细胞膜与物质的跨膜运输

1、第三讲第三讲 细胞膜与物质的跨膜转运细胞膜与物质的跨膜转运一、膜的选择性通透和简一、膜的选择性通透和简单扩散单扩散1、选择通透性膜、选择通透性膜易于通过膜的物质：脂溶性物质、不带电荷小分子物质易于通过膜的物质：脂溶性物质、不带电荷小分子物质不易通过膜的物质：带电荷物质、大分子物质不易通过膜的物质：带电荷物质、大分子物质高浓度低浓度2. 简单简单扩散（扩散（simple diffusion）扩散速度取决于分子的大小及对脂类的相对溶解度扩散速度取决于分子的大小及对脂类的相对溶解度适合适合简简单扩散的物质：单扩散的物质：脂溶性物质脂溶性物质( (非极性物质非极性物质): ): 苯苯. .醇醇. .氧

2、氧. .氮氮. . 甾类激素甾类激素不带电荷小分子物质不带电荷小分子物质: : 水水. .尿素尿素. .二氧化碳二氧化碳不适合不适合简简单扩散的物质：单扩散的物质：带电荷物质带电荷物质简简单扩散单扩散特点特点： 顺浓度梯度转运顺浓度梯度转运 不需要消耗能量不需要消耗能量 (能量来自本身高浓度势能）能量来自本身高浓度势能） 不不需要需要专一专一的的膜膜转运转运蛋白蛋白 （一）膜转运蛋白（一）膜转运蛋白 （membrane transport protein）细胞膜上负责转运不能通过简单扩散介导跨膜转运的蛋白质。细胞膜上负责转运不能通过简单扩散介导跨膜转运的蛋白质。二、膜转运蛋白介导二、膜转运蛋白

3、介导的跨膜运输的跨膜运输2 2、类型、类型1 1）通道蛋白（）通道蛋白（channel proteinchannel protein）在膜上形成水溶性通道，介导特定离子转运 仅介导被动运输 如：水分子、多种离子2 2）载体蛋白（）载体蛋白（carrier proteincarrier protein）与特定溶质结合，通过构象改变进行物质转运 介导被动运输及主动运输 如：小的有机分子、无机离子 膜转运蛋白参与的物质转运具选择性1、离子通道扩散的特点：、离子通道扩散的特点： 沿着溶质浓度梯度、跨膜电位沿着溶质浓度梯度、跨膜电位差差介导被动运输；介导被动运输； 对离子有高度选择性；对离子有高度选择性

4、； 转运速率高；转运速率高； 开关受开关受“闸门闸门”控制，多数是关控制，多数是关闭状态，但某些通道蛋闭状态，但某些通道蛋 白常期处于开放状态；白常期处于开放状态； 如：钾泄漏通道如：钾泄漏通道 （二）离子通道高效转运各种离（二）离子通道高效转运各种离子子2、门控通道的类型、门控通道的类型 电压门控通道（voltage-gated channel） 配体门控通道（ligand-gated channel） 应力激活通道 (stress-activated channel)1）电压门控通道：）电压门控通道：跨膜电位的改变诱发通道蛋白构象改变，使通道跨膜电位的改变诱发通道蛋白构象改变，使通道开放，

5、离子顺浓度梯度跨膜转运。开放，离子顺浓度梯度跨膜转运。u9、 人的价值，在招收诱惑的一瞬间被决定。2022-3-172022-3-17Thursday, March 17, 2022u10、低头要有勇气，抬头要有低气。2022-3-172022-3-172022-3-173/17/2022 8:44:51 PMu11、人总是珍惜为得到。2022-3-172022-3-172022-3-17Mar-2217-Mar-22u12、人乱于心，不宽余请。2022-3-172022-3-172022-3-17Thursday, March 17, 2022u13、生气是拿别人做错的事来惩罚自己。2022

