Total body waterTBW=Intracellular fluid (2/3 of body water)細胞內液ICF(=cytosol)+Extracellular fluid (1/3 of body water，Na+最多)細胞外液ECF(Plasma血漿 (1/5 of extracellular fluid)+Interstitial fluid (4/5 of extracellular fluid)組織間液+Transcellular fluid (a.k.a. "third space," normally ignored in calculations) contained inside organs, such as the gastrointestinal, cerebrospinal, peritoneal, and ocular fluids.
只改變水(solvent溶劑)，而不改變sodium(sloute溶質)，對ECF的影響比較小。因為不像水遍布細胞內外，鹽主要分布在ECF。引此當純粹水減少或是增加時，壓力改變不大；osmolarity改變比較大，所以對baroreceptor血壓接受器影響小；對osmoreceptor滲透壓接受器影響比較大。
Na+主要在ECF中；ICF中最多的是K+。雖然ECF中的K+只占體內的2%，但是這些數量對於excitable tissue(可興奮的組織，譬如nerve神經或是muscle肌肉)來說很重要，對於這類組織resting membrane potential靜止膜電位/極化狀態直接和相對的細胞內和細胞外K+濃度相關(西100)(direct related to the relative intracellular and extracellular potassium concentrations)。所以細胞外液的高血鉀(hyperkalemia)或是低血鉀(hypokalemia)會在心臟造成不正常的節律(abnormal rhythms)-心律不整(arrhythmia)和肌肉的不正常收縮(abnormality of muscle contraction)。一個正常人藉由每天攝取的K+等於排泄的K+ remain potassium balance in the steady state，和Na+相同，由汗以及消化系統的胃腸道排除的K+為少數，主要由腎臟排泄。雖然負鉀平衡(negative potassium balance諸如:vomitting(嘔吐)和diarrhea(下痢))會造成大量K+流失。調節體內鉀平衡的主要因素是1.Na+/K+ pump:增加的K自動使得Na+/K+ pump作用把K排出。2.K+的增加:在腎皮質(adrenal cortex)中的醛固酮/留鹽激素分泌細胞感受到細胞外的K+增加後自動會分泌醛固酮。這個機轉和RAAS(renin-angiotensin II-aldosterone system腎素-血管收縮素 II-留鹽激素 系統)系統不同。Na+和K+的在腎臟同時處理(留鹽排鉀)或許會讓人感覺體內Na+高時排鹽如果K+是正常量是否會造成低K+?這種情形一般不會發生，因為有各式各樣鈉和鉀排泄的相反?控制(there are variety of other counteracting controls of sodium and potassium excretion. )。
因為有緩衝劑(buffer)的作用，所以每日產生的酸很多卻不會使體內pH值產生很大的改變，任何可以可逆性(reversible)的H+結合的物質稱作buffer.
Buffer + H+ = H+Buffer [H+]濃度的改變會使得反應移動(向左(鹼性環境)或向右(酸性環境)。勒沙特列原理):[H+]增加會使得反應向右邊移動(所以[H+]會減少)；反之，亦然。所以緩衝劑可以穩定pH值.
