【原创】【生理微课堂】细胞膜的物质转运功能---四大转运形式
发布于 2015-05-24 · 浏览 2.5 万 · IP 辽宁辽宁
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| 【生理专题】帖子汇总： 5.15【呼吸系统部分知识点总结】 5.24【物质扩膜转运形式】 |
前言：
楼主再写帖子的时候，不拘泥于教材的内容但又源于教材。为什么呢？如果我把教材的东西打了一遍，你们首先打开帖子后，接下来的动作就是返回列表！
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（一）细胞膜的物质转运功能 本帖目录： ★执业医师考纲 ★单纯扩散 ★易化扩散 ★主动转运（原发与继发） ★出胞入胞 ★下期预告 -------------------------------------------------割一下  ★执业医师考纲生理部分：楼主就不用文字了哈，太累了   ★单纯扩散 扩散：高浓度区域中的溶质分子将有向低浓度区域的净移动的物理现象。在一般条件下，扩散通量与所观察平面两侧的浓度差成正比。注意：在电解质溶液的情况下，离子的移动不仅取决于该离子的浓度也取决于离子所受的电场力。 单纯扩散：只要是脂溶性（细胞膜是磷脂双分子层结构，属于相似相容原理），就可以通过扩散方式进行跨膜运动。这是一种单纯的物理过程。但单纯扩散不同于扩散的是：由于磷脂脂质分子构成的屏障，除了取决于它们在膜两侧的浓度外，还要看这些物质脂溶性的大小以及其他因素造成的该物质通过膜的难易程度，这统称为膜对该物质的通透性。 单纯扩散的物质： 1.o2，co2和N2等气体分子，它们能溶于水，也溶于脂质，因而可以靠各自的浓度差通过细胞膜或肺泡中的呼吸膜。 2.类固醇类激素也是脂溶性的。 3.乙醇，尿素，甘油，水。 以上是8版人卫教材中所提及的，楼主已全部列出 ★易化扩散 在膜蛋白质的介导下完成的，非脂溶性小分子或者带电离子顺浓度梯度和或电位梯度进行的跨膜转被称为易化扩散。 eg，糖不溶于脂质，但细胞外液中的葡萄糖可以不断地进入一般细胞，适应代谢的需要； Na、K、Ca等离子，虽然由于带有电荷而不能通过脂质双分子层的内部疏水区，但在某些情况下可以顺着它们各自的浓度差快速地进入或移出细胞。 易化扩散的特点：物质分子或离子移动的动力仍同单纯扩散时一样，是由高浓度区移向低浓度区，但特点是它们不是通过膜的脂质分子间的间隙通过膜屏障，而是依靠膜上一些具有特殊结构的蛋白质分子的功能活动，完成它们的跨膜转运。由于蛋白质分子结构上的易变性（包括其构型和构象的改变）和随之出现的蛋白质功能的改变，因而使易化扩散得以进行，并使它处于细胞各种环境因素改变的调控之下。 由载体介导的易化扩散： 这种易化扩散的特点是膜结构中具有可称为载体的蛋白质分子，它们有一个或数个能与某种被转物相结合的位点或结构域，后者先同膜一侧的某种物质分子选择性地结合，并因此而引起载体蛋白质的变构作用，使被结合的底物移向膜的另一侧，如果该侧底物的浓度较低，底物就和载体分离，完成了转运，而载体也恢复了原有的构型，进行新一轮的转运，其终止点是最后使膜两侧底物浓度变得相等。（类似于8版教材p15） 葡萄糖进入细胞，以及氨基酸进出细胞，就属于这种类型的易化扩散。以葡萄糖为例，由于血糖和细胞外液中的糖浓度经常保持在相对恒定的水平，而细胞内部的代谢活动不断消耗葡萄糖而使其胞浆浓度低于细胞外液，于是依靠膜上葡萄糖载体蛋白的活动，使葡萄糖不断进入细胞，且其进入通量可同细胞消耗葡萄糖的速度相一致不同物质通过易化扩散进出细胞膜，都需要膜具有特殊的载体蛋白。  经载体介导的易化扩散的特性： （1）结构特异性：以葡萄糖为例，在同样浓度差的情况下，右旋葡萄糖的跨膜通量大大超过左旋葡萄糖（人体内可利用的糖类都是右旋的）。 （2）饱和现象：即这种易化扩散的扩散通量一般与膜两侧被转运物质的浓度差成正比，但这只是当膜两侧浓度差较小时是如此；如果膜一侧的浓度增加超过一定限度时，再增加底物浓度并不能使转运通量增加。