【伦语嘉音】细胞是生态健康的摇篮(二)

物质是怎样通过细胞膜出入细胞的呢?

在认识细胞膜的化学组成和分子结构之前,已发现细胞膜具有以下生理和物理性质:

1、细胞膜对水有很高的透性,它的透过速度大大快于其他的溶质分子。

2、细胞膜对脂溶性物质具有优先的透性。

3、细胞膜对电的阻力大。

4、细胞膜表面存在很低的张力。

5、生理PH下,膜表面带负电荷,但它有两性的性质,在外界的PH影响下,膜表面的电荷可发生改变。

6、细胞膜常可被脂类溶剂和蛋白酶处理后溶解。

可见,细胞膜的流动镶嵌模型在解释膜的性质时是成功的。


物质通过细胞膜出入细胞的方式主要有三种:

第一种方式是被选择吸收的物质从高浓度的一边通过细胞膜到达低浓度的一边,这种物质出入细胞的方式叫做自由扩散。例如,氧气、二氧化碳、甘油等物质,由高浓度一边通过细胞膜向低浓度一边扩散。

第二种方式与自由扩散很相似,所不同的是必须有载体蛋白质来协助完成。在进行物质交换时,载体先与被选择吸收的离子或其他物质相结合(如同把货物装在船上一样),然后通过细胞膜,在细胞膜的另一侧把离子或其他物质释放出来。由于有载体的协助,能够从高浓度的一边运输到低浓度的一边,这种物质出入细胞的方式叫做协助扩散。例如,在红细胞的细胞膜上有一种蛋白质分子,它是葡萄糖的载体,能够携带葡萄糖通过细胞膜而进入细胞的内部。

第三种方式,也必须有载体的协助,但是,它与协助扩散有所不同,这就是被选择吸收的物质是从低浓度的一边运输到高浓度的一边。例如,人的红细胞中钾离子的浓度比血浆中钾离子的浓度要高出30倍,而红细胞中钠离子的浓度低6倍。可见,红细胞具有不断地积累钾离子的能力,以致不会使细胞膜内外的钾离子和钠离子的浓度达到平衡。因为这种物质出入细胞的方式,一般是物质从低浓度一边运输到高浓度一边,所以,需要消耗细胞内新陈代谢释放的能量。这种方式能够保证细胞按照生命活动的需要,主动地选择吸收所需要的营养物质,排出新陈代谢作用的废物和对细胞有害的物质。因此,这种物质出入细胞的方式叫做主动运输。可见,主动运输对于活细胞完成各项生命活动有非常重要的作用。

上面讲述的物质通过细胞膜出入细胞的三种方式,可以说明细胞膜是一种选择透过性膜。这种膜可以让水分子自由通过,细胞要选择吸收的离子和小分子也可以通过,而其他的离子、小分子、和大分子则不能通过。

在细胞膜以内、细胞核以外的原生质,叫做细胞质。细胞质内呈液态的部分是基质,在基质中有线粒体、质体、内质网、核糖体、高尔基体和中心体等细胞器。每种细胞器各有一定的结构和功能。

生命各系统包括生态水平、个体水平、细胞水平和分子水平。生态系统中的生产者从非生物的物质和能量环境中获取能量,把无机物合成有机物,为生态系统中生物的生命活动提供物质能量来源;分解者把动植物遗体遗物中的有机物分解成无机物,重新释放入非生物的物质和能量环境中,为生产者继续“生产”有机物提供原料;而消费者则起到加速这一物质转化和能量流动过程的作用,使生态系统展现更旺盛的生机。这四种成分共同工作,使整个生态系统的物质得到循环,并使太阳的能量获得新的意义。

生物个体本身又是一个整体。个体通过各大系统协调工作,通过消化系统、呼吸系统、循环系统、排泄系统实现营养的吸收,利用及废物的排出;通过生殖系统实现个体更新;通过神经系统,内分泌系统及免疫系统实现整体内在的协调工作,并使个体与环境保持相应的协调。

一个细胞也是一个相对独立的整体,细胞膜保护细胞内的结构,并控制细胞内外的物质信息交流:细胞核调控着细胞的生理状态,并实现细胞的更新;细胞质为生命复杂的生理活动提供了广阔的活动空间,细胞质中细胞器的分化更是体现了与生命更高系统层次相似的功能。

此外,蛋白质分子建构起生命的大厦,核酸分子控制着大厦的结构和功能并使得更新,糖类分子则为这些活动提供能量——在生命各个系统层次,生命都体现出惊人的协调性和统一性,这在人工制造的工业世界中是根本不可能被看到的奇迹。距离笛卡尔提出“动物是机器”和拉美特利提出“人是机器”的论点不过两三百年,机器和生命结构的巨大差别就不断地被发现,而且也不断的发现,生命的结构和功能是任何人造机器所不能相比的。

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