细胞膜与物质转运PPT课件

1、细胞内外、细胞器内外的分子组成截然不同细胞内外、细胞器内外的分子组成截然不同细胞膜对于外界 既是屏障又是沟通中介细胞膜的功能细胞膜的功能? ?小分子物质小分子物质大分子物质大分子物质识别识别接收和转导信号接收和转导信号 物质运输物质运输信息交流信息交流沟通中介体现在：沟通中介体现在：第第二篇二篇 第七章第七章 细胞膜与物质转运细胞膜与物质转运物物质质转转运运穿膜运输穿膜运输 膜泡运输膜泡运输离子、小分子离子、小分子大分子、颗粒物质大分子、颗粒物质胞吞作用被动运输主动运输简单扩散离子通道扩散易化扩散离子泵伴随运输胞吐作用一. 穿膜运输物物质质进进出出细细胞胞膜膜穿膜穿膜运输运输膜泡膜泡运输运输被

2、动运输被动运输主动运输主动运输简单扩散简单扩散离子通道扩散离子通道扩散易化扩散易化扩散(一) 被动运输（顺浓度梯度，不耗能）1. 简单扩散：简单扩散：指物质从高浓度一侧直接穿过膜的指物质从高浓度一侧直接穿过膜的脂双分子层向浓度较低的一侧转运。脂双分子层向浓度较低的一侧转运。特点特点 不耗能，不需膜蛋白（无饱和现象和竞争性不耗能，不需膜蛋白（无饱和现象和竞争性抑制），依靠物质浓度差。抑制），依靠物质浓度差。举例举例 气体分子（气体分子（o o2 2、coco2 2）、不带电的极性小分子）、不带电的极性小分子（水、尿素、乙醇、甘油）、脂溶性物质（甾类激（水、尿素、乙醇、甘油）、脂溶性物质（甾类激素

3、）等素）等疏水分子疏水分子简单扩散简单扩散- -体内体内大多数药物转运的主要方式大多数药物转运的主要方式影响简单扩散速度的因素影响简单扩散速度的因素膜两侧的药物浓度差。膜两侧的药物浓度差。药物的理化性质：药物的理化性质：分子量小、分子量小、脂溶性脂溶性大、极性小、大、极性小、非解离型非解离型的药物的药物易易通过生物膜通过生物膜转运转运，反之难转运。，反之难转运。弱酸性药物在酸性体液中解离少，容易通过细胞膜；弱酸性药物在酸性体液中解离少，容易通过细胞膜；在碱性体液中解离多，难通过细胞膜；在碱性体液中解离多，难通过细胞膜； 弱碱性药物在碱性体液中解离少，容易通过细胞膜；弱碱性药物在碱性体液中解离少

4、，容易通过细胞膜；在酸性体液中解离多，难通过细胞膜。在酸性体液中解离多，难通过细胞膜。2. 离子通道扩散：离子通道扩散：指指极性很强的水化离子极性很强的水化离子通过细胞通过细胞膜上膜上特异特异离子通道蛋白离子通道蛋白从高浓度向低浓度方向的转从高浓度向低浓度方向的转运。运。 特点特点 （1 1）不耗能，但不耗能，但需需通道蛋白通道蛋白。（2 2）选择性、门控性）选择性、门控性（3 3）瞬间、大量运输）瞬间、大量运输 举例举例 na+、k+、ca2+等极性强的水化离子等极性强的水化离子(一) 被动运输（顺浓度梯度，不耗能）非门控通道：非门控通道：线粒体或叶绿体外膜、革兰氏阴性菌外膜线粒体或叶绿体外

5、膜、革兰氏阴性菌外膜门控通道：门控通道：绝大多数离子通道绝大多数离子通道离子通道扩散的类型离子通道扩散的类型电压闸门配体闸门机械闸门不同类型的门控通道不同类型的门控通道离子通道阻滞剂离子通道阻滞剂药物药物钠通道阻滞剂（利多卡因）、钾通道阻滞钠通道阻滞剂（利多卡因）、钾通道阻滞剂（胺碘酮）、钙通道阻滞剂（维拉帕米、剂（胺碘酮）、钙通道阻滞剂（维拉帕米、地尔硫卓、尼莫地平等）地尔硫卓、尼莫地平等）心律失常、高血压、心绞痛等心血管疾病心律失常、高血压、心绞痛等心血管疾病毒素毒素：河豚毒素、蛇毒、蝎毒、蜂毒：河豚毒素、蛇毒、蝎毒、蜂毒选择性地阻断钠离子透过选择性地阻断钠离子透过神经细胞膜，从而阻断了神

