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第二章 細(xì)胞的基本功能
第一節(jié) 細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能
一、細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)概述
機(jī)體的每個(gè)細(xì)胞都被一層薄膜所包被，稱為細(xì)胞膜。細(xì)胞膜主要有脂質(zhì)和蛋白質(zhì)組成，此外還有少量的糖類物質(zhì)。Singer和 Nicholson于1972年提出的液態(tài)鑲嵌模型，即膜的基架是液態(tài)的脂質(zhì)雙分子層，其中鑲嵌著許多具有不同結(jié)構(gòu)和功能的蛋白質(zhì)。
1.脂質(zhì)雙分子層
(1)成分：膜脂質(zhì)主要由磷脂、膽固醇和少量糖脂構(gòu)成。
(2)結(jié)構(gòu)：磷脂、膽固醇和糖脂都是一些雙嗜性分子，這些分子以脂質(zhì)雙層的形式存在于質(zhì)膜中，親水端朝向細(xì)胞外液或胞質(zhì)，疏水的脂肪酸烴鏈則彼此相對(duì)，形成膜內(nèi)部的疏水區(qū)。
(3)特點(diǎn)：
①流動(dòng)性
②穩(wěn)定性
2.細(xì)胞膜的蛋白：根據(jù)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(zhì)跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)功能有關(guān)的功能蛋白，如載體、通道，都屬于整合蛋白。細(xì)胞膜的功能主要是通過(guò)膜蛋白來(lái)實(shí)現(xiàn)的，膜蛋白的種類及含量越多，該細(xì)胞的功能也就越復(fù)雜。
3.細(xì)胞膜的糖類：細(xì)胞膜所含糖類甚少，主要是一些寡糖和多糖鏈，它們以共價(jià)鍵的形式和膜脂質(zhì)或膜蛋白結(jié)合，形成糖脂或糖蛋白。結(jié)合于糖脂或糖蛋白上的糖鏈僅存在于膜的外側(cè)，通常具有受體或抗原的功能。
二、物質(zhì)的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)
質(zhì)膜不僅在維持細(xì)胞正常的代謝活動(dòng)中起重要的屏障作用，在物質(zhì)的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)中也起重要的參與作用。脂溶性的和少數(shù)分子很小的水溶性物質(zhì)可直接穿越細(xì)胞膜;大部分水溶性溶質(zhì)分子和所有離子的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)需要有膜蛋白介導(dǎo)來(lái)完成;大分子物質(zhì)或物質(zhì)團(tuán)塊則以復(fù)雜的出胞或入胞的方式整裝進(jìn)出細(xì)胞。
1.單純擴(kuò)散
(1)概念：脂溶性的和少數(shù)分子很小的水溶性的物質(zhì)通過(guò)脂質(zhì)雙層由高濃度一側(cè)向低濃度一側(cè)轉(zhuǎn)運(yùn)的過(guò)程，稱為單純擴(kuò)散。如氧氣、二氧化碳、水等的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)。
(2)影響因素：某物質(zhì)通過(guò)膜的難易程度取決于它們的脂溶性和分子大小，擴(kuò)散的方向和速度取決于膜兩側(cè)該物質(zhì)的濃度差和膜對(duì)該物質(zhì)的通透性。
(3)特點(diǎn)：不需要外力幫助，也不消耗能量，是一被動(dòng)過(guò)程。
2.膜蛋白介導(dǎo)的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)：介導(dǎo)轉(zhuǎn)運(yùn)的膜蛋白可分為載體蛋白(簡(jiǎn)稱載體，也稱轉(zhuǎn)運(yùn)體)和離子通道(簡(jiǎn)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(dǎo)的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)：通道介導(dǎo)的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)都是被動(dòng)的，也稱為經(jīng)通道易化擴(kuò)散。這種跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)的特征是：①高速度;②離子選擇性;③門控。根據(jù)對(duì)不同刺激的敏感性，離子通道通常可分為化學(xué)門控通道、電壓門控通道以及機(jī)械門控通道等。
(2)載體介導(dǎo)的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)：跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)的特征是：①轉(zhuǎn)運(yùn)速率存在飽和現(xiàn)象;②載體與溶質(zhì)的結(jié)合具有結(jié)構(gòu)特異性;③結(jié)構(gòu)相似的溶質(zhì)經(jīng)同一載體轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)有競(jìng)爭(zhēng)抑制。載體介導(dǎo)的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)可分為三種形式：
1)經(jīng)載體易化擴(kuò)散：
2)原發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)：特點(diǎn)是：①在物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中，細(xì)胞要代謝供能;②物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)是逆電-化學(xué)梯度進(jìn)行的。
在細(xì)胞膜上普遍存在的離子泵是鈉-鉀泵(sodium potassium pump)，簡(jiǎn)稱鈉泵，也稱Na+-K+ -ATP酶。鈉泵的主要功能包括：
①鈉泵活動(dòng)造成的細(xì)胞內(nèi)高K+是許多代謝反應(yīng)進(jìn)行的必要條件;
②維持胞內(nèi)滲透壓和細(xì)胞容積;
③建立Na+的跨膜濃度梯度，為繼發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)的物質(zhì)提供勢(shì)能儲(chǔ)備;
④鈉泵活動(dòng)造成的跨膜濃度梯度，是細(xì)胞發(fā)生電活動(dòng)的前提條件;⑤鈉泵活動(dòng)是生電性的，可直接影響膜電位，使膜內(nèi)電位的負(fù)值增大。
3)繼發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)：如葡萄糖在小腸黏膜上皮的主動(dòng)吸收，就是由Na+-葡萄糖同向轉(zhuǎn)運(yùn)體和鈉泵的耦聯(lián)活動(dòng)而完成的。
3.出胞和入胞
出胞和入胞主要是依靠細(xì)胞本身的活動(dòng)來(lái)完成的，也需要細(xì)胞代謝供能。
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