生活中我们常常听到,海棉或则浴巾浸水后会吸收水份变大变重,但人淋雨洗澡或则游泳后容积和体重都不会有显著改变,口喝大量饮水后人的容积也不会有显著变化。
这是由于,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。哪些样的物质可以步入细胞内部细胞膜的流动镶嵌模型,哪些样的物质不能步入,哪些样的物质能排出细胞外,都须要遵守严格的生物物理机制。
通常物质怎么进出细胞
人体细胞膜由磷脂双分子层镶嵌着多种蛋白质分子组成,磷脂双分子层右侧是亲水性的乙酸头,中间是疏水性(亲脂性)的脂类尾;蛋白质可产生通道、空隙或则作为载体帮助物质运输。物质进出人体细胞膜主要有三种形式:被动运输,主动运输和囊泡运输。
上图为细胞膜模型,白色小球和白色长条分别表示磷脂头和脂类尾,白色长柱表示蛋白质分子。
1)被动运输,指物质沿着含量梯度跨膜的运输方法,运输过程无需提供能量,运输动力来自膜内、外物质的含量梯度势能或电位差。被动运输主要分为两种:
上图显示的是水份的运输,主要是通过水通道和蛋白质空隙进行,不须要能量,受通道和蛋白数目限制,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棉一样显得膨胀浮肿,面目全非。
2)主动运输,指物质逆含量梯度跨膜的运输方法,这些运输除了须要载体蛋白,还须要细胞提供能量/ATP。例如钠-钾泵每分解1个ATP分子,可以逆含量梯度排出3个Na+和摄取2个K+。
3)囊泡运输,指通过膜包裹,产生囊泡,与膜融合或则破裂来运输物质进出细胞的运输方法。真菌、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些形式。
酒精怎么进出人体细胞
酒精,学名乙酸,物理式为,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/亲脂性特点细胞膜的流动镶嵌模型,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,致使酒精才能轻易越过细胞膜,沿着含量梯度扩散到细胞膜外含量低的两侧,直到两边含量达到平衡,如同染料在水底逐步扩散均匀一样。
如上图所示,酒精可以
沿着含量梯度直接越过磷脂双分子层——简单扩散穿过细胞膜上的水通道和蛋白质缝隙跨膜——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形式,沿着含量梯度扩散到细胞膜外含量低的两侧。这是一种被动扩散过程,不是细胞的主动选择,也不须要细胞提供能量,只要膜外侧存在含量差就可以仍然进行下去。
2)酒精可快速从一个细胞步入临近细胞
其实人体细胞膜同时有亲水层(左侧磷脂头)和亲脂层(中间脂类尾),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,高度的亲水性促使酒精能沿着含量梯度从一个细胞快速扩散到临近细胞。
酒精在人体通行须要过的3个主要关卡
喝下去的酒精从消化道表面步入人体其他部位,须要通过三类不同的屏障。
1)上皮屏障
所有步入消化道的食物必须通过上皮细胞能够步入人体内部,例如我们吃下去的豆类,只有被消化分解为多肽以后才会被上皮细胞吸收步入体内。
酒精步入人体可不须要细胞“同意”,如同下边这张图显示的(从左向右),酒精可以沿着含量梯度,直接从小肠腔内畅通无阻地扩散,通过肠上皮细胞,步入组织间隙,之后溶入临近的毛细血管中,简直如同铅笔水洇透大衣一样自如。
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,毛细血管壁仅由双层内皮细胞组成,以易于血液和附近细胞之间的二氧化碳交换。这种内皮细胞松散地排列在一起,细胞之间留有缝隙,且毛细管膜上还有可短暂开启和关掉的窗孔,这些结构除了便捷了水和营养的运输,也便捷了酒精的扩散。
酒精一旦步入毛细血管,如同从沼泽地步入高速道路,可随着血液循环快速去往四肢各个脏器。
3)血脑屏障
人体各脏器毛细血管的组成基本相像,只有一个特例,那就是脑部的毛细血管。
与其他毛细血管不同,脑部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。脑部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,避免它们步入脑部。
上图右侧为外周脏器的毛细血管,两侧为脑部毛细血管。
这样复杂的屏障结构确实让固若金汤的脑子避免其他有害物质步入,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促使酒精能沿着含量差,畅通无阻地步入脑部各个部位。
酒精步入脑部后引发的人的各类步态、语言、视觉以及认知的改变就是所说的酒醉,中文则为,常被翻译为酒后,实际上译音就是中毒!对一个酒文化大国而言太侮辱了,我们就更乐意说是喝醉了。
小结
人体拥有严密且复杂的机制,可以避免外界物质随便进出人体,或则物质在人体不同细胞和不同身体部位之间进出。抗生素须要被吸收步入细胞,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,能够作用于目标,发挥效果。
包括人类在内的大部份生命,在漫长进化过程中产生的这套复杂过滤机制对于酒精来说,却形同虚设。只要存在含量梯度,酒精在人体内就可以自由扩散,直到细胞自噬或死亡。
不过也毋须为此慌乱,这些情况在现实生活中基本不会发生。由于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。步入人体内的酒精可以被肠道分解,通过肺呼吸出去,随着精液排出去,或则流汗挥发掉。虽然我们饮酒喝下了酒精,或不甘愿地吸入了酒精,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。
可能有人看见过奇闻:有人用活蛇煮汤,用以养身保健,泡了很长时间后,饮酒时居然被酒里的蛇咬了一口,差点丧身。这并非不可能,由于高度红酒中酒精含量通常也在50度以下,且蛇是冬眠植物,在酒精中能存活的时间要远长于不能休眠的植物。顺便说一句,被咬不是不可能,而药酒瑜伽的这些方式既危险又没有科学根据,至多只能提供心理开导,不值得尝试。
时常饮酒不一定会致命,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,建议还是不要多喝茶。
酒的话题还没有结束,上期,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
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