钠钾泵、载体、通道蛋白

钠钾泵、载体、通道蛋白 活细胞最基本的特征是新陈代谢。每一种活细胞每时每刻都在与内环境进行物质交换，它们所需要的物质不仅种类繁多、性质各异，而且大多数是不溶于脂质的，或者是水溶性大于脂溶性的。而构成细胞膜的基本骨架又是磷脂双分子层，那么能够直接穿过脂质层出入细胞的物质极少，而大多数物质的分子或离子进出细胞都与细胞膜的结构、特性及其他因素有关。 不同种类的细胞膜上蛋白质种类不同，通透性也各异，而且不同的分子或离子直径大小不同，性质也不同，所以细胞允许它们通透的情况也不一样，进出的方式也不同。一般有自由扩散、协助扩散和主动运输三种方式。不同的进出方式有相同或不同的影响因素。 一(物质浓度的影响作用 通过自由扩散和协助扩散进出细胞的物质，主要影响因素就是细胞膜内外溶质分子或离子数量差，尤其是自由扩散，只要两边浓度不一样就会从高浓度一边向低浓度一边扩散。如O2、H2O等。协助扩散还有其他影响因素。 二(载体、通道、离子泵的影响作用 载体、通道、离子泵主要影响协助扩散和主动运输，尤其是主动运输，它们与细胞膜上的蛋白质有关。膜内的各种蛋白质分子具有不同结构和功能，生物膜的功能在很大程度上决定于这些蛋白质分子。如物质交换、能量的转移、信息传递等。因为构成膜的蛋白质分子大都可以运动，且只局限同一分子层内作横向运动，这样即完成了物质交换，又保持了某结构的稳定性。 1( 载体蛋白质的作用 协助扩散和主动运输都必须载体蛋白质来运载物质。载体的功能与其本身的结构有很大的关系。 (1)高度特异性。就是载体具有专一性。如同样浓度的葡萄糖，左旋结构的比右旋结构的容易进入细胞。说明载体有结构的特异性。 (2)有饱和现象。一般运输的数量与浓度成正比，但当浓度超过一定限度时运输不再增加，说明载体的数量有限。 (3)竞争性。两种物质的结构如果相似，它们会竞相与载体结合，甲多结合一个，乙就少结合一个。 2(通道蛋白的作用 通道蛋白是肽链因折叠而形成的球形蛋白质分子，整个球体面有疏水性，与周围脂质相吸引，结合紧密。而折叠时中间形成亲水孔洞，这一孔洞就会成为沟通膜两侧的水相通路，水及水中的物质将沿这一孔洞出入细胞，在细胞膜中起通道 作用，但通道的开放还要受一定的机制调节。 3(离子泵的作用 离子泵在细胞膜中很多，最普遍的要算钠—钾离子泵，它能始终保持膜内高K+、、膜外高Na+ 状态。原因是:钠—钾离子泵能够在消耗能量的情况下，逆浓度梯度把膜内的Na+移出膜外，把膜外的K+、移入膜内，分子生物学家研究证明:钠—钾离子泵实际上就是镶嵌在膜内的一种特殊的蛋白质，她除了有物质运转功能外，本身还具有酶的活性。她的启动和活动强度显然与膜内高K+，膜外高Na+有关。 二(能量的影响作用 1(势能的作用 以分子本身势能为动力转运的物质多见于自由扩散和协自由扩散。有人说:“自由扩散和协助扩散是不消耗能量的”。其实不然，根据运动学原理，溶液中的一切分子或离子都处在不断热运动之中，即分子本身存在势能。势能大小一方面决定于溶液浓度。我们平常所说的不消耗能量只是指分子势能以外的能量罢了，正如物体从高处自由下落一样，能量来源于物体所具有的势能，而不需要施加外力。 2( ATP—泵的作用 各种离子泵也具有酶的活性，它可以分解细胞提供的ATP，并利用释放的能量进行各种物质的主动运转。以广泛存在于膜内的钠泵为例，它能把细胞代谢所或得的能量的20,30%用于钠泵的运转。主要是它能够建立一种势能贮备，供细胞的其他耗能过程利用。多见于一些非离子性物质，如葡萄糖、氨基酸等营养物质的吸收过程。科学家们研究还发现，这些过程的进行经常伴有Na+的进入，没有Na+由高浓度膜外进入膜内，就不会出现葡萄糖逆浓度梯度进入膜内，即使运载的载体很多。这里所需能量不是直接来自ATP 的分解。而是来自膜内外Na+的势能差，但造成这种势能差的钠泵活动是要分解ATP的，这实际上就是一种势能的贮备过程，即能量间接来自ATP，这符合能量的守恒定律。 3(电势能的作用 细胞膜在安静状态时，膜两侧存在一定的点位差，这种电位差一般能维持平衡状态。而离子泵、载体等的活动会造成膜内、外离子的分布不均，从而打破原有的平衡，造成膜对某些离子通透性改变，使离子会大量出入细胞以恢复原有的平衡状态。 总之，物质出入细胞是一种极其复杂的生理活动，完成它不是某一种因素所能左右的，而是在多种因素共同作用下完成的。