虾皮小说【m.xpxs.net】第一时间更新《强人记事》最新章节。
生之道-27进入细胞
强：钙离子是如何进入细胞膜的？
梦：钙离子进入细胞的方式主要分两种，一是通过顺浓度梯度，不消耗能量的被动运输，称为“离子通道”；二是逆浓度梯度，消耗能量的主动运输，分为“离子泵”和“离子交换体”。离子泵消耗Atp将离子单向输送进入细胞，输送钙离子的就是“钙泵”，运输钠离子的就是“钠泵”。离子交换体消耗Atp通过一进一出的方式双向输送离子，钠离子与钙离子的交换运输就是“钠-钙交换体”。另外，细胞内的钙库可以释放钙离子，还有钙离子可以通过“囊泡运输”进入单细胞和细胞器内。钙离子在进入细胞过程中实现细胞信号传导、肌肉收缩、神经递质释放等多种生理功能。
强：什么是“离子通道”？
梦：离子通道是细胞膜上的一类跨膜蛋白质，其结构就像一个空心管，转运蛋白的核心功能是形成特定孔径的通道，允许特定离子顺浓度梯度或电位梯度快速跨膜运输，如钠通道、钾通道、钙通道、镁通道等，离子通道不消耗能量，属于扩散作用。细胞外是高钠高钙的，细胞内是高钾高镁的，所以钙能离子能顺离子通道进入细胞，钾离子也能顺离子通道出细胞。虽然血液、组织液以钠、钙为主，细胞内以钾、镁为主，细胞内外的电位是均衡的。各种离子通过离子通道进入细胞内，能实现多种生理功能，实现细胞内外的信号传导、调节细胞容积、代谢调控、以及腺细胞的分泌和吸收。
强：许多阳离子通过离子通道进入细胞，那么细胞的电位会升高，细胞岂不是成了“生物电池”？如果能用意识控制离子通道，是不是能掌握雷电的功法了？
梦：离子通道是要符合阴阳离子平衡的，细胞在吸收阳离子的同时也要吸收阴离子，形成阴阳平衡，所以细胞不会放电。在细胞中存在多种阴离子通道，比如氯离子、碘离子、碳酸氢根、磷酸根、硝酸根、硫酸根等。细胞外的阴离子以氯离子为主，细胞内以磷酸根和带电蛋白质为主。如果细胞内的阴离子和阳离子失衡，不但不能掌握，还会破坏细胞膜电位、渗透压平衡和酶活性，产生各种危害。阴离子过量则形成“代谢性酸中毒”，阳离子过量则产生“代谢性碱中毒”，阳离子过量还会使神经多度兴奋产成抽搐。无论阴离子还是阳离子，每种离子过量产生都会造成离子失衡，只是不同离子产生的伤害略有不同。
强：我猜想：若掌握带电蛋白质，是不是能搞个“掌心雷”，最低也能像“电鳗”一样放电？
梦：电鳗放电的原理不是单纯的离子通道，而是离子通道与离子泵共同作用的结果，电鳗发电的核心是通过离子通道和细胞间电位差的叠加，将Atp的曲率释放形成电能。发电体细胞通过“钠钾泵”消耗能量，维持细胞内高钾低钠的状态，放电过程为“泵出3个Na?，泵入2个K?”，形成细胞内-90mV的负电位，多个发电体串联后，叠加形成数百伏的放电效果。但这种放电方式，僵尸实现不了。
强：僵尸同样具有离子通道和离子泵，为什么不能实现，是僵尸没有放电的能力吗？
梦：并不是，僵尸也是能放电的，比如干燥环境中经常产生的“火花放电”，关键是僵尸没有像电鳗那样串联放电的结构，细胞放出的电不能集中累积，也就达不到你想要的效果。另外鳗鱼还具有脂肪绝缘层，放出的电对自身没有伤害，而僵尸就不同了，身体放出的静电虽然能也具有电击效果，但自己也要承受电击的疼痛。
