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細胞常見的轉運形式

2009-06-23 14:04 醫(yī)學教育網(wǎng)
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  細胞膜具有較為復雜的物質轉運功能,常見的轉運形式有:單純擴散、易化擴散、主動轉運、出胞和胞吞作用。從能量消耗角度可分為被動轉運和主動轉運,被動轉運是指物質順電-化學梯度、不消耗能量的跨膜轉運過程,而主動轉運則是指物質逆電-化學梯度、消耗能量的跨膜轉運過程。

  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該脂溶性物質的濃度差及其通過細胞膜的難易程度。濃度差決定著物質能否擴散、擴散方向及擴散速率。

  2.轉運對象: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,在膜上載體蛋白和通道蛋白的幫助下,順電-化學梯度,從高濃度一側向低濃度一側擴散的過程。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,如葡萄糖、氨基酸、核苷酸等在膜上載體蛋白的介導下,由高濃度一側向低濃度一側的跨膜轉運。

  2.特征:①結構特異性高;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運過程。通道是一類貫穿脂質雙分子層,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運是細胞生物電現(xiàn)象發(fā)生的基礎。

  2.轉運對象:帶電離子,如Na+、K+、Ca2+、Cl-

  3.特征:①結構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、主動轉運

  主動轉運是細胞通過耗能的過程將物質逆濃度梯度或電位梯度進行的跨膜轉運過程??煞譃樵l(fā)性主動轉運和繼發(fā)性主動轉運兩類。

 ?。ㄒ唬┰l(fā)性主動轉運

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

  2.轉運對象: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構及功能具有重要的意義:①鈉泵活動造成的膜內外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高K+,是細胞內許多代謝反應所必需的條件;④鈉泵活動所造成的膜內外Na+濃度勢能差(勢能儲備)是其他物質繼發(fā)性主動轉運的動力。

 ?。ǘ├^發(fā)性主動轉運

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

  2.轉運對象: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介導轉運的膜蛋白為轉運體。如果被轉運的離子或分子都向同一方向運動,稱為同向轉運,相應的轉運體稱為同向轉運體;如果被轉運的離子或分子彼此向相反方向運動,則稱為反向轉運或交換,相應的轉運體稱為反向轉運體或交換體。

  四、出胞和胞吞

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

  2.轉運對象:大分子物質或物質團塊。

  3.特點:均屬于耗能的主動轉運過程。

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