臨床助理醫(yī)師考試輔導(dǎo):細(xì)胞膜的物質(zhì)轉(zhuǎn)運功能

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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,都要通過細(xì)胞膜轉(zhuǎn)運。膜對物質(zhì)的轉(zhuǎn)運方式主要有:單純擴散、易化擴散、主動轉(zhuǎn)運、出胞和入胞。
    一、單純擴散
    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)擴散的過程。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,它們是靠單純擴散這種方式進(jìn)出細(xì)胞的。
    二、易化擴散
    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)擴散的過程。根據(jù)膜上特殊蛋白質(zhì)作用特點不同,易化擴散分為兩種類型。
    (一)以載體為中介的易化擴散
    載體蛋白的作用是在膜的一側(cè)與被轉(zhuǎn)運物質(zhì)結(jié)合,再通過本身的構(gòu)型改變,將其轉(zhuǎn)運到膜的另一側(cè)。載體轉(zhuǎn)運的特點:①特異性。各種載體蛋白與它所轉(zhuǎn)運的物質(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)運葡萄糖,氨基酸載體只能轉(zhuǎn)運氨基酸。②飽和現(xiàn)象。載體轉(zhuǎn)運的能力有一定限度,當(dāng)被轉(zhuǎn)運物質(zhì)超考試,過一定限度時,轉(zhuǎn)運量就不再增加,這是由于膜上載體數(shù)量有一定限度的緣故。③競爭抑制。如果某一載體對A和B兩種結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)都有轉(zhuǎn)運能力時,當(dāng)A和B兩種物質(zhì)同時存在,A種物質(zhì)濃度增加,將減弱B種物質(zhì)的轉(zhuǎn)運。
    (二)以通道為中介的易化擴散
    通道蛋白好像貫通細(xì)胞膜的一條孔道,開放時允許被轉(zhuǎn)運物質(zhì)通過,關(guān)閉時物質(zhì)轉(zhuǎn)運停止。各種帶電離子如K+、Na+、Ca2+、Cl-等,在一定情況下就是通過這種方式進(jìn)出細(xì)胞。通道的開放和關(guān)閉受一定因素控制。由激素等化學(xué)物質(zhì)控制的,稱為化學(xué)依從性通道;由膜兩側(cè)電位差所決定的,稱為電壓依從性通道。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、主動轉(zhuǎn)運
    細(xì)胞膜通過本身的耗能作用,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)運的過程。這種逆濃度差轉(zhuǎn)運,就像從低處向高處泵水必須有水泵一樣,故主動轉(zhuǎn)運又稱為“泵”轉(zhuǎn)運?!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)運的物質(zhì)種類分為鈉泵(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+濃度升高時被激活,故稱為Na+-K+依賴式ATP酶。鈉-鉀泵被激活后,分解ATP,同時釋放能量,于是鈉-鉀泵就會逆濃度差或電位差把膜內(nèi)的Na+泵出,同時把膜外的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,細(xì)胞代謝產(chǎn)生的能量有20%~30%用于鈉-鉀泵轉(zhuǎn)運。
    鈉泵活動的生理意義: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建立勢能貯備。這是腸管吸收葡萄糖、氨基酸等營養(yǎng)物質(zhì)和腎小管重吸收上述物質(zhì)等的能量來源。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+對維持細(xì)胞內(nèi)外滲透壓的平衡具有重要作用。