6、经细胞膜，从而阻断了神经系统的兴奋传导。神经系统的兴奋传导。3. 易化扩散（帮助扩散）：易化扩散（帮助扩散）：非脂溶性物质非脂溶性物质顺浓度梯顺浓度梯度方向，依靠度方向，依靠载体蛋白载体蛋白的跨膜转运。的跨膜转运。 特点特点 （1）需）需“载体蛋白载体蛋白”（镶嵌蛋白）（镶嵌蛋白） （2）高度特异性）高度特异性 （3）饱和性）饱和性 举例举例 非脂溶性物质，如葡萄糖、氨基酸、核苷非脂溶性物质，如葡萄糖、氨基酸、核苷酸进入红细胞。酸进入红细胞。(一) 被动运输（顺浓度梯度，不耗能） 易化扩散（帮助扩散）易化扩散（帮助扩散）膜外膜外膜内膜内载体蛋白载体蛋白物物质质进进出出细细胞胞膜膜穿膜穿膜运输运

7、输膜泡膜泡运输运输被动运输被动运输主动运输主动运输简单扩散简单扩散离子通道扩散离子通道扩散易化扩散易化扩散(二)主动运输（active transport） 借助于膜载体蛋白，逆浓度借助于膜载体蛋白，逆浓度梯度，消梯度，消耗代谢能耗代谢能atpatp的物质转运方式。的物质转运方式。分为：离子泵（分为：离子泵（atpatp直接提供能量）直接提供能量） 伴随运输（间接提供能量）伴随运输（间接提供能量）1. 离子泵离子泵na+-k+泵泵ca2+泵泵h+泵泵既是载体蛋白，又是既是载体蛋白，又是atpatp酶酶 细胞能量1/32/3耗费于此!1.1.nana+ +-k-k+ +泵泵细胞外间隙细胞外间隙钠

8、浓度钠浓度梯度梯度钾浓度钾浓度梯度梯度逆电化学梯度运输!钠钠-钾离子泵作用机制钾离子泵作用机制na+ -k+泵泵 作用机制1. na+结合至催化亚基2. atp水解成adp, 催化亚基被磷酸化磷酸化3. 催化亚基构象变化, na+被运出细胞4. k+结合至催化亚基5. 催化亚基去磷酸化去磷酸化6. 催化亚基构象恢复, k+被运入细胞na+-k+泵泵作用的直接效应 建立和维持建立和维持细胞外高钠细胞外高钠、细胞内高钾细胞内高钾 的特殊离子梯度的特殊离子梯度na+-k+泵泵作用的间接效应通过维持na+梯度1.1.维持渗透压平衡维持渗透压平衡, , 恒定细胞体积恒定细胞体积2.2.参与形成内负外正的

9、膜电位参与形成内负外正的膜电位3.3.为协同转运氨基酸和葡萄糖创造条件为协同转运氨基酸和葡萄糖创造条件 离子浓度驱动的主动运输离子浓度驱动的主动运输举例举例 小肠上皮细胞吸收葡萄糖和氨基酸等小肠上皮细胞吸收葡萄糖和氨基酸等。（二）伴随运输（协同运输）（二）伴随运输（协同运输）协同运输的协同运输的特点特点 1 1、需、需“转运蛋白转运蛋白”，不直接利用，不直接利用atpatp。 2 2、需、需nana+ +泵消耗泵消耗atpatp转运转运nana+ +，造成，造成 nana+ +浓浓度差。度差。na+驱动的同向运输载体驱动的同向运输载体 与与 糖摄入糖摄入胞质侧胞质侧构象构象a:结合位点向胞外侧

10、结合位点向胞外侧开放开放, 葡萄糖和葡萄糖和na+结合结合于各自位点于各自位点.nana+ +顺其电化学梯度顺其电化学梯度糖逆其电化学梯度糖逆其电化学梯度构象构象b:载体经历构象变化载体经历构象变化,结合位结合位点向胞质侧开放点向胞质侧开放,葡萄糖和葡萄糖和na+离离开各自位点开各自位点,由此两者被运入细胞由此两者被运入细胞. 糖经历主动运输糖经历主动运输, ,能量来自能量来自nana+ +梯梯度度. .小肠上皮细胞小肠上皮细胞顶面顶面na+驱动的同向葡萄驱动的同向葡萄糖运输载体糖运输载体肠腔肠腔 上皮下上皮下组织间隙组织间隙偶联载体偶联载体小肠上皮细胞小肠上皮细胞底侧面底侧面不依赖不依赖na

