2012年初级药士考试辅导：细胞膜结构和物质转运

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1.膜结构的液态镶嵌模型
细胞新陈代谢过程中需要不断选择性地通过细胞膜摄入和排出某些物质。细胞膜和细胞器膜主要由脂质和蛋白质组成。根据膜结构的液态镶嵌模型，认为膜是以液态的脂质双分子层为基架，其间镶嵌着许多具有不同结构和功能的蛋白质。大部分物质的跨膜转运都与镶嵌在膜上的这些特殊蛋白质有关。
2.细胞膜的物质转运功能
物质的跨膜转运途径有：
（1）单纯扩散：是一种简单的物理扩散，即脂溶性高和分子量小的物质由膜的高浓度一侧向低浓度一侧的跨膜运动。扩散的方向和速度取决于物质在膜两侧的浓度差和膜对该物质的通透性。脂溶性高、分子量小的物质容易通过细胞膜脂质双层，如O2、CO2、N2、乙醇、尿素和水分子等。扩散的最终结果是该物质在膜两侧的浓度差消失。
（2）经载体和通道膜蛋白介导的跨膜转运：带电离子和水溶性分子的跨膜转运需要由膜蛋白的介导来完成。其中经载体和通道膜蛋白介导的易化扩散属于被动转运，转运过程本身不需要消耗能量，是物质顺浓度梯度或电位梯度进行的跨膜转运。①经载体易化扩散指葡萄糖、氨基酸、核苷酸等许多重要的营养物质借助载体蛋白顺浓度梯度跨膜转运的过程。②经通道易化扩散指溶液中的Na+、Cl-、Ca2+、K+等带电离子，借助通道蛋白的介导，顺浓度梯度或电位梯度跨膜扩散。通道对离子的导通表现出的开放与关闭两种状态，受膜电位、化学信号和机械刺激等调控，因此，离子通道又分为电压门控通道（细胞膜Na+、K+、Ca2+通道）、化学门控通道（终板膜ACh受体离子通道）和机械门控通道（听毛细胞离子通道）。
（3）主动转运：是由离子泵和转运体膜蛋白介导的消耗能量、逆浓度梯度和电位梯度的跨膜转运，分原发性主动转运和继发性主动转运。
1）原发性主动转运：指细胞直接利用代谢产生的能量将物质（带电离子）逆浓度梯度或电位梯度进行跨膜转运的过程。介导这一过程的膜蛋白为离子泵。在哺乳动物细胞膜上普遍存在的离子泵是钠钾泵，简称钠泵，也称Na+-K+-ATP酶。钠泵每分解1分子ATP可将3个Na+移出胞外，同时将2个K+移入胞内，由此造成细胞内的K+的浓度为细胞外液中的30倍左右，而细胞外液中的Na+的浓度为胞质中10倍左右。钠泵活动的重要生理意义：维持细胞内高K+，是胞质内许多代谢反应所必需的，如核糖体合成蛋白质；膜外高Na+状态，为许多代谢反应正常进行提供必需条件；钠泵活动造成的膜内外Na+和K+的浓度差，是细胞生物电活动产生的前提条件；钠泵活动能维持胞质渗透压和细胞容积的相对稳定；Na+在膜两侧的浓度差是其他许多物质继发性主动转运（如葡萄糖、氨基酸，以及Na+-H+、Na+Ca2+交换等）的动力；钠泵的活动对维持细胞内pH的稳定性也具有重要意义。
2）继发性主动转运：许多物质逆浓度梯度或电位梯度跨膜转运时，所需能量不直接来自ATP分解，而是来自由Na+泵利用分解ATP释放的能量，在膜两侧建立的Na+浓度势能差，这种间接利用ATP能量的主动转运过程称为继发性主动转运。其机制是一种称为转运体的膜蛋白，利用膜两侧Na+浓度梯度完成的跨膜转运。如被转运的物质与Na+都向同一方向运动，称为同向转运，如葡萄糖在小肠黏膜重吸收的Na+-葡萄糖同向转运。如被转运的物质与Na+彼此向相反方向运动，则称为反向转运，如细胞普遍存在的Na+-H+交换和Na+-Ca2+交换。