所以緩衝劑以H+buffer-的狀態儲存H+，使H+不要影響pH值，而使得pH值在受到外來的酸或是鹼影響時不要變動太大。
ECF中主要的buffer是CO2/HCO3- system；雖然此系統在ICF中也重要，但ICF中主要的buffer是phosphate磷酸根和蛋白質protein像是hemoglobin血紅蛋白。
| 小分子運輸 | bulk flow(整體流、巨大流動):
Filtration(過濾)
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功能:細胞外液(extracellular fluid)的分布(distribution) | 在體液的流動中，淨水壓所造成的plasma流動和下面的滲透壓抵銷 | Bulk flow流過半透膜的時候，會使得可以通過半透膜的溶質(penetrating solute=crystaloids晶體)跟著移動(所以此類溶質不造成下面提到的滲透壓)；不可以通過者nonpenetrating solute(=collids膠體)不會跟著移動(所以此類溶質會造成滲透壓)。前者類似Na+跟著水在腎臟被過濾；後者譬如plasma pt. | 不耗能(被動、
順濃度梯度) |
Low-molecular-weight substances Ex. Smaller peptide
Most plasma pt.血漿蛋白(albumin白蛋白, globumin球蛋白不可以，造成循環系統中血管血漿中水的濃度比組織間液少一點(0.5%))(除了分子量太大，另外一個原因是腎小球膜也帶負電)
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| bulk flow(整體流、巨大流動):
osmosis(滲透)
|
在體液的流動中，滲透壓所造成的plasma流動和上面的淨水壓抵銷 | 由不可以通過半透膜的溶質(所以會造成滲透壓)nonpenetrating solute(=collids膠體)導致H2O的移動 Ex. Most plasma pt.(albumin, globumin) | Ex. Most plasma pt.(albumin, globumin) | ||||
| simple diffusion(簡單擴散)
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plasma membrane(原生質膜) | 功能:交換養分和物質
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Lipid-soluble hormone、hydrocarbons(碳氫化合物)、steroid、脂溶性Vit、
alc、FA、glycerol、Porin(孔蛋白)。由β-摺片構成、水在腎臟的再吸收(依賴Na+)、urea尿素在proximal tubule近端小管的再吸收? CO2、O2、N2…等無極性gas Thin ascending limb of loop of Henle藉由被動再吸收Na+和Cl- ?腸: 脂溶性Vit、monoglyceride、FA 受size、polarity和charge帶電影響 | ||||
| facilitated diffusion(促進性(便利)擴散)
易化擴散
transporter pt. |
channel pt.(通道(溝道)蛋白)
1. 沒有閘門的(少數) 2. gated(有閘門的)(多數)
和Ex. Porin(孔蛋白)。由β-摺片構成不同。 |
gated(有閘門的):
ligand-sensitive ion channel(受質敏感型的離子通道) |
need transporter，所以有專一性(specificity)
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Fructose(和VitC同channel?)、glycerol(上面也可)
H2O(藉由aquaporin(水通道蛋白))(上面也可): beta-sheet =CHIP28 channel-forming integral membrane pt. : of which Mu of 28000 Da Cl-、Na+ Ca++、K+…極性分子、離子 urea在loop of Henle時藉由facilliated diffusion分泌 | |||
| voltage-sensitive ion channel(電位敏感型離子通道)
neuron、 neurofibril、 muscle cell | |||||||
| stretch-activated channel(牽扯通道) | |||||||
| carrier pt.(攜帶(載體)蛋白) | Cysteinuria胱胺酸尿症: 因缺乏半胱胺酸的carrier pt. ，所以腎臟無法再吸收(reabsorb)半胱胺酸，所以cystein積於腎臟並且結晶，發展出疼痛的結石。 | ?