饱和现象的合理解释是：膜结构中与该物质易化扩散有关的载体蛋白质分子的数目或每一载体分子上能与该物质结合的位点的数目是固定的，这就构成了对该物质的量并不能使载运量增加，于是出现了饱和。 （3）竞争性抑制：即如果某一载体对结构类似的A、B两种物质都有转运能力，那么在环境中加入B物质将会减弱它对A物质的转运能力，这是因为有一定数量的载体或其结合位点竞争性地被B所占据的结果。（这解释必书上的强吧  经通道介导的易化扩散 ： 它们常与一些带电的离子如Na、K。Ca、 CI等由膜的高浓度一侧向膜的低浓度一侧的快速移动有关。对于不同的离子的转运，膜上都有结构特异的通道蛋白质参与，可分为别称为Na通道、K通道、Ca通道等； 通道易化扩散的速度：是它们的结构和功能状态可以因细胞内外各种理化因素的影响而迅速改变：当它们处于开放状态时，有关的离子可以快速地由膜的高浓度一侧移向低浓度一侧；其离子移动的速度是如此之大，因而在关于通道蛋白的分子结构还知之甚少时，就推测是在这种蛋白质的内部出现了一条贯通膜内外的水相孔道使离子能够顺着浓度差通过这一孔道，因而其速度远非载体蛋白质的运作速度所能比拟。（总结起来就一句话：通道比载体快，我说这么多就是为了让你们记住  A.通道对离子的选择性：决定于通道开放时孔道的大小和孔道壁的带电情况。 B.门控性： 通道的开放造成了带电离子的跨膜移动，这固然是一种物质转运形式；但通道的开放是有条件的、短暂的，离子本身并不像葡萄糖等是一些代谢物。当通道的开放引起带电离子跨膜移动时（如Na、Ca进入膜内或K移出膜外）移动本身形成跨膜电流；而移位的带电离子在不脂质双分子层两侧的集聚，将会造成膜两侧电们即跨膜电位的改变，而跨膜电位的改变以及进入膜内的离子、特别是Ca，将会引起该通道所在细胞一系列的功能改变。由此可见，通道的开放并不是起转运代谢的作用，而离子的进出细胞，只是把引起通道开放的那些外来信号，转换成为通道所在细胞自身跨膜电位的变化或其他变化，因而是细胞环境因素影响细胞功能活动的一种方式。 ★主动转运 主动转运指细胞通过本身的某种耗能过程，将某种物质的分子或离子由膜的低浓度一侧移向高浓度一侧的过程。所谓主动，就是指这能量只能由膜或膜所属的细胞来供给。前述的单纯扩散和易化扩散都属于被动转运，其特点是在这样的物质转运过程中，物质分子只能作顺浓度差、即由膜的高浓度一侧向低浓度一侧的净移动，而它所通过的膜并未对该过程提供能量。被动转运时物质移动所需的能量来自高浓度所含的势能，因而不需要另外供能。被动转运最终可能达到的平衡点是膜两侧该物质的浓度差为零的情况；如果被动转运的是某种离子，则离子移动除受浓度差的影响外，还受当时电场力的影响，即当最终的平衡点达到时，膜两侧的电化学势的差为应为零。 主动转运与此不同，由于膜以某种方式提供了能量，物质分子或离子可以逆浓度或逆电化学势差而移动。体内某种物质分子或离子由膜的低浓度一侧向高浓度一侧移动，结果是高浓度一侧浓度进一步升高，而另一侧该物质愈来愈少，甚至可以全部被转运到另一侧。如小肠上皮细胞吸收某些已消化的营养物；肾小管上皮细胞对小管液中某些物质进行重吸收，均属此现象。 在细胞膜的主动转运对细胞的生存和活动是最重要的，是膜对于钠和钾离子的主动转运过程。所有活细胞的细胞内液和细胞外液中Na和K的浓度有很大的不同。以神经和肌细胞为例，正常时膜内K+浓度约为膜外的30倍，膜外的Na+浓度约为膜内的10倍。各种细胞的细胞膜上普遍存在着一种钠钾泵的结构，简称钠泵，其作用是在消耗代谢能的情况下逆烊浓度差将细胞内的Na移出膜外，同时把细胞外的K移入膜内，因而保持了膜内高K和膜外高Na的不均衡离子分布。 钠泵是镶嵌在膜的脂质双分子层中的一种特殊蛋白质，它除了有对Na，K的转运功能外，还具有ATP酶的活性，可以分解ATP使之释放能量，并能利用此能量进行Na和K的主动转运；因此，钠泵就是NaK依赖式ATP酶的蛋白质。 