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水分子怎样通过生物膜  

2011-02-22 14:10:06|  分类: 杂记 |  标签: |举报 |字号 订阅

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    非极性的小分子如O2、CO2、N2可以很快透过人工脂双层;不带电荷的极性小分子,如水、尿素、甘油等也可以透过人工脂双层,但是速度较慢;分子量略大一点的葡萄糖、蔗糖则很难透过;而膜对带电荷的物质如H+Na+K+ClHCO3是高度不通透的

水分子怎样通过生物膜

    具有极性的水分子容易透过是因水分子小,可通过由膜脂运动而产生的间隙。
    长期以来, 普遍认为细胞内外的水分子是以简单扩散的方式透过脂双层膜。后来发现某些细胞在低渗溶液中对水的通透性很高,很难以简单扩散来解释。如将红细胞移入低渗溶 液后,很快吸水膨胀而溶血,而水生动物的卵母细胞在低渗溶液不膨胀。因此,人们推测水的跨膜转运除了简单扩散外,还存在某种特殊的机制,并提出了水通道的 概念。
    1988年美国科学家P.Agre从人的细胞膜中成功地分离出一种具有通透水分功能的内在蛋白,称为水通道蛋白(water channel protein)或水孔蛋白(aquaporins,AQPs),证实了人们的推测。后来又证实在植物的细胞膜及液泡膜上也有水通道蛋白的存在。P.Agre因此与研究离子通道的美国科学家R.Mackinon分享了2003年诺贝尔化学奖。
    水通道蛋白不具有“水泵”功能,其作用是通过减小水越膜运动的阻力而使细胞间水分迁移的速率加快。水通道蛋白的嵌入使生物膜对水的通透能力大大提高,因此可以通过改变水孔蛋白的活性和调节水孔蛋白在膜上的丰度两种途径来调节膜对水的通透能力。

    综上所述,水分子通过生物膜的方式实际上有两种:透过脂双层的简单扩散(自由扩散)和由水通道蛋白介导的易化扩散(协助扩散),前者是单个水分子穿过脂双 层,速度较慢;后者是微量的水分子流通过由完整膜蛋白形成的水分子选择性孔道,速度要快得多。 

   

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