glc、cystein AA、肽、 | |||||
| active transport(主動運輸)
Trace element
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primary(一級)/direct:耗ATP
(本身為ATPase)
=ATP-binding cassette **importers輸入蛋白: bacteria & organelle membrane輸入Vit B12 **exporters輸出蛋白: 會將某些疏水性藥物打出細胞外造成治療問題(抗藥性resistance) |
Cl-(如果突變會造成cystic fibrosis(囊狀纖維化))
用Dornase α治療(一種重組DNA的產物)
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耗能(要ATP(直接或間接)
、主動) |
H+ ATPase(胃腸道)、
Ca++ ATPase(肌肉肌漿質網中)、 Na-K ATPase pump(所有動物細胞，腎臟對於Na+的再吸收(reabsorption)，antiport)、 H+ pump(植物、真菌還有細菌) H-K pump(胃、腎)(H+/K+ ATPase)、 P型ATP水解酶-electrogenic pump(P表示phosphorylation，因此受磷酸相似物Vanadate抑制): 在動物是Na-K pump-維持膜電位； 在植物、真菌還有細菌是H+ pump-產生膜電位的pump 因mitochondria來自ProK的內共生，所以inner membrane上的electrogenic pump也為H+ pump Ex. Scaroplasmic /endoplasmic reticulum Ca2+ ATPase (SEROA pump) Ex. Flipase Ex. 細菌&EuK用P-type ATPase喞出有毒的重金屬Cd2+、Cu2+ V型ATP水解酶-(V表vesicle): lysosome and vacuole(plant and fungi) F型ATP水解酶-(F表factor): ATP synthase | |||
| secondary(二級)/indirect:藉由primary active transportor累積的電位梯度進行
|
細胞呼吸電子傳遞鏈ETC中的complwx I、complex III和complex IV
I- Na+pump(甲狀腺的濾泡細胞follicole cell)(運輸進follicle的I-因為Na-K pump而無法出濾泡細胞稱作碘離子捕捉(iodide trapping))2019 Na+-AA pump(胃腸道) (sympot)、 Na+-glc pump(胃腸道) (sympot)、 H+-peptide(2~3AAs) pump、 H+-sucrose pump(sympot)、 礦物質?、 Na+-Ca pump(antipot)、 HCO3- /Cl- antiport 腎臟近端小管glc、AA和water-soluble vitamin的吸收常常和Na+的再吸收偶合，血中葡萄糖濃度超過200mg/100ml(即使在吃完sugary meal，正常人的血糖濃度也不會超過150mg/100ml，糖尿病(diabetes mellitus)的病人有significant hyperglycemia高血糖，血糖濃度就常常超過threshold門檻，會導致diabetic nephropathy糖尿病腎病變)則會使得glc出現在尿中-glucosuria(葡萄糖尿)(glc轉運子飽和的濃度比threshold for glucosuria，那是因為整個腎臟的Tm是個平均值，每個nephron腎元的Tm其實不同，有一個範圍range)，見下圖。 腎臟的分泌(secretion)也常常和Na+的再吸收偶合。Ex. H+(酸) Thick ascending limb of loop of Henle和collecting duct藉由cotransport再吸收Na+和Cl- 植物細胞吸收AA和sucrose是藉由和H+ electrochemical gradient coupling, sucrose-H+ cotransport or symporter | ||||||
| 大分子的運輸
(bulk transport) pt.、 polysaccharides
?所以只有EuK才有。 1.涉及大分子運輸 2.耗ATP 3.涉及vesicle 4.膜結構發生重排 5.涉及MF |
exocytosis(外吐)(胞吐)(胞泌)
需要Ca++的參加 |
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細胞和小泡藉由細胞膜融合(fusion)而釋放出某些生物分子的過程。兩膜Pt. 作用結果。 | 攜鐵素、
antibody、 vitamin、 VitB12 complex with bonding pt. in ileum、 | |||
| transcytosis(穿膜運輸) | |||||||
| endocytosis(內吞)(胞吞)、除了受體媒介內吞作用外皆沒有專一性，形成endosome。 Granzyme C9f43-17 除了pinocytosis(胞飲)皆需要receptor | |||||||
| phagocytosis(胞噬)
要receptor |
*變形蟲(amoebas)吃東西、
*一種白血球(macrophage)吃細菌，以上兩者皆microflament *要先伸出偽足 *根瘤菌 *豆科植物對細菌的胞噬 *維生養分 need receptor，比胞飲專一(specific) |
