第二章 生理學 細胞的基本功能(一)

一、細胞膜的物質轉運

　　細胞的跨膜物質轉運方式包括單純擴散、經載體和經通道易化擴散、原發性和繼發性主動轉運、出胞和入胞。

	單純擴散	易化擴散	主動轉運
舉例	O2 、 CO2 、 N2 、 NH3 、 H2O 、 乙醇、尿素等的跨膜轉運	葡萄糖進入 RBC 、普通細胞 離子（ K+ 、 Na+ 、 Cl —、 Ca2+ ）	腸及腎小管吸收葡萄糖 Na+ 泵、 Ca2+ 泵、 H+-K+ 泵
移動方向	物質分子或離子從高濃度的一側移向低濃度的一側	物質從高濃度梯度或高電位梯度一側移向低梯度的一側	物質分子或離子從低濃度一側移向高濃度一側
移動過程	無需幫助，自由擴散	需離子通道或載體的幫助	需「泵」的參與
終止條件	達細胞膜兩側濃度相等 或電化學勢差 =0 時停止	達細胞膜兩側濃度相等 或電化學勢差 =0 時停止	受「泵」的控制
能量消耗	不消耗所通過膜的能量 能量來自高濃度本身勢能	不消耗所通過膜的能量 屬於被動轉運	消耗了能量 由膜或膜所屬細胞供給

注意：①葡萄糖的轉運既可通過載體介導的易化擴散，又可通過繼發性主動轉運進行：

　　紅細胞和普通細胞攝取葡萄糖——載體介導的易化擴散；

　　小腸上皮細胞和腎小管上皮吸收葡萄糖——伴隨Na+重吸收的繼發性主動轉運。

　　②水分子透過細胞膜——單純擴散+通道介導的易化擴散。

記憶：①單純擴散在於「簡單」 ——不消耗能量，不需要載體；

　　②易化擴散在於「容易」 ——不消耗能量，但需要載體（或者通道）；

　　③主動轉運在於「主動」 ——需要消耗能量。

　　④繼發性主動轉運在於「繼發」 ——能量是藉助原動力。

　　A．單純擴散

　　B．載體中介的易化擴散

　　C．通道中介的易化擴散

　　D．原發性主動轉運

　　E．繼發性主動轉運

【例題1】1999葡萄糖通過小腸黏膜或腎小管吸收屬於

【例題2】1999葡萄糖通過一般細胞膜屬於

　　A．易化擴散

　　B．主動轉運

　　C．兩者都是

　　D．兩者都不是

【例題3】1992氧由肺泡進入血液

【例題4】1992葡萄糖由血液進入腦細胞

【例題5】1997腸上皮細胞由腸腔吸收葡萄糖，是屬於

　　A．單純擴散

　　B．易化擴散

　　C．主動轉運

　　D．入胞作用

　　E．吞噬

【例題6】1998葡萄糖從細胞外液進入紅細胞內屬於

　　A．單純擴散

　　B．通道介導的易化擴散

　　C．載體介導的易化擴散

　　D．主動轉運

　　E．入胞作用

【例題7】2004與腸黏膜細胞吸收葡萄糖關係密切的轉運過程是

　　A．HCO3—的被動吸收

　　B．Na+的主動吸收

　　C．K+的主動吸收

　　D．Cl—的被動吸收

　　E．Ca2+的主動吸收

1．單純擴散

　　單純擴散的方向及速度取決於：①該物質在細胞膜兩側的濃度差；②膜對該物質的通透性。

2．易化擴散

　　易化擴散是指物質的擴散是在通道或載體幫助下完成的，這些通道或載體是位於細胞膜結構中的一些特殊蛋白質分子。易化擴散是非脂溶性物質的轉運方式之一。

	通道介導的易化擴散	載體介導的易化擴散
介導方式	藉助於通道蛋白質的介導	藉助於載體蛋白質的介導
轉運方向	順濃度梯度或電位梯度進行	順濃度梯度進行
轉運速率	快（ 106 ～ 108 個離子 / 秒）	慢（ 103 ～ 105 個離子 / 秒）
特性	離子通道具有離子選擇性和門控特性	載體與溶質結合有化學結構特異性
特點	①相對特異性，特異性無載體蛋白質高 ②通道的導通有開放和關閉兩種不同狀態 ③無飽和現象	①結構特異性 ②競爭性抑制 ③飽和現象
舉例	帶電離子 K+ 、 Na+ 、 Cl —、 Ca2+ 的快速移動	葡萄糖、胺基酸、核苷酸等進出細胞

