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，形成膜內(nèi)部的疏水區(qū)。

　　(3)特點(diǎn)：

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　　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膜蛋白來實(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，是一被動過程。

　　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(簡稱載體，也稱轉(zhuǎn)運(yùn)體)和離子通道(簡稱通道)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)對不同刺激的敏感性，離子通道通�？煞譃榛瘜W(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)時有競爭抑制。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)性主動轉(zhuǎn)運(yùn)：特點(diǎn)是：①在物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)過程中，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)，簡稱鈉泵，也稱Na+-K+ -ATP酶。鈉泵的主要功能包括：①鈉泵活動造成的細(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)性主動轉(zhuǎn)運(yùn)的物質(zhì)提供勢能儲備;④鈉泵活動造成的跨膜濃度梯度，是細(xì)胞發(fā)生電活動的前提條件;⑤鈉泵活動是生電性的，可直接影響膜電位，使膜內(nèi)電位的負(fù)值增大。

　　3)繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運(yùn)：如葡萄糖在小腸黏膜上皮的主動吸收，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)胞本身的活動來完成的，也需要細(xì)胞代謝供能。