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第二章 細胞的基本功能

第一節 細胞膜的結構和物質轉運功能

　　一、細胞膜的結構概述

　　機體的每個細胞都被一層薄膜所包被，稱為細胞膜。細胞膜主要有脂質和蛋白質組成，此外還有少量的糖類物質。Singer和 Nicholson于1972年提出的液態鑲嵌模型，即膜的基架是液態的脂質雙分子層，其中鑲嵌著許多具有不同結構和功能的蛋白質。

　　1.脂質雙分子層

　　(1)成分：膜脂質主要由磷脂、膽固醇和少量糖脂構成。

　　(2)結構：磷脂、膽固醇和糖脂都是一些雙嗜性分子，這些分子以脂質雙層的形式存在于質膜中，親水端朝向細胞外液或胞質，疏水的脂肪酸烴鏈則彼此相對，形成膜內部的疏水區。

　　(3)特點：

　　①流動性

　　②穩定性

　　2.細胞膜的蛋白：根據膜蛋白在膜上存在的形式，可分為表面蛋白和整合蛋白兩類。與物質跨膜轉運功能有關的功能蛋白，如載體、通道，都屬于整合蛋白。細胞膜的功能主要是通過膜蛋白來實現的，膜蛋白的種類及含量越多，該細胞的功能也就越復雜。

　　3.細胞膜的糖類：細胞膜所含糖類甚少，主要是一些寡糖和多糖鏈，它們以共價鍵的形式和膜脂質或膜蛋白結合，形成糖脂或糖蛋白。結合于糖脂或糖蛋白上的糖鏈僅存在于膜的外側，通常具有受體或抗原的功能。

　　二、物質的跨膜轉運

　　質膜不僅在維持細胞正常的代謝活動中起重要的屏障作用，在物質的跨膜轉運中也起重要的參與作用。脂溶性的和少數分子很小的水溶性物質可直接穿越細胞膜;大部分水溶性溶質分子和所有離子的跨膜轉運需要有膜蛋白介導來完成;大分子物質或物質團塊則以復雜的出胞或入胞的方式整裝進出細胞。

　　1.單純擴散

　　(1)概念：脂溶性的和少數分子很小的水溶性的物質通過脂質雙層由高濃度一側向低濃度一側轉運的過程，稱為單純擴散。如氧氣、二氧化碳、水等的跨膜轉運。

　　(2)影響因素：某物質通過膜的難易程度取決于它們的脂溶性和分子大小，擴散的方向和速度取決于膜兩側該物質的濃度差和膜對該物質的通透性。

　　(3)特點：不需要外力幫助，也不消耗能量，是一被動過程。

　　2.膜蛋白介導的跨膜轉運：介導轉運的膜蛋白可分為載體蛋白(簡稱載體，也稱轉運體)和離子通道(簡稱通道)兩大類。有些載體具有ATP酶活性，稱為離子泵，離子泵由于具有分解ATP的能力，也稱為ATP酶。

　　(1)通道介導的跨膜轉運：通道介導的跨膜轉運都是被動的，也稱為經通道易化擴散。這種跨膜轉運的特征是：①高速度;②離子選擇性;③門控。根據對不同刺激的敏感性，離子通道通常可分為化學門控通道、電壓門控通道以及機械門控通道等。

　　(2)載體介導的跨膜轉運：跨膜轉運的特征是：①轉運速率存在飽和現象;②載體與溶質的結合具有結構特異性;③結構相似的溶質經同一載體轉運時有競爭抑制。載體介導的跨膜轉運可分為三種形式：

　　1)經載體易化擴散：

　　2)原發性主動轉運：特點是：①在物質轉運過程中，細胞要代謝供能;②物質轉運是逆電-化學梯度進行的。

　　在細胞膜上普遍存在的離子泵是鈉-鉀泵(sodium potassium pump)，簡稱鈉泵，也稱Na+-K+ -ATP酶。鈉泵的主要功能包括：

　　①鈉泵活動造成的細胞內高K+是許多代謝反應進行的必要條件;

　　②維持胞內滲透壓和細胞容積;

　�、劢a+的跨膜濃度梯度，為繼發性主動轉運的物質提供勢能儲備;

　　④鈉泵活動造成的跨膜濃度梯度，是細胞發生電活動的前提條件;⑤鈉泵活動是生電性的，可直接影響膜電位，使膜內電位的負值增大。

　　3)繼發性主動轉運：如葡萄糖在小腸黏膜上皮的主動吸收，就是由Na+-葡萄糖同向轉運體和鈉泵的耦聯活動而完成的。

　　3.出胞和入胞

　　出胞和入胞主要是依靠細胞本身的活動來完成的，也需要細胞代謝供能。

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