跨膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運的方式有哪些?各有什么特點?
協(xié)助擴散
是指一些非脂溶性的物質(zhì)或水溶性強的物質(zhì),依靠細胞膜上鑲嵌在脂質(zhì)雙分子層中特殊蛋白質(zhì)的“幫助”,順電—化學(xué)梯度擴散的過程。即將本來不能或極難進行的跨膜擴散變得容易進行,所以叫做易化擴散。參與易化擴散的鑲嵌蛋白質(zhì)有兩種類型:一種是載體蛋白質(zhì),另一種是通道蛋白質(zhì)。因而易化擴散可分為兩種
①以載體為中介的易化擴散:載體的作用是在細胞膜的一側(cè)與某物質(zhì)相結(jié)合,再通過本身的變構(gòu)作用將其運往膜的另一側(cè)。以此種方式轉(zhuǎn)運的物質(zhì)是一些小分子的有機物。載體轉(zhuǎn)運有三個主要特點:一個是高度特異性,一種載體只能轉(zhuǎn)運一種物質(zhì),如葡萄糖載體只能轉(zhuǎn)運葡萄糖。另一個是飽和性,即在單位時間內(nèi)的物質(zhì)轉(zhuǎn)運量不能超過某一數(shù)值。第三,競爭抑制性,即結(jié)構(gòu)近似的物質(zhì)可爭奪占有同一種載體、載體優(yōu)先轉(zhuǎn)運濃度較高的物質(zhì)。
②以通道為中介的易化擴散:通道的作用是在一定條件下通過蛋白質(zhì)本身的變構(gòu)作用而在其內(nèi)部形成一個水相孔洞或溝道,使被轉(zhuǎn)運的物質(zhì)得以通過。以此種方式轉(zhuǎn)運的物質(zhì)是一些簡單的離子。
主動運輸
是指物質(zhì)依靠膜上“泵蛋白”的作用,由膜的低濃度一側(cè)向高濃度一側(cè)轉(zhuǎn)運的過程。這是一種耗能過程,所以稱為主動轉(zhuǎn)運。
主動運輸是靠細胞上的一種特殊的鑲嵌蛋白質(zhì)實現(xiàn)的,這種特殊的鑲嵌蛋白質(zhì),稱為泵蛋白質(zhì),簡稱泵。細胞膜上的泵蛋白質(zhì)具有特異性,按其所轉(zhuǎn)運的物質(zhì)種類可分為鈉泵、鉀泵、鈣泵等等。
在不同組織的細胞膜上,各種離子泵的化學(xué)結(jié)構(gòu)雖有差異,但其轉(zhuǎn)運離子的特點基本相同,都是耗氧、耗能量的(能量由ATP提供)。這是主動轉(zhuǎn)運與被動運輸、易化擴散的重要不同點。
入胞和出胞
一些大分子或物質(zhì)團塊的轉(zhuǎn)運,是通過入胞作用和出胞作用來實現(xiàn)的。
①入胞(胞吞):入胞是指物質(zhì)通過細胞膜的運動,從細胞外進入細胞內(nèi)的過程。如果進入的是固體物質(zhì),稱為吞噬;如果是液態(tài)物質(zhì),稱為吞飲。
入胞過程進行時,首先是細胞膜通過細胞膜表面存在的特殊受體辨別要吞入的物質(zhì)。接著是膜和該物質(zhì)接觸,引起膜的形態(tài)和機能的變化。接觸處的膜內(nèi)陷。其周圍的膜形成了突出的偽足并包圍該物質(zhì),然后,偽足相互接觸并發(fā)生膜的融合和斷裂,于是異物和包圍它的一部分細胞膜一起內(nèi)陷而進入細胞內(nèi)。在胞質(zhì)內(nèi),吞噬物與溶酶體接觸融合成一體,溶酶體內(nèi)的水解酶即可將進入的物質(zhì)進行消化。
②出胞(胞吐): 出胞是指物質(zhì)通過細胞膜的運動,從細胞內(nèi)排出到細胞外的過程。它是細胞把代謝產(chǎn)物或腺細胞的分泌物排到細胞外的方式。以腺細胞分泌酶原的過程為例,當(dāng)出胞作用進行時,腺細胞內(nèi)的酶原顆粒逐漸向細胞的頂端靠近。最后酶原顆粒外包裹的膜和細胞膜接觸并融合,在融合處形成小孔,致使酶原顆粒內(nèi)容物放出細胞外。入胞和出胞作用也都是耗能的主動轉(zhuǎn)運過程。
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