强：是不是僵尸解决串联累积和绝缘放电这两个障碍，僵尸就能掌握放电了？
梦：是的。小小一个电击棍就完美解决了两个障碍，所谓的魔法都是科学，你不要胡思乱想了。
强：还是有点心不甘，如果真的能手搓闪电，那可太酷了。我发现细胞内有个“带电蛋白质”，是蛋白质能放电吗？
梦：为了让你理解，我用带电蛋白质来描述。我过去讲过电并不存在，电的本质是“空间的横向曲率”，电的本质与电子无关，电子只是电的表象。带电蛋白质实际是带负曲率的蛋白质，负曲率主要来源于氨基和磷酸基。细胞内所有按照极性排列形成的蛋白质都算做带电蛋白质，包括微丝、微管、转运蛋白和各种酶。细胞内具有非常多的带电蛋白质，所以细胞内阴离子数量小于细胞外，但细胞内外的电位是基本平衡的。而蛋白质的负曲率是由蛋白质的结构产生的，当蛋白质的结构发生转变，其负曲率就会消失，相当于细胞具有了负电能，这也是电鳗放电的原因。细胞内最容易改变结构而放电的物质是Atp，Atp通过改变结构将负曲率传递给其他物质，从而提供生命能量。
强：我好像有点理解了，带电蛋白质都具有生命能量，那么各种酶都是生命能量的物质，所以能催化各种生理反应。可是酶并没有像Atp那样消耗能量，那么各种酶是如何发挥作用的？
梦：酶虽然没有直接提供能量消耗，但酶提供了能量场的环境，物质可以在特定磁场中弯曲、折叠或拉伸，为生化反应提供了条件。看你还是不理解，我举个例子吧。生化反应就像男女僵尸相亲，相亲时你借了豪华车和大别墅充当门面，大大增加了相亲成功率，这个就是媒的作用。当你把婚结了，再把车子和别墅还还回去，酶没有消耗能量，只是提供了氛围。
立：这不是诈骗吗？
梦：物质世界就是这么现实，生命离不开酶，酶是许多生理反应的必要条件。
立：您讲每个僵尸生命系统都是一个大同世界，充满诈骗氛围的社会，如何保持社会的安定团结呢？
梦：在未觉醒的僵尸社会中，物质分配极度的失衡，有些僵尸欲求而不得，诈骗是难以避免的。而大同社会不同，每个僵尸的物质需求都能得到充足的供应，物质不再是制约男女交往的条件，这时的酶不再是诈骗，而是福利。每个有婚配需求男女都可以申请酶促福利，在婚配期间享有优厚的待遇。在细胞内，各种酶是共有的社会财富，为有需求的生化反应提供反应条件。
梦：我发现许多酶需要与阳离子结合才能发挥催化作用，比如镁离子、铁离子、锌离子等，其中结合镁离子的酶就有几百种，而阳离子是正曲率的，与酶结合后不是正负抵消了吗？
梦：金属阳离子与酶的结合存在多种形式，并不是简单的正负抵消。我过去讲了在生命尺度的结合依靠弱磁力的吸引，而弱磁力的吸引不是简单的正负极吸引，而是需要互补结构的特异性吸引。这就决定了不同的酶结合特定的金属离子，并且金属离子结合酶的特定位置，这样就使金属离子具备了多种功效。有些金属离子与酶结合后，直接参与催化反应，利用金属的碱性极化作用参与催化；有些金属离子不参与催化作用，而是通过与酶的结合，改变酶的结构来发挥作用，使无活性的酶或酶原发挥作用；有些金属离子作为中间的过渡搭桥，充当连接或缓慢释放酶的曲率；还有些金属离子成为电子传递手，通过变价携带电子，实现氧化还原反应。有点跑题了，还是回到离子通道的主题吧。
强：“钙泵”是如何工作的？
