物质出入细胞膜5种方式(为什么酒精能在人体内畅通无阻)

Posted 2023-06-02

篇首语：生命之灯因热情而点燃，生命之舟因拼搏而前行。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了物质出入细胞膜5种方式(为什么酒精能在人体内畅通无阻)相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

物质出入细胞膜5种方式(为什么酒精能在人体内畅通无阻)

生活中我们经常看到，海绵或者毛巾浸水后会吸收水分变大变重，但人淋雨泡澡或者游泳后体积和体重都不会有明显改变，口喝大量饮水后人的体积也不会有明显变化。

这是因为，与无生命物质不同，人体表皮细胞（包括外表面的皮肤细胞和内表面的肠上皮细胞等）对于外界物质进出具有严格的管控机制。什么样的物质可以进入细胞内部，什么样的物质不能进入，什么样的物质能排出细胞外，都需要遵循严格的生物化学机制。

一般物质如何进出细胞

人体细胞膜由磷脂双分子层镶嵌着多种蛋白质分子组成，磷脂双分子层两侧是亲水性的磷酸头，中间是疏水性（亲脂性）的脂质尾；蛋白质可形成通道、空隙或者作为载体帮助物质运输。物质进出人体细胞膜主要有三种方式：被动运输，主动运输和囊泡运输。

上图为细胞膜模型，粉色小球和红色长条分别表示磷脂头和脂质尾，蓝色长柱表示蛋白质分子。

1）被动运输，指物质顺着浓度梯度跨膜的运输方式，运输过程无需提供能量，运输动力来自膜内、外物质的浓度梯度势能或电位差。被动运输主要分为两种：

简单扩散，也叫自由扩散，是小分子物质跨膜运输的主要方式，扩散速度快慢取决于物质的大小、亲脂性和极性。不带电的小分子如氧气、二氧化碳和酒精能快速通过，但极性大的水、尿素和甘油等，跨膜速度较慢。
易化扩散，也叫协助扩散，是物质顺着浓度差借助载体蛋白或者通道蛋白跨膜的运输方式。葡萄糖、氨基酸、核苷酸等营养物质和Na+、K+、Ca++等带电荷的离子都可通过易化扩散跨膜，速度受浓度梯度和载体数量影响。

上图显示的是水分的运输，主要是通过水通道和蛋白质缝隙进行，不需要能量，受通道和蛋白数量限制，不会无限进行下去。所以活着的人不会因长时间游泳后像海绵一样变得膨胀肿大，面目全非。

2）主动运输，指物质逆浓度梯度跨膜的运输方式，这种运输不仅需要载体蛋白，还需要细胞提供能量/ATP。比如钠-钾泵每分解1个ATP分子，可以逆浓度梯度排出3个Na+和摄入2个K+。

3）囊泡运输，指通过膜包裹，形成囊泡，与膜融合或者断裂来运输物质进出细胞的运输方式。细菌、病毒等异物、血浆脂蛋白颗粒、大分子营养物质、多肽类激素等的运输主要是通过这种方式。

酒精如何进出人体细胞

酒精，学名乙醇，化学式为C2H5OH，具有极性/亲水性，可与水以任意比混溶；同时酒精还具有一定非极性/亲脂性特性，能溶于多种有机溶剂。

1）酒精可轻松跨膜

分子量小，同时具备亲水性和亲脂性，使得酒精能够轻易跨过细胞膜，顺着浓度梯度扩散到细胞膜外浓度低的一侧，直至两侧浓度达到平衡，就像颜料在水中逐渐扩散均匀一样。

如上图所示，酒精可以

顺着浓度梯度直接跨过磷脂双分子层——简单扩散
穿过细胞膜上的水通道和蛋白质空隙跨膜——易化扩散

也就是说，酒精可以通过简单扩散和易化扩散两种方式，顺着浓度梯度扩散到细胞膜外浓度低的一侧。这是一种被动扩散过程，不是细胞的主动选择，也不需要细胞提供能量，只要膜两侧存在浓度差就可以一直进行下去。

2）酒精可快速从一个细胞进入临近细胞

虽然人体细胞膜同时有亲水层（两侧磷脂头）和亲脂层（中间脂质尾），但细胞内部的细胞内液和不同细胞之间的细胞间质则是水溶性的，高度的亲水性使得酒精能顺着浓度梯度从一个细胞快速扩散到临近细胞。