3．原發性主動轉運 如鈉泵、鈣泵、H+-K+泵。

　　（1）鈉泵的特點

　　①維持細胞膜內外Na+、K+濃度差。正常時細胞內K+濃度約為細胞外液中的30倍左右，細胞外液中Na+濃度為胞質中的10倍左右（注意：2～5版教材此數據為12倍！）。一個細胞約將它所獲能量的1/3以上用於鈉泵的轉運（注意：2～5版教材此數據為20%～30%！）。

　　②鈉泵是鑲嵌在細胞膜上的脂質雙分子層中的一種特殊蛋白質。

　　③分子本身具有ATP酶的活性，可以分解ATP釋放能量。每分解1分子ATP，可使3個Na+移出胞外，同時使2個K+移入胞內。

　　④鈉泵活動最重要的意義在於建立一種勢能儲備，供細胞的其他耗能過程應用。

　　⑤鈉泵活動能維持胞質滲透壓和細胞容積的相對穩定。

　　⑥鈉泵對維持細胞內pH的穩定具有重要意義。

　　⑦鈉泵形成的膜內、外Na+濃度差也是Na+-Ca2+交換的動力，故對維持Ca2+濃度的穩定起重要作用。

　　⑧Na+在膜兩側濃度差也是其他許多物質繼發性主動轉運的動力（如葡萄糖、胺基酸的主動吸收）。

【例題8】2004細胞膜內外正常Na+和K+濃度差的形成和維持是由於

　　A．膜安靜時K+通透性大

　　B．膜興奮時Na+通透性大

　　C．Na+易化擴散的結果

　　D．膜上Na+泵的作用

　　E．膜上Ca2+泵的作用

【例題9】1998、1996細胞膜內、外，正常的Na+和K+濃度的維持主要是由於

　　A．膜在安靜時對K+的通透性高

　　B．膜在興奮時對Na+的通透性增加

　　C．Na+、K+易化擴散的結果

　　D．膜上Na+-K+泵的作用

　　E．膜上ATP的作用

【例題10】1991鈉泵的生理作用是

　　A．逆濃度差將細胞內的Na+移出膜外，同時將細胞外的K+移入膜內

　　B．阻止水分進入細胞

　　C．建立離子勢能貯備

　　D．是神經、肌肉組織具有興奮性的離子基礎

注意：本題如按5版教材答案為ACD，如按6版生理學，作者認為答案為ABCD。因為6版P14、15，專門講到了「鈉泵」對胞質滲透壓和細胞容積穩定性的影響：P15有原文一句：「如果用鈉泵抑制劑哇巴因將鈉泵活動抑制，則由於漏入胞質的Na+和  Cl—多於從胞質漏出的K+，使胞質的滲透壓升高，於是水進入細胞內，使細胞發生腫脹」。這句話的含義表明：無鈉泵，水分進入細胞內，反過來有鈉泵，水分被阻止於細胞外。原給出的答案也為ACD。

【例題11】2003列關於Na+-K+泵的描述，錯誤的是

　　A．僅分布於可興奮細胞的細胞膜上

　　B．是一種鑲嵌於細胞膜上的蛋白質

　　C．具有分解ATP而獲能的功能

　　D．能不斷將Na+移出細胞膜外，而把K+移入細胞膜內

　　E．對細胞生物電的產生具有重要意義

（2）鈣泵

　　鈣泵主要分布在細胞膜、肌質網或內質網膜。

　　細胞膜鈣泵每分解1分子ATP，可將1個Ca2+由胞質轉運至胞外。

　　肌質網或內質網鈣泵則每分解1分子ATP，可將2個Ca2+由胞質轉運至肌質網或內質網內。

　　鈣泵的主動運轉和Na+-Ca2+交換體的活動，共同使靜息狀態下胞質Ca2+濃度保持為細胞外液的1/10000。這一狀態對維持細胞的正常生理功能具有重要意義。

【例題12】1999下述哪些過程需要細胞本身耗能？

　　A．維持正常的靜息電位

　　B．膜去極化達閾電位時的大量Na+內流

　　C．動作電位復極相中的K+外流

　　D．骨骼肌細胞胞漿中，Ca2+向肌漿網內部的聚集

4．繼發性主動轉運

	原發性主動轉運	繼發性主動轉運
轉運方向	逆濃度梯度或電位梯度	逆濃度梯度或電位梯度
是否耗能	必需消耗能量	必需消耗能量
能量來源	鈉泵分解 ATP 供能 直接利用 ATP 分解供能	來自 Na+ 在膜兩側的濃度勢能差 間接利用鈉泵分解 ATP 的能量
舉例	Na+ 移出胞外 K+ 移入胞內	葡萄糖、胺基酸在小腸和腎小管的吸收 神經末梢在突觸間隙攝取肽類神經遞質 甲狀腺上皮細胞聚碘， Na+-H+ 交換和 Na+-Ca2+ 交換

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