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  • 细胞膜的物质转运功能

    作者:jaminsu    文章来源:医学教育网    点击数:    更新时间:2008-9-1

      细胞膜不仅是细胞内容物和周围环境的屏障,而且具有多种生理功能。

      细胞膜是一种具有特殊结构和功能的半透膜,细胞内外的物质交换,都要通过细胞膜转运。膜对物质的转运方式主要有:单纯扩散、易化扩散、主动转运、出胞和入胞。

      一、单纯扩散

      指物质分子依据物理学原理,由膜的高浓度一侧向低浓度一侧扩散的过程。人体体液中存在的脂溶性物质数量并不多,比较肯定的是氧和二氧化碳等气体分子,它们是靠单纯扩散这种方式进出细胞的。

      二、易化扩散

      非脂溶性物质,在膜上特殊蛋白质的帮助下,从膜的高浓度一侧向低浓度一侧扩散的过程。根据膜上特殊蛋白质作用特点不同,易化扩散分为两种类型。

      (一)以载体为中介的易化扩散

      载体蛋白的作用是在膜的一侧与被转运物质结合,再通过本身的构型改变,将其转运到膜的另一侧。载体转运的特点:①特异性。各种载体蛋白与它所转运的物质之间有着一定的结构特异性,如葡萄糖载体只能转运葡萄糖,氨基酸载体只能转运氨基酸。②饱和现象。载体转运的能力有一定限度,当被转运物质超过一定限度时,转运量就不再增加,这是由于膜上载体数量有一定限度的缘故。③竞争抑制。如果某一载体对A和B两种结构相似的物质都有转运能力时,当A和B两种物质同时存在,A种物质浓度增加,将减弱B种物质的转运。

      (二)以通道为中介的易化扩散

      通道蛋白好像贯通细胞膜的一条孔道,开放时允许被转运物质通过,关闭时物质转运停止。各种带电离子如K+、Na+、Ca2+、Cl-等,在一定情况下就是通过这种方式进出细胞。通道的开放和关闭受一定因素控制。由激素等化学物质控制的,称为化学依从性通道;由膜两侧电位差所决定的,称为电压依从性通道。神经、肌细胞膜上有K+、Na+和Ca2+等通道,与生物电现象的产生、兴奋传导以及肌收缩有密切关系。

      三、主动转运

      细胞膜通过本身的耗能作用,使物质分子或离子由膜的低浓度一侧向高浓度一侧转运的过程。这种逆浓度差转运,就像从低处向高处泵水必须有水泵一样,故主动转运又称为“泵”转运。“泵”是镶嵌在细胞膜上的特殊蛋白质。泵蛋白具有特异性,按其所转运的物质种类分为钠泵(钠-钾泵)、钙泵和碘泵等。钠-钾泵具有ATP酶的作用,当细胞外K+浓度升高或细胞内Na+浓度升高时被激活,故称为Na+-K+依赖式ATP酶。钠-钾泵被激活后,分解ATP,同时释放能量,于是钠-钾泵就会逆浓度差或电位差把膜内的Na+泵出,同时把膜外的K+泵入,从而恢复膜内外Na+、K+的不均匀分布。据统计,细胞代谢产生的能量有20%~30%用于钠-钾泵转运。

      钠泵活动的生理意义:①维持膜内外Na+、K+的不均匀分布。这是神经、肌肉等组织兴奋性的基础。②建立势能贮备。这是肠管吸收葡萄糖、氨基酸等营养物质和肾小管重吸收上述物质等的能量来源。③细胞内的高K+是许多细胞代谢反应的必需条件;细胞外高Na+对维持细胞内外渗透压的平衡具有重要作用。

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