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钠与钾是如何调整细胞内外信号状态的?


实验室k / 2019-01-16

       人类体内共有60万亿个细胞,而每个细胞中都含有大量的钾。细胞外侧有淋巴液和血液,这两种液体中含有大量钠,所以血的味道是咸的。

       当然,我们体内的钠与钾并非处于金属状态,而是能溶于水的离子。这两种元素为了释放最外层轨道的那个电子,都会变成+1价的阳离子。

       细胞膜上有专供钠离子通过的小孔,也有专供钾离子通过的小孔。无论是肌肉细胞还是神经细胞,接到信号后会先打开针对钠离子的小孔,于是细胞外的钠离子就蜂拥而入。

       当+1价的钠离子进入细胞后,细胞内部的电位就由负转正。与此同时,细胞外侧的阳离子变少,电位由正转负。小孔一开,细胞内外的环境就这么逆转了。

       这个时候,肌肉会自动收缩,神经则会传导脉冲。换言之,钠离子从细胞外侧移动到内侧后,肌肉与神经就被激活了。

       但肌肉细胞和神经细胞还得恢复原状,它们可不是一次性用品。细胞内外的状态必须立刻切换回来,否则这两种细胞就不能完成下一个工作。在这个关键时刻,钾就要发挥神力了。

       钠离子进入细胞,使细胞内部电位变正后,细胞膜上专供钾离子出入的小孔就会开启。细胞内的钾离子浓度较高,它会通过这些小孔流向细胞外。钾离子也是+1价的阳离子,它们出去后,细胞内的电位恢复为负,细胞外的电位恢复为正。如此一来,肌肉细胞与神经细胞就能为下一波刺激做好充分的准备。

       总之,肌肉和神经的运作离不开钠与钾的进进出出。

       钠与钾在元素周期表上是上下相邻的,因此它们的元素性质很相似,只是大小稍有不同。生物在细胞膜上进化出了专供这两种离子通过的小孔,而构成这两种小孔的蛋白质也非常相似。

       钠与钾两者之间“似像非像”。宇宙中存在这样一对元素,实为动物之幸。


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