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第112章 进入细胞（第5页）

强：细胞膜是半透性膜，允许一些小分子和水在渗透压作用下自由通过，离子的体积是非常小的，至少比分子小，也存在离子浓度差异，为什么离子不能自由透过细胞膜？难道离子有什么特殊的性质吗？

梦：是的，这是由小分子和离子的结构决定的。

生物的性质究其原因都是化学的，化学性质究其原因就是物理的，物理性质究其原因都是几何的。

阳离子是失去核外电子的原子或原子团，阴离子是获取核外电子的原子或酸碱根，在电子位置转移的本质是曲率同发生了转移。

我们过去讲过，电荷的本质是曲率，与电子无关，阳离子在失去电子的时候获取了正曲率，阴离子在获得电子的时候获取了负曲率。

上一次我们讨论了酸的本质是负曲率，碱的本质是正曲率，因此所有阳离子都是碱，所有阴离子都是酸。

共价键形成的分子曲率较低，就像平滑的纸张，扁平的分子直径虽大，仍可以穿过磷脂折叠的缝隙，比如水和酒精的结构是平面的，可以说高透性的物质都是共价键的物质。

虽然离子在形体上很小，但离子都具有较高的曲率，高曲率物质就像皱曲的纸团，无法透过磷脂的缝隙。

强：离子是如何扭曲成团的？

梦：原子是沙漏形，离子还是沙漏形，发生扭曲的是离子的磁场。

无论阳离子还是阴离子，离子的曲率变化，使原子的核外电子数都变成满额的8，电子的位置被固定，使离子的电场结构平衡，弱电磁力能够形成合力作用，所以离子的静电磁力非常大。

弱电磁的合力作用，使离子形成螺旋的弱磁场，使离子具有自旋和螺旋的运动轨迹。

离子的螺旋磁场形式，使离子可以被外部磁场识别、影响和约束。

强：离子通道具有特定性，如钠通道、钾通道、钙通道、氯通道等，某一种转运蛋白只能吸收特定的离子，例如细胞膜通过胰岛素受体机制来识别葡萄糖，而离子通道是如何识别不同离子的？

梦：离子的螺旋磁场不能直接穿过细胞膜，需要细胞膜上的转运蛋白协助，转运蛋白就像在细胞膜上插了一个管道，并在管道上安装关闭阀门锁和开启识别机制。

转运蛋白根据离子的磁场特征设计与之互补的结构，形成孔径大小、电荷分布、结合位点都不同的通道。

每个通道都具有弱磁引力，在弱磁引力作用下，离子通过通道的速率极快，远高于扩散作用。

转运蛋白的离子通道识别性高，能精准调控细胞内外的离子浓度，是最主要的离子运输通道。

钙离子转运蛋白为阀门锁设计了4套“开锁模式”

，电压门控钙通道、配体门控钙通道、机械门控钙通道和钙库释放通道。

强：什么是电压门控钙通道？

梦：电压门控钙通道主要存在于可兴奋的神经细胞、心肌细胞、骨骼肌细胞的细胞膜上，当细胞膜去极化时，通道的电压传感器发生构象变化，离子通道开放，ca2?顺浓度梯度内流。

电压门控钙通道广泛参与心肌收缩、血管平滑肌收缩，是稳定心搏、脉搏、心率的重要因素，还能影响内分泌细胞分泌、介导神经递质释放。

强：什么是配体门控钙通道？

梦：配体是特定的化学信号，就像一把钥匙，当配体门控钙通道与配体结合后开放，允许ca2?内流。

在与肌浆网膜上神经元细胞中，细胞膜与兰尼碱受体结合，受配体或钙本身激活，引发“钙诱导钙释放”

。

强：什么是机械门控通道？

梦：机械门控通道主要在血管内皮细胞，通过感知血流切应力对细胞膜的机械刺激，改变钙通道的构象，允许ca2?内流；还有内耳毛细胞通过声波振动转化为ca2?信号。

我们上一节讲解的肾小球内血管通过收缩和舒张，调整肾脏过滤的稳定性，就属于机械门控通道。

强：什么是钙库释放通道？

梦：钙库释放通道广泛存在于非可兴奋细胞，如免疫细胞、平滑肌细胞，维持细胞内钙稳态和信号传导。

当细胞内钙库中的ca2?耗尽时，基质相互作用分子感知钙库空虚，与细胞膜上的钙释放激活钙通道结合，打开通道ca2?内流。

今天到这里吧。

强：谢谢您的指导。