6、-3-172022-3-172022-3-172022-3-173/17/2022u14、抱最大的希望，作最大的努力。2022年3月17日星期四2022-3-172022-3-172022-3-17u15、一个人炫耀什么，说明他内心缺少什么。2022年3月2022-3-172022-3-172022-3-173/17/2022u16、业余生活要有意义，不要越轨。2022-3-172022-3-17March 17, 2022u17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。2022-3-172022-3-172022-3-172022-3-17通道开放时间只有几毫秒，随即迅速自发关闭。通道开放时间

7、只有几毫秒，随即迅速自发关闭。见于可兴奋细胞：神经元、肌细胞及腺上皮细胞等见于可兴奋细胞：神经元、肌细胞及腺上皮细胞等通道蛋白通道蛋白配体配体高浓度低浓度定义：与特定配体结合后构象改变，闸门定义：与特定配体结合后构象改变，闸门开放，开放，介导介导 某种离子某种离子的的跨膜转运。跨膜转运。特点：特点：离子通道型离子通道型受体受体如：乙酰胆碱通道如：乙酰胆碱通道图示：图示：神经肌肉神经肌肉连连接处接处闸门闸门通道通道（3）应力激活通道）应力激活通道通道蛋白受应力作用，构象改变而开启通道蛋白受应力作用，构象改变而开启“闸门闸门”，离子通过亲水通道进入细胞，离子通过亲水通道进入细胞，引起膜电位变化，产

8、生电信号。引起膜电位变化，产生电信号。如内耳毛细胞感受声波震动如内耳毛细胞感受声波震动载体蛋白载体蛋白高浓度低浓度（三）载体蛋白介导的易化扩散（三）载体蛋白介导的易化扩散（facilitated diffusion）1、定义：在特异性载体蛋白介导下，一些非脂溶性的物质，如、定义：在特异性载体蛋白介导下，一些非脂溶性的物质，如葡萄糖、氨基酸、核苷酸等，不消耗细胞代谢能，顺电化学梯度葡萄糖、氨基酸、核苷酸等，不消耗细胞代谢能，顺电化学梯度的跨膜转运。的跨膜转运。2、特点：、特点：具有选择性、特异性；具有选择性、特异性；载体蛋白可循环使用；载体蛋白可循环使用； 转运速率高于简单扩散；转运速率高于简单

9、扩散；具有饱和性，存在最大转运速度。具有饱和性，存在最大转运速度。被动运输被动运输（名词解释）（名词解释）不不需要细胞提供代谢需要细胞提供代谢能量能量, ,溶质溶质从从浓度浓度高高的一侧经细胞膜转运至的一侧经细胞膜转运至浓度浓度低低的一侧的跨膜转运。的一侧的跨膜转运。转运动力来自物质的浓度梯度及电位梯度转运动力来自物质的浓度梯度及电位梯度简单扩散简单扩散易化扩散易化扩散离子通道扩散离子通道扩散被动运输被动运输（四）载体蛋白介导的主动运输（四）载体蛋白介导的主动运输由载体蛋白所介导的由载体蛋白所介导的，物质逆浓度梯度或电化学物质逆浓度梯度或电化学梯度梯度，消耗能量的一种，消耗能量的一种跨膜转运。

10、跨膜转运。ATP直接供能（ATPATP驱动泵驱动泵离子泵离子泵） ATP间接供能（伴随伴随运输）运输） 质子泵光能驱动特点：特点：具有载体和酶的双重作用具有载体和酶的双重作用 （ATPATP酶）酶）具有专一性具有专一性如：钙泵、氢泵如：钙泵、氢泵、钠钾泵钠钾泵1 1、离子泵直接水解、离子泵直接水解ATPATP进行主动运输进行主动运输细胞质细胞质Na+Na+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+小小亚亚基基大亚基大亚基大亚基大亚基ATPADP+Pi钾浓度梯度30倍钠浓度梯度13倍小小亚亚基基大亚基大