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| pinocytosis(胞飲)
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*mammal的卵或是腸細胞用此種方式吸收養分
*微血管藉此攝入細胞外液體中的solute(非喝水) *物質通過微血管壁 *草履蟲口溝產生食泡 |
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| receptor-mediated endocytosis(受體媒介內吞) | *insulin、轉鐵蛋白(transferrin)結合Fe3+運至細胞內
*LDL，所以receptor壞掉則高血脂。家族性高膽固醇血症 *病毒感染細胞流程中的attachment(→penetration)。譬如HIV藉由CD4 cell上的coreceptor:CCR5以進行attachment，藥物Mavavirac可以阻斷此步驟。 *placenta(胎盤)中物質由母體血液到胎兒血液的方法 ?*腸藉由endocytosis吸收 Pt. Ex. Ab 母乳? |
其接受器所集中的plasma membrane稱作coated pits(覆態小漥)(脂筏)，其細胞膜內面有一層clathrin(格型蛋白)(coated pt.)的fuzzy layer(絨毛層)。細胞需要膽固醇時會製造其接受器，位於coated pits | Lipid raft=microdomain
1.be rich in cholesterol 2.more tightly packed than peripheral membrane 3.含transmemebrane pt.和lipid anchoring Pt. 4.對胞攝和cell communication重要 Vit B12+ intrinsic factor內生因子 *B-cell收集其所能表現的antigen(抗原Ag)。(WBC中的dendritic cell樹突細胞和macrophage巨噬細胞因為是immune system中的innate immune先天免疫，所以是nonspecific) | ||||
有的channel本身為receptor，可以用來signal transduction。 由於很多都涉及離子，因此影響離子通道的藥品副作用多。
Bicarbonate(HCO3-)碳酸根在腎臟的reabsorption is active,但不是如之前的一樣直接由一個pump之類，而是在tubular cell(腎小管細胞)中carbonyl anhydrase(碳酸酐酶CA)分解H2CO3成H+和HCO3-以後(稱作hydrogen generation氫離子生成)，HCO3-藉由被動進入組織液後進入血液；而H+依據在不同的tubule段落藉由各種主動運輸分泌(renal secretion)，譬如 primary H+-ATPase pumps、primary H+/K+ - ATPase pumps, and Na+/H+ countertransporters.然後進到尿液中的H+又和尿液中的另外一個HCO3-結合成H2CO3，變成CO2+H2O又回到tubular cell中，並且可以進行另外一次的hydrogen generation。因此淨結果是進入尿液中的HCO3-被原本在tubular cell中產生的HCO3-進入血漿取代-看起來很像一般尿液中的HCO3-被reabsob進入plasma.腎臟一般再吸收所有的HCO3-，除非遇到alkalosis鹼中毒.
Capillaries微血管有高度通透性，除了蛋白質外幾乎都可以通過。所以在管壁兩邊有壓力差時會造成整體流而使得水通過water-filled channel而造成過濾(filtration)。(或稱作ultrafiltration)
單細胞生物只要藉由diffusion就可以傳遞物質，生物複雜到一定的程度才需要循環系統(circulation system)來運送氧氣、養分和廢物(CO2、urea…等)
H+ pump:
| 植物會產生ATP-dependent H+ pump把H+打到細胞壁中，所以細胞壁是酸性的。也因此會有酸生長假說 | |
| guard cell(保衛細胞)所控制stomata(氣孔)的開閉 | Blue-light receptor接收到blue light以後會活化guard cell的ATP-dependent H+ pump，而把H+打出細胞外→因為細胞內正電減少，K+進入細胞→因為細胞內正電增加，Cl-進入細胞→糖和水進入細胞→guard cell膨脹→stomata(氣孔)打開 |
| Root(根) epidermis | ATP-dependent H+ pump把H+打出epidermis外，然後把K+和其他東西吸收入root(藉由apoplastic rout(質外體路徑)、transmembrane或是symplastic rout(共質體路徑))
*primary active transport: H+ *channel: K+、NH4+ *secondary active transport: NO3-、HPO42-、Cl-、sucrose *植物吸收N的形式為NH4+和NO3-(主要) *植物吸收P的形式通常是HPO4- *植物吸收K+的方法是channel |
| 到達phloem cell的cell wall中的溶質進入phloem | 到達phloem cell的cell wall中的溶質藉由ATP-dependent H+ pump把H+打入cell wall中以後，藉由H+ synpoter把溶質送入phloem |