细胞膜上的钠泵特点与生理意义 特点： ①依赖膜内Na、膜外K浓度增加，还需要Mg2参与 ②泵出Na泵入K相耦联 ③每分解一个ATP分子，泵出3个Na、泵入2个K，产生电流，为生电性泵 生理意义： ①胞内高K是许多代谢反应的必需条件 ②维持细胞正常渗透压与形态 ③建立势能储备，是细胞具有兴奋性的基础 ④Na势能储备是一些物质继发性主动运输的能量来源 继发性主动转运 钠泵活动形成的势能贮备，还可用来完成一些其他物质的逆浓度差的跨膜转运，这主要见于前面提到的肠上皮和肾小管上皮细胞对葡萄糖、氨基酸等营养物质的较为安全吸收现象，这显然有主动转运过程的参与。这些物质的跨膜转运经常要伴有Na由上皮细胞的管腔侧同时进入细胞；后者是葡萄糖等进入细胞的必要条件，没有Na由高浓度的膜外顺浓度差进入膜内，就不会出现葡萄糖等分子逆浓度差进入膜内。 再比如说，在完整的在体肾小管和肠粘膜上皮细胞，由于在细胞的基底外侧膜上有钠泵存在，因而能造成细胞内Na浓度经常低于小管液和肠腔液中Na浓度的情况，于是Na不断由小管液和肠腔液顺浓度差进入细胞，由此释放的势能则用于葡萄糖分子的逆浓度进入细胞。葡萄糖主动转运所需的能量不是直接来自ATP的分解，而是来自膜外Na的高势能；但造成这种高势能的钠泵活动是需要分解ATP的，因而糖的主动转运所需的能量还是间接地来自ATP 在不同的情况下，被转运的物质分子有的与Na的方向相同，有时两者方向相反。甲状腺细胞特有的聚碘作用，也属于继发性主动转运。 主动转运：钠泵，钙泵，HK泵等。这些泵蛋白在分子结构上和钠泵有很大类似，都以直接分解ATP为能量来源，将有关离子进行逆浓度的转运。钙泵主要分布在骨骼肌和心肌细胞内部的肌浆网上，激活时可将胞浆中的Ca迅速集聚到肌浆网内部，使胞浆中Ca浓度在短时期内下降达成100倍以上；这是诱发肌肉舒张的关键因素。HK泵主要分布在胃粘膜壁细胞表面，与胃酸的分泌有关。 总结：单纯扩散和易化扩散共同点均为被动扩散，扩散通量均取决于各物质在膜两侧的浓度差、电位差和膜的通透性。 两者不同之处在于： (一) 单纯扩散的物质具有脂溶性，无须借助于特殊蛋白质的帮助进行跨膜转运；而易化扩散的物质不具有脂溶性，必须借助膜中载体或通道蛋白质的帮助方可完成跨膜转运 （二）单纯扩散的净扩散率几乎和膜两侧物质的浓度差成正比；而载体易化扩散仅在浓度差低的情况下成正比，在浓度高时则出现饱和现象 （三）单纯扩散通量较为恒定，而易化扩散受膜外环境因素改变的影响而不恒定。 ★出胞与入胞式物质转运 细胞对一些大分子物质或固态、液态的物质团块，可通过出胞和入胞进行转运。 出胞主要见于细胞的分泌活动，如内分泌腺把激素分泌到细胞外液中，外分泌腺把酶株颗粒和粘液等分泌到腺管的管腔中，以及神经细胞的轴突末梢把神经递质分泌到突触间隙中。 过程：根据在多种细胞进行观察，细胞的各种蛋白性分泌物先是在粗面内质网生物合成；在它们由内质网到高尔基体的输送过程中，逐渐被一层膜性结构所包被，形成囊泡；后者再逐渐移向特定部位的质膜内侧，准备分泌或暂时贮存。当有需要，囊泡逐渐向质膜内侧移动，最后囊泡膜和质膜在某点接触和相互融合，并在融合处出现裂口，将囊泡一次性的排空，而囊泡的膜也就变成了细胞膜的组成部分。 入胞和出胞相反，指细胞外某些物质团块（如侵入体内的细菌、病毒、异物或血浆中脂蛋白颗粒、大分子营养物质等）进入细胞的过程。入胞进行时，首先是细胞环境中的某些物质与细胞膜接触，引起该处的质膜发生内陷，以至包被吞食物，再出现膜结构的断离，最后是异物连同包被它的那一部分膜整个地进入细胞浆中。 一种通过被转运物质与膜表面的特殊受体蛋白质相互作用而引起的入胞现象，称为受体介导式入胞。包括以胆固醇为主要成分的血浆低密度脂蛋白颗粒、结合了铁离子的运铁蛋白、结合了维生素B12的运输蛋白、多种生长调节因子和胰岛素等一部分多肽类激素、抗体和毒素，以及一些病毒，eg流感和小儿麻痹病毒。 ★下期预告 【细胞的兴奋性和生物电现象】我不知道什么时候能写完，不过请大家给我时间。 出胞与入胞不是执业医师的考试重点，具体不详述  帖子耗时2小时30分钟 本帖结束。。。 |
最后编辑于 2015-11-11 · 浏览 2.5 万
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