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物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞?/h2>

閱讀：3647      發(fā)布時間：2020-3-16

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細(xì)胞膜作為一個屏障，使細(xì)胞內(nèi)液成分不*相同于細(xì)胞外液，并保持相對穩(wěn)定。但是，細(xì)胞在進(jìn)行新陳代謝的過程中，需要不斷選擇性地攝入和排出多種多樣的物質(zhì)，這些物質(zhì)的交換是通過細(xì)胞膜有選擇性地進(jìn)行的。物質(zhì)通過細(xì)胞膜的運輸途徑大體是：脂溶性的小分子物質(zhì)，可通過物理擴(kuò)散透過細(xì)胞膜；水溶性的小分子物質(zhì)或離子，需要借助相關(guān)蛋白質(zhì)的介導(dǎo)才能完成跨膜運輸；大分子物質(zhì)或顆粒性物質(zhì)，則通過細(xì)胞膜的整裝轉(zhuǎn)運進(jìn)出細(xì)胞。

現(xiàn)將幾種常見的物質(zhì)跨膜運輸方式分述如下：
(一)被動運輸
在物質(zhì)跨膜運輸過程中，物質(zhì)分子順濃度梯度即從高濃度一側(cè)運輸?shù)降蜐舛纫粋?cè)，稱為被動運輸。被動運輸時，物質(zhì)運輸所需的能量來自高濃度所含的勢能。被動運輸包括簡單擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散兩種。
1.簡單擴(kuò)散
細(xì)胞膜允許一些疏水分子和小而不帶電的極性分子，以簡單擴(kuò)散方式通過細(xì)胞膜，溶質(zhì)分子從高濃度一側(cè)運輸?shù)降蜐舛纫粋?cè)的物理過程，稱為簡單擴(kuò)散。這種方式就像在無風(fēng)的日子，煙囪冒出來的煙會向四周擴(kuò)散一樣。決定簡單擴(kuò)散的主要因素是細(xì)胞內(nèi)外濃度梯度，一般而言，氣體如O2、CO2、N2，以及小而不帶電的極性分子如尿素等，能以簡單擴(kuò)散方式從細(xì)胞膜高濃度一側(cè)擴(kuò)散到低濃度一側(cè)。
2.協(xié)助擴(kuò)散
離子和一些比較大的分子，不能自由地通過細(xì)胞膜，需要通過鑲嵌在細(xì)胞膜上的一些特殊的蛋白質(zhì)協(xié)助它們順濃度梯度進(jìn)行。這叫做協(xié)助擴(kuò)散，如，葡萄糖進(jìn)入紅細(xì)胞就是這種方式。
鑲嵌在細(xì)胞膜上的協(xié)助物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的特殊蛋白質(zhì)稱為載體蛋白。載體蛋白具有以下特點：
(1)專一性：載體蛋白具有與底物(溶質(zhì)分子)特異性結(jié)合的位點，對底物具有高度選擇性，每種載體蛋白能與特定的溶質(zhì)分子結(jié)合，所以每種載體蛋白通常只轉(zhuǎn)運一種類型的分子。
(2)飽和性：由于細(xì)胞膜中載體蛋白的數(shù)量和轉(zhuǎn)運速率有限，當(dāng)被轉(zhuǎn)運的底物濃度增加到一定程度時，載體蛋白都參與了底物的轉(zhuǎn)運，這樣底物的跨膜運輸速度便達(dá)到大值，不再隨底物濃度的增加而增大，這種現(xiàn)象稱為載體蛋白的飽和性。
(二)主動運輸
主動運輸是指細(xì)胞膜通過本身的某種耗能過程，在特殊蛋白質(zhì)的幫助下將物質(zhì)逆濃度梯度跨膜運輸?shù)倪^程。溶液中的分子由低濃度一側(cè)向高濃度一側(cè)運輸，就像舉起重物或推物體沿斜坡上移一樣，必須由外部供給能量。在細(xì)胞膜的主動運輸中，這種能量只能由細(xì)胞代謝供給，這就是主動的含義。
主動運輸普遍存在于動植物和微生物細(xì)胞中，保證了活細(xì)胞能夠按照生命活動的需要，主動選擇和吸收所需要的營養(yǎng)物質(zhì)，排出代謝廢物和對細(xì)胞有害的物質(zhì)。例如，水生植物麗藻的細(xì)胞液中K+濃度比它們生活的池水高1065倍，但是它還能從池水中吸收K+；再如，人紅細(xì)胞中Na+的濃度只有血漿的1/6，它依舊能排出Na+。

(三)胞吞，胞吐
載體蛋白雖然能夠幫助許多離子和小的分子通過細(xì)胞膜，但是，對于一些大分子及一些顆粒性物質(zhì)的跨膜運輸卻是無能為力的，如蛋白質(zhì)、多核苷酸、多糖等?？墒谴蟛糠旨?xì)胞能夠攝入和排出特定的大分子與顆粒性物質(zhì)，這些大分子是怎樣進(jìn)出細(xì)胞的呢?
當(dāng)細(xì)胞攝取大分子或顆粒性物質(zhì)時，首先顆粒性物質(zhì)附著在細(xì)胞膜表面，這部分細(xì)胞膜內(nèi)陷形成小囊，包圍著大分子，然后小囊從細(xì)胞膜上分離下來，形成囊泡，進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部，這種現(xiàn)象叫胞吞。
細(xì)胞需要外排的大分子或顆粒性物質(zhì)，先在細(xì)胞內(nèi)形成囊泡，然后囊泡移動到細(xì)胞膜處，與細(xì)胞膜融合，將大分子排出細(xì)胞，這種現(xiàn)象叫胞吐。如豚鼠胰腺腺泡細(xì)胞核糖體合成分泌蛋白，通過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)加工形成囊泡運輸?shù)礁郀柣w，高爾基體包裝形成囊泡，然后囊泡移動到細(xì)胞膜處，與細(xì)胞膜融合，將分泌蛋白排出細(xì)胞。