7.6 Membrane permeability

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详细内容

Cell membranes 是 selective barrier。

可较容易通过：

gases: O2, CO2, N2。
一些 small uncharged polar molecules，如 water、urea、ethanol，部分或完全可通过。

通常不能直接通过：

large uncharged polar molecules，如 glucose/fructose。
ions，如 K+, Na+, Cl-, HCO3-。
charged polar molecules，如 ATP、amino acids、G6P。

因此细胞需要 membrane proteins：

passive pores/channels。
active transporters。

膜性质由 lipid composition 决定，包括 fluidity、curvature、melting/transition temperature。

深入讲解

lipid bilayer 的核心是 hydrophobic interior，因此 permeability 取决于 solute 的大小、极性和电荷。小的非极性气体容易通过；大 polar molecules 和 ions 不能有效穿过，因为把电荷或强水合壳带入疏水 core 代价很高。

selective permeability 让细胞能控制 internal composition。channels 允许特定 ions/passive flow；transporters 可利用 concentration gradient 或 energy 做 active transport。membrane proteins 因此是“选择性城门”。

原文小点逐条解释

原文小点： gases: O2, CO2, N2。
- 讲解： 这个小点是在判断 membrane permeability；大小、极性和电荷决定能否穿过 hydrophobic bilayer core。
原文小点： 一些 small uncharged polar molecules，如 water、urea、ethanol，部分或完全可通过。
- 讲解： 这个小点是在判断 membrane permeability；大小、极性和电荷决定能否穿过 hydrophobic bilayer core。
原文小点： large uncharged polar molecules，如 glucose/fructose。
- 讲解： 这个小点是在判断 membrane permeability；大小、极性和电荷决定能否穿过 hydrophobic bilayer core。
原文小点： ions，如 K+, Na+, Cl-, HCO3-。
- 讲解： 这个小点是在判断 membrane permeability；大小、极性和电荷决定能否穿过 hydrophobic bilayer core。
原文小点： charged polar molecules，如 ATP、amino acids、G6P。
- 讲解： 这个小点是在判断 membrane permeability；大小、极性和电荷决定能否穿过 hydrophobic bilayer core。
原文小点： passive pores/channels。
- 讲解： 这个小点是在判断 membrane permeability；大小、极性和电荷决定能否穿过 hydrophobic bilayer core。
原文小点： active transporters。
- 讲解： 这个小点是在判断 membrane permeability；大小、极性和电荷决定能否穿过 hydrophobic bilayer core。

做题和复习时怎么用

判断能否过膜：先看 charge，再看 size，再看 polarity。charged molecules 即使小也通常不能自由扩散，需 channel/transporter。

常见误区

只背定义，不解释结构如何导致功能。
答题时缺少“因为…所以…”的因果链。