二、易化扩散
易化扩散(facilitateddiffusion)是指一些不溶于脂质或在脂质中溶解度很小的物质,在细胞膜结构中特殊蛋白质的协助下,从膜的高浓度一侧向低浓度一侧扩散过程。根据参与蛋白质的不同,易化扩散可分为由载体介导和由通道介导两种不同类型。
1.载体介导的易化扩散这种易化扩散又称载体转运,是由细胞膜中的特殊载体蛋白协助完成的。载体蛋白上存在与某物质的结合位点,当载体蛋白在膜的一侧与某物质结合后,可通过自身构象变化,使结合位点转向膜的另一侧,从而完成该物质的跨膜转运。葡萄糖、氨基酸顺浓度差的跨膜转运就属于这种类型的易化扩散。这种跨膜转运的特征如下。①结构特异性:即每种载体蛋白只能转运某种特定的物质。例如,在同样浓度差的情况下,右旋葡萄糖的跨膜通量大大超过左旋葡萄糖(人体内可利用的糖类都是右旋的)。②饱和现象:在一定范围内,载体转运量一般与膜两侧被转运物质的浓度差成正比。随着膜一侧物质浓度的增加,物质的转运量随之增加,但当膜一侧的物质浓度增加超过一定限度时,该物质的转运量就不再增加,这一现象称为饱和现象。这是由于载体蛋白数目或每一载体分子上的结合位点的数目是有限的,超过了这个限度,载运量不再随溶质浓度增加而增大。③竞争性抑制:如果某一载体对结构类似的A、B两种物质都有转运能力,那么A物质增加会减弱它对B物质的转运能力,这是因为有一定数量的结合位点被A竞争性占据的结果。
2.通道介导的易化扩散这种转运又称通道转运。体液中的带电离子,如Na+、Ca2+、Cl-等跨膜转运须通过纵贯脂双层的、中央带有亲水性孔道的膜蛋白来实现。K+、这种能使离子跨过膜屏障进行转运的蛋白质孔道称为离子通道(ionchannel)。离子通道的共同特征如下。①离子选择性:是指每种通道都对一种或几种离子具有较高的通透能力,而对其他的离子通透性很小或不通透。通道对离子的选择取决于通道开放时该水性孔道的几何大小和孔道壁的带电状况。由于通道有各自的离子选择性,故分别被命名为Na+通道、K+通道、Ca2+通道等。②离子转运速度快:每秒钟通过的离子可达106~108个分子。③离子通道的门控性:在不同的条件下,通道蛋白可处于不同的构型或功能状态,表现为开放或关闭,这种通道的开放或关闭现象称为门控。根据通道门控的控制因素不同,通道可分为三类:一是电压门控通道(voltage-gatedchannel),它们在膜去极化到一定电位时开放,因此也称为电压依从性离子通道,如神经元上的Na+通道。二是化学门控通道(chemically-gatedchannel),受膜环境中某些化学物质(这类化学物质主要来自细胞外液,如激素、递质等)的影响而开放,如肌细胞膜上的各种离子通道。三是机械门控通道(mechanically-gatedchannel),当膜的局部受牵拉变形时被激活,如触觉的神经末梢、听觉的毛细胞、血管壁上的内皮细胞及骨骼肌细胞等都存在这类通道。(https://www.daowen.com)
由于单纯扩散和易化扩散转运物质时,动力来自膜两侧存在的浓度差或电位差所含的势能,不需要细胞代谢提供能量,故将它们称为被动转运(passivetransport)。膜两侧存在的浓度差、电位差合称为电化学梯度,被动转运是顺电化学梯度进行物质转运的。