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細胞膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運功能

2009-10-26 13:58 醫(yī)學教育網(wǎng)
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  細胞膜具有較為復雜的物質(zhì)轉(zhuǎn)運功能,常見的轉(zhuǎn)運形式有:單純擴散、易化擴散、主動轉(zhuǎn)運、出胞和胞吞(入胞)作用。從能量消耗角度可分為被動轉(zhuǎn)運和主動轉(zhuǎn)運,被動轉(zhuǎn)運是指物質(zhì)順電-化學梯度、不消耗能量的跨膜轉(zhuǎn)運過程,而主動轉(zhuǎn)運則是指物質(zhì)逆電-化學梯度、消耗能量的跨膜轉(zhuǎn)運過程。

  一、單純擴散

  1.概念:單純擴散是指脂溶性的小分子物質(zhì)順濃度差通過細胞膜的擴散過程。單純擴散的多少取決于膜兩側(cè)該脂溶性物質(zhì)的濃度差及其通過細胞膜的難易程度。濃度差決定著物質(zhì)能否擴散、擴散方向及擴散速率。

  2.轉(zhuǎn)運對象:CO2、O2、N2、乙醇、尿素等。

  3.特點:簡單的物理擴散,不需要細胞提供能量,其能量來源于濃度差形成的勢能,是一個被動過程。

  二、易化擴散

  易化擴散是指一些非脂溶性或脂溶性較小的小分子物質(zhì),在膜上載體蛋白和通道蛋白的幫助下,順電-化學梯度,從高濃度一側(cè)向低濃度一側(cè)擴散醫(yī)|學教育網(wǎng)搜集整理
的過程。它包括兩種方式,即經(jīng)載體中介的易化擴散和經(jīng)通道中介的易化擴散。

 ?。ㄒ唬┙?jīng)載體中介的易化擴散

  1.概念:許多重要的營養(yǎng)物質(zhì),如葡萄糖、氨基酸、核苷酸等在膜上載體蛋白的介導下,由高濃度一側(cè)向低濃度一側(cè)的跨膜轉(zhuǎn)運。

  2.特征:①結(jié)構(gòu)特異性高;②飽和現(xiàn)象;③競爭性抑制;④順濃度梯度。

 ?。ǘ┙?jīng)通道中介的易化擴散

  1.概念:溶液中帶電離子,借助于離子通道蛋白的介導,順濃度梯度或電位差的跨膜轉(zhuǎn)運過程。通道是一類貫穿脂質(zhì)雙分子層,中央帶有水性孔道的跨膜蛋白。以通道中介的易化擴散引起的跨膜轉(zhuǎn)運是細胞生物電現(xiàn)象發(fā)生的基礎。

  2.轉(zhuǎn)運對象:帶電離子,如Na+、K+、Ca2+ 、Cl-

  3.特征:①結(jié)構(gòu)特異性不如載體嚴格;②無飽和現(xiàn)象;③通道具有靜息、激活和失活等不同功能狀態(tài);④具有離子選擇性和門控特性。

  三、主動轉(zhuǎn)運

  主動轉(zhuǎn)運是細胞通過耗能醫(yī)|學教育網(wǎng)搜集整理的過程將物質(zhì)逆濃度梯度或電位梯度進行的跨膜轉(zhuǎn)運過程??煞譃樵l(fā)性主動轉(zhuǎn)運和繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運兩類。

  (一)原發(fā)性主動轉(zhuǎn)運

  1.概念:細胞直接利用代謝產(chǎn)生的能量將物質(zhì)逆濃度梯度或電位梯度進行跨膜轉(zhuǎn)運的過程。

  2.轉(zhuǎn)運對象:通常是帶電離子。

  3.特點:①直接利用細胞代謝產(chǎn)生的ATP;②介導轉(zhuǎn)運的膜蛋白稱為離子泵(ATP酶),如鈉泵、鈣泵、氫泵等。

  鈉-鉀泵是在細胞膜上普遍存在的離子泵,簡稱鈉泵。鈉泵具有ATP酶的活性,又稱為Na+K+依賴性ATP酶。鈉泵的活動對維持細胞正常的結(jié)構(gòu)及功能具有重要的意義:①鈉泵活動造成的膜內(nèi)外Na+和K+濃度差是細胞生物電活動產(chǎn)生的前提,其生電性活動一定程度上可影響靜息電位的數(shù)值;②鈉泵活動能維持細胞的正常形態(tài)、胞質(zhì)滲透壓、體積、pH、Ca2+濃度的相對穩(wěn)定;③鈉泵活動造成的細胞內(nèi)高K+,是細胞內(nèi)許多代謝反應所必需的條件;④鈉泵活動所造成的膜內(nèi)外Na+濃度勢能差(勢能儲備)是其他物質(zhì)繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運的動力。

 ?。ǘ├^發(fā)性主動轉(zhuǎn)運

  1.概念:多種物質(zhì)在進行逆濃度梯度或電位梯度的跨膜轉(zhuǎn)運時,所需的能量不直接來自ATP的分解,而是依靠Na+在膜兩側(cè)濃度差,即依靠存儲在離子濃度梯度中的能量完成轉(zhuǎn)運,這種間接利用ATP能量的主動轉(zhuǎn)運過程稱為繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運。

  2.轉(zhuǎn)運對象:①葡萄糖和氨基酸在小腸粘膜上皮及腎小管上皮細胞的重吸收;②神經(jīng)遞質(zhì)在突觸間隙被神經(jīng)末梢重吸收;③甲狀腺上皮細胞的聚碘;④腎小管上皮細胞的Na+H+交換、Na+——Ca2+交換等。

  3.特點:①間接利用細胞代謝產(chǎn)生的ATP能量;②介導轉(zhuǎn)運的膜蛋白為轉(zhuǎn)運體。如果被轉(zhuǎn)運的離子或分子都向同一方向運動,稱為同向轉(zhuǎn)運,相應的轉(zhuǎn)運醫(yī)學教育`網(wǎng)搜集整理體稱為同向轉(zhuǎn)運體;如果被轉(zhuǎn)運的離子或分子彼此向相反方向運動,則稱為反向轉(zhuǎn)運或交換,相應的轉(zhuǎn)運體稱為反向轉(zhuǎn)運體或交換體。

  四、出胞和胞吞

  1.概念:出胞指胞質(zhì)內(nèi)的大分子物質(zhì)以分泌囊泡的形式排出細胞的過程。胞吞指大分子物質(zhì)或物質(zhì)團塊(如細菌、病毒、異物、脂類物質(zhì)等)進入細胞的過程。

  2.轉(zhuǎn)運對象:大分子物質(zhì)或物質(zhì)團塊。

  3.特點:均屬于耗能的主動轉(zhuǎn)運過程。

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