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鈉與鉀是如何調(diào)整細胞內(nèi)外信號狀態(tài)的?


實驗室k / 2019-01-16

       人類體內(nèi)共有60萬億個細胞,而每個細胞中都含有大量的鉀。細胞外側(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電子,都會變成+1價的陽離子。

       細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。無論是肌肉細胞還是神經(jīng)細胞,接到信號后會先打開針對鈉離子的小孔,于是細胞外的鈉離子就蜂擁而入。

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

       這個時候,肌肉會自動收縮,神經(jīng)則會傳導(dǎo)脈沖。換言之,鈉離子從細胞外側(cè)移動到內(nèi)側(cè)后,肌肉與神經(jīng)就被激活了。

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

       鈉離子進入細胞,使細胞內(nèi)部電位變正后,細胞膜上專供鉀離子出入的小孔就會開啟。細胞內(nèi)的鉀離子濃度較高,它會通過這些小孔流向細胞外。鉀離子也是+1價的陽離子,它們出去后,細胞內(nèi)的電位恢復(fù)為負,細胞外的電位恢復(fù)為正。如此一來,肌肉細胞與神經(jīng)細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)的運作離不開鈉與鉀的進進出出。

       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。生物在細胞膜上進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元素,實為動物之幸。


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