酒精在人体通行需要过的3个主要关卡

喝下去的酒精从消化道表面进入人体其他部位，需要通过三类不同的屏障。

1）上皮屏障

所有进入消化道的食物必须通过上皮细胞才能进入人体内部，比如我们吃下去的肉类，只有被消化分解为氨基酸之后才能被上皮细胞吸收进入体内。

酒精进入人体可不需要细胞“同意”，就像下面这张图显示的（从左往右），酒精可以顺着浓度梯度，直接从小肠腔内畅通无阻地扩散，通过肠上皮细胞，进入组织间隙，然后渗入临近的毛细血管中，简直就像钢笔水洇透衣服一样自如。

2）血管屏障

人体血管壁是由一种特殊的扁平内皮细胞组成，毛细血管壁仅由单层内皮细胞组成，以便于血液和附近细胞之间的气体交换。这些内皮细胞松散地排列在一起，细胞之间留有空隙，且毛细管膜上还有可短暂开启和关闭的窗孔，这种结构不仅方便了水和营养的运输，也方便了酒精的扩散。

酒精一旦进入毛细血管，就像从沼泽地进入高速公路，可随着血液循环快速去往全身各个器官。

3）血脑屏障

人体各器官毛细血管的组成基本相似，只有一个特例，那就是大脑的毛细血管。

与其他毛细血管不同，大脑毛细血管中的内皮细胞紧密排列在一起，且毛细管壁上没有窗孔。大脑毛细血管与外部的周细胞、星型胶质细胞末端、小胶质细胞和神经细胞等组成血脑屏障，严密管控血液和淋巴液中的物质，防止它们进入大脑。

上图左侧为外周器官的毛细血管，右侧为大脑毛细血管。

这样复杂的屏障结构确实让固若金汤的头脑防止其他有害物质进入，但对酒精来说却毫无作用！同时具有的亲水性和轻微亲脂性使得酒精能顺着浓度差，畅通无阻地进入大脑各个部位。

酒精进入大脑后引起的人的各种步态、语言、视觉以及认知的改变就是所说的醉酒，英文则为intoxication，常被翻译为醉酒，实际上直译就是中毒！对一个酒文化大国而言太冒犯了，我们就更愿意说是喝醉了。

小结

人体拥有严密且复杂的机制，可以防止外界物质随意进出人体，或者物质在人体不同细胞和不同身体部位之间进出。药物需要被吸收进入细胞，通过人体的上皮屏障、血管屏障和血脑屏障等几个或全部屏障，才能作用于目标，发挥疗效。

包括人类在内的大部分生命，在漫长进化过程中形成的这套复杂过滤机制对于酒精来说，却形同虚设。只要存在浓度梯度，酒精在人体内就可以自由扩散，直至细胞凋亡或死亡。

不过也不必因此惊慌，这种情况在现实生活中基本不会发生。因为没有人会把自己泡在酒精中，且人类还拥有分解酒精的能力。进入人体内的酒精可以被肝脏分解，通过肺呼吸出去，随着尿液排出去，或者出汗挥发掉。即便我们喝酒喝下了酒精，或不情愿地吸入了酒精，甚至皮肤吸收了酒精，自己的身体也会努力把它们代谢出去。

可能有人看到过奇闻：有人用活蛇泡酒，用以养生保健，泡了很长时间后，喝酒时竟然被酒里的蛇咬了一口，差点丧命。这并非不可能，因为高度白酒中酒精浓度一般也在50度以下，且蛇是冬眠动物，在酒精中能存活的时间要远长于不能休眠的动物。顺便说一句，被咬不是不可能，而泡酒健身的这种方法既危险又没有科学依据，至多只能提供心理安慰，不值得尝试。

经常喝酒不一定会致命，但频繁的酒精跨膜却会损伤所到之处的各个细胞和各道屏障，为了健康，建议还是不要多喝酒。

酒的话题还没有结束，下期，食与心将介绍酒精可以在我们身体里滞留多久，几个小时、还是几天？别忘了关注。

参考材料

https://sites.duke.edu/apep

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