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【转载】葡萄糖的协助扩散  

2013-06-12 12:26:25|  分类: 1膜与运输 |  标签: |举报 |字号 订阅

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1、葡萄糖进入骨骼肌细胞内的运输方式是什么?

葡萄糖可通过载体蛋白进行协助扩散进入骨骼肌细胞和脂肪细胞。运输葡萄糖的载体蛋白(即GLUT)主要是通过构型的变化将葡萄糖运输到细胞内。运输葡萄糖的载体蛋白有两种构型,一种构型朝向细胞表面暴露出与葡萄糖的结合位点,当有葡萄糖与其结合时,运输蛋白的构型发生变化,这样与葡萄糖结合的位点朝向细胞质面,此时葡萄糖与运输蛋白的结合力和亲和力减低,从而被释放到细胞质中。当葡糖糖被释放后,运输蛋白又恢复到原来的构型,进行下一轮循环(如下图)。

葡萄糖的协助扩散 - 冰河 - 冰河

 

2、骨骼肌细胞和脂肪细胞如何控制葡萄糖协助扩散进入细胞的速度?

细胞对葡萄糖的摄取受胰岛素的调节。肌细胞和脂肪细胞具有GLUT的异构体GLUT4,在胰岛素浓度低的时候,细胞表面只有很少的GLUT4,但细胞质的膜泡中有大量的GLUT4存在。当血液中葡萄糖的浓度升高时,胰岛素的水平也随之提高,胰岛素作用于靶细胞,使膜泡中的GLUT4转移到细胞膜中,增加GLUT4在细胞膜中的数量,加快运输速度。

3、葡萄糖跨膜运输的方式有哪些?

葡萄糖除了以协助扩散方式进入细胞外,还以主动运输的方式进行。和高中教材介绍的ATP—驱动泵供能的主动运输不同的是:葡萄糖的主动运输不直接消耗ATP水解提供的能量,而是借助于Na+-K+泵排出的Na+所产生的电化学梯度使物质进入细胞,具体过程见图5:

物质的跨膜运输及其实例(转) - 蒋迎仙 - 蒋老师的生物课堂内外

由上图可以看出,运载葡萄糖的载体有两个结合位点,这两个位点都位于膜的外侧,它们分别与葡萄糖和Na+结合,由于Na+-K+泵的作用,使得Na+在膜外的浓度高于膜内,这样就形成了浓度梯度(电化学梯度),借助于Na+的浓度梯度(电化学梯度)的作用,载体蛋白的构象发生变化,葡萄糖分子由膜外的低浓度环境进入膜内的高浓度环境,因此,这种运输也称为伴随运输。

 这种伴随运载发生时需要两个重要的条件,一是浓度梯度,Na+是顺浓度梯度,而葡萄糖分子是逆浓度梯度。理解这种运输不能简单地认为不需要ATP提供的能量,首先Na+的顺浓度梯度(电化学梯度)就具有势能,而这种势能又是Na+-K+泵消耗ATP造成的,因此,这种运输也属于主动运输。二是不同的物质对载体不同部位的亲和力,简单地说,Na+和葡萄糖分子在膜外与载体的结合位点的亲和力强,当载体的构象发生改变后,这种亲和力就会变弱,从而导致两种物质进入胞内。 

4、如何界定葡萄糖跨膜运输的方式?

通过以上的分析可见,葡萄糖以何种方式进出细胞关键在葡萄糖以何种载体结合,诱发后继的变化。细胞是最基本的生命系统,具有一定的自我调适能力。对葡萄糖的运输而言,细胞主要通过调适细胞膜载体的类型、数量和朝向来达到结构和功能的完美统一。如葡萄糖被吸收进入小肠上皮细胞的方式是主动运输,即与Na+的协同运输,具体情况是,顺浓度梯度每进入细胞膜2个 Na+就可以逆浓度梯度带进1个葡萄糖分子(见图6);由于主动运输的原因,上皮细胞的葡萄糖浓度明显大于组织液中的葡萄糖浓度,因此,葡萄糖分子又以协助扩散的方式通过上肠上皮细胞膜进入到组织液中(见图6)。 

物质的跨膜运输及其实例(转) - 蒋迎仙 - 蒋老师的生物课堂内外

 参考文献:

问题1和2参见 王金发《细胞生物学》P111-112

问题3和4参见 吴成军的《物质的跨膜运输及其实例》一文

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