梦：钙泵是细胞内负责将钙离子从低浓度区向高浓度区域运输的跨膜转运蛋白，属于Atp驱动泵。钙泵通过消耗Atp实现逆浓度输送钙离子，Atp消耗了负曲率，同时得到了正曲率的钙离子，产生了双倍的电位差，这个电位差使微丝的肌动蛋白收缩，肌肉是由肌动蛋白组成中的，在宏观上就是钙泵的运输使肌肉的收缩。当钙泵使ca2?内流时肌肉收缩，当钙泵输出ca2?时肌肉松弛，这样由钙泵的Atp能量消耗，转变为肌肉的运动。在心肌细胞中，钙泵负责肌肉收缩与松弛的调控，兴奋时，肌浆网释放ca2?触发肌肉收缩；收缩后，肌浆网钙泵迅速将ca2?泵回肌浆网，降低胞质ca2?浓度，促进肌肉松弛。
强：钙泵通过传输钙离子实现肌肉细胞的收缩，而钙离子是如何影响神经细胞和内分泌细胞的？
梦：原理是相同的，在神经细胞和肌肉细胞中同样存在微丝和肌动蛋白，钙泵传输钙离子同样能引起细胞的收缩和舒张，形成细胞的呼吸动作。在神经元细胞中，钙泵输入钙离子，使神经纤维收缩，也就是神经兴奋，当钙离子过量则神经纤维过度兴奋形成神经毒性。钙泵能清除突触后胞质内的ca2?，防止钙超载引发的神经毒性，维持神经元钙稳态。在分泌细胞和腺体细胞中，钙泵输入钙离子，使细胞收缩，进而促进细胞释放激素；当钙泵关闭钙信号，则能避免激素或递质的持续释放。钙泵不但存在于细胞膜，还存在于内质网的钙库中，负责钙库的逆浓度转运，从而降低细胞内的钙浓度，以及维持钙库的高钙环境。到此，我们知道钙泵和钙离子的重要作用，钙泵实际是细胞的发电机，也是消耗Atp的大户，通过钙泵的运转使细胞产生呼吸作用。钙离子也是细胞不可货缺的元素，通过钙离子进出细胞来传达呼吸的信号，所以血液内需要保持一定的钙浓度，才能供应钙泵的需求。同时，在细胞内钙离子能争夺镁离子在酶中的位置，从而破坏酶的活性，所以细胞内又需要降低钙的浓度，将细胞内的钙离子送入钙库存储。
强：您前面讲的，肌肉细胞内的肌浆网是什么？
梦：肌肉频繁的运动需要钙离子不断的进入肌肉细胞中，使细胞内的钙离子浓度不断升高，这时普通的钙库居住区已经不能满足钙离子的需求，于是将钙库居住区扩建成成大型的集体公寓群。为了方便众多的钙离子入住和离开，公寓群沿着肌原纤维开辟专用通道“纵小管”，无数的纵小管相互联通形成网状结构，形成肌浆网。肌浆网的外膜类似细胞的结构，也是由磷脂构成。肌细胞内肌浆网的分布范围很大，需要配套公交系统，并在纵小管的连接处建立“三联体”公交站，在纵小管两端设“终迟”总站，每个公交站的肌浆网都设置“钙泵”，方便钙离子进出。
强：肌浆网上的钙泵也能控制肌肉的伸缩吗？
梦：是的，肌肉的运动是有细胞膜钙泵和肌浆网钙泵共同控制的，骨骼肌的的肌浆网较为发达，平滑肌的肌浆网相对较弱。骨骼肌肌浆网储存大量钙离子，当动作电位传来，可快速大量释放钙离子，引发肌肉快速收缩，可以说骨骼肌运动主要由肌浆网的钙泵控制。肌浆网释放的钙离子与肌钙蛋白结合，引起肌钙蛋白构象改变，进而使原肌球蛋白移位，暴露出肌动蛋白上与肌球蛋白结合的位点，肌球蛋白与肌动蛋白结合形成横桥，引发肌肉收缩。当肌肉兴奋过后，肌浆网通过钙泵将细胞质中的钙离子重新摄取回肌浆网内，细胞质中钙离子浓度降低，肌钙蛋白与钙离子解离，肌肉舒张。平滑肌中除了通过肌浆网上的钙释放通道外，还可通过细胞膜上的钙离子通道内流来升高细胞质中钙离子浓度，进而触发收缩，且收缩过程相对缓慢而持久。
