子),不管它多小, 都不能自由擴(kuò)散?
    一般說(shuō)來(lái),氣體分子(如O2、CO2、N2)、小的不帶電的極性分子(如尿素、乙醇)、脂溶性的分子等易通過(guò)質(zhì)膜,大的不帶電的極性分子(如葡萄糖)和各種帶電的極性分子都難以通過(guò)質(zhì)膜