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鈉與鉀是如何調(diào)整細(xì)胞內(nèi)外信號(hào)狀態(tài)的?


實(shí)驗(yàn)室k / 2019-01-16

       人類體內(nèi)共有60萬億個(gè)細(xì)胞,而每個(gè)細(xì)胞中都含有大量的鉀。細(xì)胞外側(cè)有淋巴液和血液,這兩種液體中含有大量鈉,所以血的味道是咸的。

       當(dāng)然,我們體內(nèi)的鈉與鉀并非處于金屬狀態(tài),而是能溶于水的離子。這兩種元素為了釋放最外層軌道的那個(gè)電子,都會(huì)變成+1價(jià)的陽離子。

       細(xì)胞膜上有專供鈉離子通過的小孔,也有專供鉀離子通過的小孔。無論是肌肉細(xì)胞還是神經(jīng)細(xì)胞,接到信號(hào)后會(huì)先打開針對(duì)鈉離子的小孔,于是細(xì)胞外的鈉離子就蜂擁而入。

       當(dāng)+1價(jià)的鈉離子進(jìn)入細(xì)胞后,細(xì)胞內(nèi)部的電位就由負(fù)轉(zhuǎn)正。與此同時(shí),細(xì)胞外側(cè)的陽離子變少,電位由正轉(zhuǎn)負(fù)。小孔一開,細(xì)胞內(nèi)外的環(huán)境就這么逆轉(zhuǎn)了。

       這個(gè)時(shí)候,肌肉會(huì)自動(dòng)收縮,神經(jīng)則會(huì)傳導(dǎo)脈沖。換言之,鈉離子從細(xì)胞外側(cè)移動(dòng)到內(nèi)側(cè)后,肌肉與神經(jīng)就被激活了。

       但肌肉細(xì)胞和神經(jīng)細(xì)胞還得恢復(fù)原狀,它們可不是一次性用品。細(xì)胞內(nèi)外的狀態(tài)必須立刻切換回來,否則這兩種細(xì)胞就不能完成下一個(gè)工作。在這個(gè)關(guān)鍵時(shí)刻,鉀就要發(fā)揮神力了。

       鈉離子進(jìn)入細(xì)胞,使細(xì)胞內(nèi)部電位變正后,細(xì)胞膜上專供鉀離子出入的小孔就會(huì)開啟。細(xì)胞內(nèi)的鉀離子濃度較高,它會(huì)通過這些小孔流向細(xì)胞外。鉀離子也是+1價(jià)的陽離子,它們出去后,細(xì)胞內(nèi)的電位恢復(fù)為負(fù),細(xì)胞外的電位恢復(fù)為正。如此一來,肌肉細(xì)胞與神經(jīng)細(xì)胞就能為下一波刺激做好充分的準(zhǔn)備。

       總之,肌肉和神經(jīng)的運(yùn)作離不開鈉與鉀的進(jìn)進(jìn)出出。

       鈉與鉀在元素周期表上是上下相鄰的,因此它們的元素性質(zhì)很相似,只是大小稍有不同。生物在細(xì)胞膜上進(jìn)化出了專供這兩種離子通過的小孔,而構(gòu)成這兩種小孔的蛋白質(zhì)也非常相似。

       鈉與鉀兩者之間“似像非像”。宇宙中存在這樣一對(duì)元素,實(shí)為動(dòng)物之幸。


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