生理学笔记——第二章细胞的基本功能

一、细胞膜的基本结构——液体镶嵌模型

该模型的基本内容是:以液体脂质双分子层为基础框架，其中嵌入了具有不同生理功能的蛋白质分子，并连接了一些寡糖和多糖链。

特点:

(1)脂膜不是静态的，而是动态的、流动的。

(2)细胞膜两边不对称，因为两边的膜蛋白不一样，两边的脂质分子也不完全一样。

(3)连接细胞膜的糖链主要起到细胞间“识别”的作用。

(4)膜蛋白具有多种不同的功能，如载体蛋白、通道蛋白、离子泵等。，起到旋转物质的作用。这些膜蛋白主要以螺旋或球形蛋白的形式存在，以多种不同的形式嵌入脂双层中，如膜的内侧、外侧、整个脂双层。

(5)大部分细胞膜糖*暴露在膜外，可用作其细胞或其结合蛋白的特异性标记。

二、细胞膜的物质运输功能

物质进出细胞都要经过细胞膜，细胞膜的特殊结构决定了不同物质通过细胞的难度。比如细胞膜的支架是脂质分子的双层，它们之间没有大的空间隙。所以只有溶于脂质的小分子才能自由通过细胞膜，细胞膜对物质质量的通过量是由细胞膜的流动性决定的。脂溶性物质必须依靠细胞膜上特殊膜蛋白的帮助才能进出细胞。

物质通过细胞膜的运输有以下几种形式:

(1)被动转运:包括简单扩散和促进扩散。

1.是指小分子脂溶性物质通过细胞膜从高浓度的一侧转运到低浓度的另一侧的过程。跨膜扩散最大程度上取决于膜两侧物质的浓度梯度和膜对物质的渗透性。单纯的扩散并不消耗物质运输时的能量，其能量来源于高浓度本身所包含的势能。

2.易化扩散:指非脂溶性小分子物质在特殊膜蛋白的帮助下，通过细胞膜从高浓度侧向低浓度侧移动的过程。参与易扩散的膜蛋白包括载体蛋白和通道蛋白。

载体介导的易化扩散的特点是:竞争性抑制；(2)饱和现象；(3)结构特异性。通道介导的易化扩散的特点是:相对特异性；(2)无饱和现象；(3)通道有两种不同的功能状态:“打开”和“关闭”。

(2)主动运输，包括初级主动运输和次级主动运输。

主动转运是指细胞消耗能量将物质从膜的低浓度侧转运到高浓度侧的过程。主动运输的特点是:(1)在物质运输过程中，细胞消耗能量；(2)逆电化学梯度进行物质运输；(3)运输的物质是小分子；(4)一级主动转运主要是通过离子泵传递离子，二级主动转运是指离子泵储存势能完成其他物质逆向浓缩的跨膜转运。

最常见的离子泵转运是细胞膜上的钠泵(Na+ -K+泵)，其生理功能和特点如下:

(1)钠泵是细胞膜上的一种内源性蛋白质，由一个催化亚单位和一个调节亚单位组成。催化亚单位具有与Na+和ATP的结合点，并具有ATP酶活性。

(2)其作用是逆转浓度差，将Na+移出细胞膜，同时将K+移出细胞进入膜内。

(3)与静息电位的维持有关。

(4)离子势能储备的建立:分解的ATP将三个Na+移出膜外，两个K+移入膜内，从而建立离子势能储备，参与各种生理功能，维持细胞电位稳定。

(5)神经和肌肉组织的离子基础可以被激发。

(3)胞吐和胞吞。(两者都是耗能过程)

胞吐是指某些大分子物质或物质团从细胞中排出的过程，主要见于细胞的分泌活动。细胞进入是指细胞外的一些物质进入细胞的过程。受体介导的内吞作用称为细胞膜外特定分子与受体结合引起的内吞作用。

记忆点:(1)小分子脂溶性物质可以自由穿过脂双层，因此可以在细胞两侧自由铺展。扩散的方向取决于两侧的浓度，总是从浓度高的一侧向浓度低的一侧扩散。这种传输模式被称为简单扩散。在正常的体液因子中，只有O2、CO2和NH3以这种方式跨膜转运。此外，一些小分子药物可以通过简单的扩散进行转运。

(2)非脂溶性小分子物质从高浓度向低浓度转运时不需要消耗能量，属于被动转运，但转运依靠细胞膜上特殊结构的“帮助”。因此，易化扩散可以理解为“帮助扩散”。哪些结构起到了“帮助”的作用？——细胞膜蛋白，可以作为载体将物质从高浓度“回”到低浓度，或者作为通道。打开时允许物质通过，关闭时不允许物质通过。体液中的离子物质是通过通道转运的，而一些有机小分子，如葡萄糖、氨基酸等则是通过载体转运的。至于载体和通道转运的特性，只需要知道载体转运具有高度的特异性和竞争抑制性即可。

(3)非脂溶性小分子物质从低浓度向高浓度转运时需要消耗能量，称为主动转运。体液中某些离子如Na+、K+、Ca2+和H+的主动转运依赖于细胞膜上相应的离子泵。离子泵是一种特殊的膜蛋白，具有相应离子的结合位点和ATP酶的活性。它能分解ATP释放能量，并利用能量为自己运输离子，所以离子泵完成的运输称为初级主动运输。体液中一些小分子有机物的主动转运，如葡萄糖、氨基酸等，属于次级主动转运。它依靠离子泵来输送相应的离子，进而形成细胞内外的离子浓度差。此时，离子容易从高浓度侧扩散到低浓度侧，同时有机小分子从低浓度侧耦合到高浓度侧。肠上皮细胞和肾小管上皮细胞对葡萄糖的吸收属于这种次级主动转运。

(4)胞吐和胞吞是大分子物质或团状物质进出细胞的途径。内分泌细胞分泌激素，神经细胞分泌递质，属于胞吐作用。上皮细胞和免疫细胞对异物的吞噬作用属于胞吞作用。