细胞膜的被动转运功能

二、细胞膜的被动转运功能

细胞膜的被动转运包括简单扩散、易化扩散和渗透等不同的形式。脂溶性的物质通过简单扩散的方式越膜运动,非脂溶性的物质则通过易化扩散方式越膜运动。

(一)简单扩散

脂溶性物质(乙醚、氯仿、类固醇激素等)或不带电荷的极性小分子物(O2、CO2和尿素等)可直接由高浓度一侧经膜向低浓度一侧扩散,称为简单扩散(simple diffusion)。单位时间内某物质进出细胞的量,取决于膜允许其通过的能力,即膜的通透性(permeability),以及该物质在膜两侧的浓度差。

(二)易化扩散

易化扩散(facilitated diffusion)是指非脂溶性物质进出细胞时,在细胞膜特殊蛋白质的帮助下,从膜的高浓度侧向低浓度侧的转运过程。易化扩散有以“载体”(carrier)和以“通道”(channel)为中介的两种类型。Na、K、Ca2+等顺浓度差越膜转运是以“通道”为中介。通道的特异性不如载体高,如心肌细胞膜上的Ca2+通道亦允许Na通过。根据引起通道开放和关闭的条件不同,目前将不同的细胞膜上的通道分为电压门控性、化学门控性和机械门控性通道(见细胞膜上的离子通道和膜电流)。葡萄糖和氨基酸等的越膜转运是在“载体”的帮助下进行的。一般来说,一种载体只能特异地转运某种物质,亦有一种载体对结构类似的两种物质具有转运能力。载体转运具有以下三个特点。①特异性。载体的结合位点只能选择性地与其相对应的物质结合。②饱和现象。膜两侧物质的浓度差达到一定程度后,扩散量不会再随浓度差的增加而增大,因为载体和载体上结合位点的数量都是有限的。③竞争性抑制。如果一种载体可同时运载A和B两种物质,且物质通过细胞膜的总量又是一定的,那么A物质扩散量增多时,B物质的扩散量就会减少。竞争性抑制在临床用药中具有实用意义,如丙磺舒和青霉素,在肾小管处的分泌表现为竞争性抑制,用青霉素抗感染治疗的同时使用丙磺舒,可延长青霉素的作用时间。(https://www.daowen.com)

(三)渗透

当细胞膜两侧溶液的渗透压不同时,溶剂分子便由渗透压低的一侧向渗透压高的一侧移动,这种物质转运方式叫渗透(osmosis)。消化管黏膜上皮细胞对水的吸收和肾小管上皮细胞对水的重吸收就是通过这种方式。

综上所述,细胞膜上存在的两种转运方式,对不同的物质发挥着转运功能,体内的某些物质可通过两种方式发生越膜运动。例如,参与神经和肌细胞电活动的K外流和Na内流是以“通道”为中介的易化扩散,在兴奋后,则通过Na泵的活动将细胞内的Na泵出,细胞外的K泵入。在使膜内外的Na、K浓度恢复正常的同时,形成膜内高K和膜外高Na的状态,为Na和K的越膜运动积蓄势能。

总之,通过两种转运方式的共同作用,使细胞获得代谢所需原料的同时排出了代谢产物,进而保持了细胞内微环境理化性质的相对稳定,使细胞内各种代谢和生理功能活动得以正常进行。