2012年臨床助理生理學(xué)輔導(dǎo)：細(xì)胞膜的物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能

　　細(xì)胞膜主要是由脂質(zhì)雙分子層構(gòu)成的，因此從理論上講只有脂溶性的物質(zhì)才有可能通過(guò)它，但事實(shí)上，一個(gè)進(jìn)行著新陳代謝的細(xì)胞，不斷有各種各樣的物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞，由于它們的理化性質(zhì)各異，且多數(shù)不溶于脂質(zhì)或其水溶性大于脂溶性，因而它們通過(guò)細(xì)胞膜的方式也就不同。常見(jiàn)的跨膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)形式有：

　　1.單純擴(kuò)散

　　脂溶性的小分子物質(zhì)從細(xì)胞膜的高濃度一側(cè)向低濃度一側(cè)移動(dòng)的過(guò)程，稱(chēng)為單純擴(kuò)散。

　　人體內(nèi)脂溶性的物質(zhì)為數(shù)不多，比較肯定的有氧和二氧化碳等氣體分子。

　　2.易化擴(kuò)散

　　指一些不溶于脂質(zhì)或脂溶性很小的物質(zhì)，在膜結(jié)構(gòu)中一些特殊蛋白質(zhì)分子的"幫助"下，從膜的高濃度一側(cè)向低濃度一側(cè)的移動(dòng)過(guò)程。易化擴(kuò)散分為兩種類(lèi)型：

　　(1)由載體介導(dǎo)的易化擴(kuò)散

　　葡萄糖、氨基酸等營(yíng)養(yǎng)性物質(zhì)的進(jìn)出細(xì)胞就屬于這種類(lèi)型的易化擴(kuò)散。以載體為中介的易化擴(kuò)散有如下特點(diǎn)：①高度特異性;②有飽和現(xiàn)象;③有競(jìng)爭(zhēng)性抑制。

　　(2)由通道介導(dǎo)的易化擴(kuò)散

　　通過(guò)通道擴(kuò)散的物質(zhì)主要是Na+、K+、Ca2+、CI-等離子。通道具有一定的特異性，但它對(duì)離子的選擇性沒(méi)有載體蛋白那樣嚴(yán)格。通道蛋白質(zhì)的重要特點(diǎn)是，隨著蛋白質(zhì)分子構(gòu)型的改變，它可以處于不同的功能狀態(tài)。當(dāng)它處于開(kāi)放狀態(tài)時(shí)，可以允許特定的離子由膜的高濃度一側(cè)向低濃度一側(cè)轉(zhuǎn)移;當(dāng)它處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，膜又變得對(duì)該種離子不能通透。根據(jù)引起通道開(kāi)放與關(guān)閉的條件不同，一般可將通道區(qū)分為電壓門(mén)控通道和化學(xué)門(mén)控通道。

　　不同的離子通道，一般都有其專(zhuān)一的阻斷劑。河豚毒能阻斷Na+通道，只影響Na+的轉(zhuǎn)運(yùn)而不影響K+的轉(zhuǎn)運(yùn)。四乙基銨能阻斷K+通道，只影響K+的轉(zhuǎn)運(yùn)而不影響Na+的轉(zhuǎn)運(yùn)。

　　上述兩種物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)方式，都不需要細(xì)胞代謝供能，因而均屬于被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)。

　　3.主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)

　　指細(xì)胞膜通過(guò)本身的某種耗能過(guò)程，將某物質(zhì)的分子或離子由膜的低濃度一側(cè)移向高濃度一側(cè)的過(guò)程。在細(xì)胞膜的主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)中研究得最充分、而且對(duì)于細(xì)胞的生命活動(dòng)也是最重要的，是細(xì)胞膜對(duì)鈉和鉀離子的主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程。

　　鈉泵是鑲嵌在膜的脂質(zhì)雙分子層中的一種特殊蛋白質(zhì)，它具有ATP酶的活性，可以分解ATP使之釋放能量，并能利用此能量進(jìn)行Na+和K+逆濃度梯度的主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)，因而鈉泵就是一種被稱(chēng)Na+、K+依賴(lài)式ATP酶的蛋白質(zhì)。

　　一個(gè)活著的細(xì)胞，其細(xì)胞內(nèi)、外各種離子的濃度有很大的差異。以神經(jīng)和肌細(xì)胞為例，正常時(shí)細(xì)胞內(nèi)K+的濃度約為細(xì)胞外的30倍，細(xì)胞外Na+的濃度約為細(xì)胞內(nèi)的12倍。當(dāng)細(xì)胞內(nèi)的Na+增加和細(xì)胞外的K+增加時(shí)，鈉泵被激活，于是將細(xì)胞內(nèi)的Na+移出膜外，同時(shí)把細(xì)胞外的K+移入膜內(nèi)。泵出Na+和K+這兩個(gè)過(guò)程是同時(shí)進(jìn)行或"偶聯(lián)"在一起的。與此同時(shí)，ATP酶分解ATP，為Na+泵提供能量。在一般生理情況下，每分解一個(gè)ATP分子，可以移出3個(gè)Na+，同時(shí)移入2個(gè)K+.

　　鈉泵活動(dòng)的意義：①鈉泵活動(dòng)造成的細(xì)胞內(nèi)高K+，是許多代謝反應(yīng)進(jìn)行的必需條件;②細(xì)胞內(nèi)高K+、低Na+能阻止細(xì)胞外水分大量進(jìn)入細(xì)胞，對(duì)維持細(xì)胞的正常體積、形態(tài)和功能具有一定意義;③建立一種勢(shì)能貯備，供其他耗能過(guò)程利用。

　　4.出胞與入胞式物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)

　　出胞指借助于細(xì)胞膜復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和功能變化使大分子物質(zhì)或和物質(zhì)團(tuán)塊從細(xì)胞內(nèi)移向細(xì)胞外，如腺細(xì)胞的分泌活動(dòng);反之稱(chēng)為入胞。特異性分子與細(xì)胞膜的受體結(jié)合并在該處引起的入胞作用稱(chēng)為受體介導(dǎo)式入胞。出胞與入胞過(guò)程均需細(xì)胞膜提供ATP.

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