細胞膜的跨膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運功能——擴散

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同一物質(zhì)的兩種不同濃度的溶液相鄰地放在一起,則高濃度區(qū)域中的溶質(zhì)分子將向低濃度區(qū)域發(fā)生凈移動,這種現(xiàn)象稱為擴散。
    在生物體系中,細胞外液和細胞內(nèi)液都是水溶液,溶于其中的各種溶質(zhì)分子,只要它們是脂溶性的,就可能按照擴散原理不消耗能量進行跨膜運動或轉(zhuǎn)運,這稱為單純擴散。某一物質(zhì)跨膜擴散通量的大小,不僅取決于膜兩側(cè)該物質(zhì)的濃度差,還取決于這些物質(zhì)脂溶性的程度以及其他因素造成的該物質(zhì)通過膜的難易程度,這可統(tǒng)稱為膜對該物質(zhì)的通透性。
    人體靠單純擴散這種方式進出細胞膜的物質(zhì)有氧和二氧化碳等氣體分子,體內(nèi)一些甾體(類固醇)類激素也是脂溶性,理論上也能夠靠單純擴散由細胞外液進入胞漿。
    有很多物質(zhì)雖然不溶于脂質(zhì)或溶解度很小,但也能較容易地由高濃度一側(cè)通過膜向低濃度一側(cè)移動,這是因為細胞膜不是純脂質(zhì)膜,其中膜結(jié)構(gòu)中一些特殊蛋白分子“幫助”完成物質(zhì)跨膜轉(zhuǎn)運,因而被稱為易化擴散,例如,葡萄糖、Na+、K+、Ca2+、Cl-等離子,易化擴散的特點是:(1)不消耗能量,物質(zhì)分子或離子跨膜的動力仍同單純擴散時一樣,來自物質(zhì)自身的熱運動,因而只能由高濃度側(cè)移向低濃度側(cè)。(2)有選擇性,即對物質(zhì)分子或離子移動起易化作用的蛋白質(zhì)分子本身有結(jié)構(gòu)特異性,因而一種蛋白質(zhì)分子只能幫助一種(或少數(shù)幾種)物質(zhì)分子或離子通過。(3)有競爭性抑制現(xiàn)象,如半乳糖與葡萄糖結(jié)構(gòu)類似,可以競爭性抑制葡萄糖載體轉(zhuǎn)運葡萄糖。(4)飽和現(xiàn)象,跨膜濃度差達到一定極限后跨膜轉(zhuǎn)運速度不再隨濃度差增加。
    與離子的易化擴散有關(guān)的一類蛋白質(zhì)分子,稱為離子通道,簡稱通道。它們都是有特異結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)。
    有些通道只有在特異的化學物質(zhì)與相應(yīng)膜受體結(jié)合后才開放,稱為化學門控通道;有些通道則由所在膜內(nèi)外電位差的改變決定其開關(guān),稱為電壓門控通道。
    同葡萄糖和某些氨基酸等物質(zhì)的易化擴散有關(guān)的蛋白質(zhì),不具有離子通道那樣的結(jié)構(gòu),通常稱為載體。