细胞怎么区分钠和钾?为什么铷常常被误认为是钾?
关键:离子通道的筛选孔
细胞膜上的离子通道不是随便让离子进出的。以钾通道为例:
- 内部有一个过滤器区域,4个氧原子排列成环
- 水合钾离子通过时,氧环上的氧原子取代水分子和钾结合——让它脱掉水壳通过
- 钠比钾小,氧原子环跟它尺寸不匹配——没法脱壳,过不去
为什么铷能混进去?
看离子半径:
- 钠Na+:102 pm
- 钾K+:138 pm
- 铷Rb+:152 pm
铷的大小和钾非常接近——通道的尺寸过滤器没法精准区分。而且都带+1电荷,化学性质相似。结果就是铷被钾通道当作钾运进细胞。
有什么危害?
钾是细胞内主要阳离子,参与神经传导、肌肉收缩、渗透压维持。如果铷大量进入会干扰正常功能。但铷在环境中含量极低,正常不造成问题。科学家反而利用这一点:用放射性铷标记来研究细胞的钾摄取能力。