11、+的葡萄糖的葡萄糖运输载体运输载体被动运输蛋白被动运输蛋白肠腔肠腔 上皮下上皮下组织间隙组织间隙偶联载体偶联载体载体介导运输的方式载体介导运输的方式单一运输同向运输反向运输协同运输协同运输主动运输与药物主动运输与药物质子泵抑制剂：质子泵抑制剂：消化道溃疡常用药消化道溃疡常用药abc转运蛋白超家族转运蛋白超家族 每个成员都含有每个成员都含有atp结合区结合区(atp binding cassette) abc转运蛋白以主动转运方式完成转运蛋白以主动转运方式完成 多种分子的跨膜转运多种分子的跨膜转运 介导多药耐药性介导多药耐药性物物质质进进出出细细胞胞膜膜穿膜穿膜运输运输膜泡膜泡运输运输被动运输被

12、动运输主动运输主动运输简单扩散简单扩散离子通道扩散离子通道扩散易化扩散易化扩散离子泵离子泵伴随运输伴随运输胞吞作用胞吞作用胞吐作用胞吐作用（一）胞吞作用（一）胞吞作用（endocytosisendocytosis）1.1.吞噬作用吞噬作用：吞噬细胞吞噬细胞吞入细胞碎片、细吞入细胞碎片、细菌等菌等固体颗粒固体颗粒或或大分子复合体大分子复合体, ,形成形成“吞噬体吞噬体”或或“吞噬泡吞噬泡” ” 。2.2.胞饮作用胞饮作用：大多数细胞大多数细胞均具有胞饮作用，均具有胞饮作用，摄取大分子摄取大分子液体溶质液体溶质或或极微小颗粒物极微小颗粒物，形成，形成“胞饮体胞饮体”或或“胞饮小泡胞饮小泡”。 胞吞

13、作用胞吞作用吞噬吞噬 (颗粒颗粒)细菌细菌吞噬细胞吞噬细胞 胞吞作用胞吞作用胞饮胞饮(液体液体)3.3.受体介导的胞吞作用受体介导的胞吞作用特点特点 1 1、有受体参与，特异性很强、有受体参与，特异性很强 2 2、选择浓缩机制，速度快、选择浓缩机制，速度快 举例举例 受体介导的低密度脂蛋白（受体介导的低密度脂蛋白（ldlldl颗粒）胞吞过程颗粒）胞吞过程受体介导的胞吞受体介导的胞吞摄入摄入ldlldl（胆固醇）（胆固醇）有被小泡有被小泡遗传性高胆固醇血症原因之一遗传性高胆固醇血症原因之一受体缺陷：不能结合有被小窝受体缺陷：不能结合有被小窝有被小窝 有被小泡被膜被膜：主要成分是网格蛋白（：主要成

14、分是网格蛋白（clathrin） 3网格蛋白网格蛋白+3较小的多肽较小的多肽 三腿蛋白复合体三腿蛋白复合体 六边形或五边形的网格样结构六边形或五边形的网格样结构受体介导的胞吞与药物在脊椎动物所有具核细胞中均有在脊椎动物所有具核细胞中均有转铁蛋白受体转铁蛋白受体( transferrin receptor, tfr) 的表达的表达, 尤其在肿瘤尤其在肿瘤细胞、血脑屏障细胞、血脑屏障( bbb) 、快速分、快速分裂等代谢旺盛需要大量铁的组织。裂等代谢旺盛需要大量铁的组织。由此你能想由此你能想到什么？到什么？胞吐作用胞吐作用( (外排作用，外排作用，exocytosis)exocytosis) 与胞吞作用过程相反与胞吞作用过程相反 举例举例 ：胰岛素的分泌胰岛素的分泌 胞吐胞吐-蛋白分泌蛋白分泌结构性分泌结构性分泌调节性分泌调节性分泌物物质质进进出出细细胞胞膜膜穿膜穿膜运输运输膜泡膜泡运输运输被动运输被动运输主动运输主动运输胞吞作用胞吞作用胞吐作用胞吐作用简单扩散简单扩散离子通道扩散离子通道扩散易化扩散易化扩散离子泵离子泵协同运输协同运