11、亚基大亚基大亚基小小亚亚基基大亚基大亚基大亚基大亚基Pi钠结合部位钠结合部位钾结合部位钾结合部位Na+Na+Na+Na+K+Mg2+PiPiK+K+K+大亚基大亚基小小亚亚基基大亚基大亚基大亚基大亚基小小亚亚基基大亚基大亚基大亚基大亚基（1）Na+-K+泵泵钠钾泵的功能钠钾泵的功能 简答题简答题 每水解个每水解个ATP泵出个钠离子，泵入个钾离子。泵出个钠离子，泵入个钾离子。维持细胞内维持细胞内低钠高钾低钠高钾的特殊离子环境。的特殊离子环境。1.维持渗透压平衡，保持细胞容积恒定维持渗透压平衡，保持细胞容积恒定2.产生和维持膜电位的（和离子通道一起）产生和维持膜电位的（和离子通道一起）3.为物质吸

12、收提供驱动力（葡萄糖、氨基酸）为物质吸收提供驱动力（葡萄糖、氨基酸）4. 为蛋白质合成及代谢活动提供必要的离子浓度为蛋白质合成及代谢活动提供必要的离子浓度（2）Ca2+泵：泵：存在部位：存在部位：肌细胞的肌浆网上及神经终末的质膜肌细胞的肌浆网上及神经终末的质膜原理：原理：类似钠钾泵，类似钠钾泵，ATP酶，通过磷酸化和去磷酸化改变酶，通过磷酸化和去磷酸化改变构象，结合与释放构象，结合与释放Ca2+功能：功能：保持胞质内的低钙浓度，参与细胞的重要活动。保持胞质内的低钙浓度，参与细胞的重要活动。如：肌肉收缩、分泌、神经递质释放、跨膜信息转如：肌肉收缩、分泌、神经递质释放、跨膜信息转导等。导等。（1

13、1）特点）特点由由NaNa+ +-K-K+ +泵（或泵（或H H+ +泵）与载体蛋白协同作用，间接消耗泵）与载体蛋白协同作用，间接消耗ATPATP的一种主动运输方式。的一种主动运输方式。物质跨膜运动所需要的直接动力来自膜两侧离子的电物质跨膜运动所需要的直接动力来自膜两侧离子的电化学梯度。化学梯度。这种离子电化学浓度由这种离子电化学浓度由NaNa+ +-K-K+ +泵（或泵（或H H+ +泵）来维持。泵）来维持。2. 离子浓度驱动的协同运输离子浓度驱动的协同运输(co-transport) 对向运输（对向运输（antiportantiport）物质运输方向与离子转移方向物质运输方向与离子转移方向

14、相反相反如：如：1）Na+ 驱动的驱动的Na+H+泵调节细胞内泵调节细胞内PHPH值。值。 2 2）Cl- - -HCO3 3- -交换交换器调节细胞内器调节细胞内PHPH值。值。 第三节第三节 大分子和颗粒物质的跨膜运输大分子和颗粒物质的跨膜运输一、一、胞吞作用（胞吞作用（endocytosis） （一）吞噬作用（一）吞噬作用（phagocytosis） （二）胞饮作用（二）胞饮作用（pinocytosis） （三）受体介导的内吞作用（三）受体介导的内吞作用二、二、胞吐作用（胞吐作用（exocytosis）定义：定义：细胞膜凹陷或形成伪足，摄入直径大于细胞膜凹陷或形成伪足，摄入直径大于0.5

15、um0.5um的颗粒物质（如细菌、细胞碎片等）的过程。的颗粒物质（如细菌、细胞碎片等）的过程。形成的膜泡称吞噬体或吞噬泡。形成的膜泡称吞噬体或吞噬泡。功能：功能：在机体防御系统中在机体防御系统中发挥重要作用发挥重要作用常见于常见于具有吞噬功能具有吞噬功能的细胞：中性粒细胞、的细胞：中性粒细胞、单核细胞、巨噬细胞单核细胞、巨噬细胞(一一) 吞噬作用吞噬作用 (phagocytosis)u定义定义：细胞非特异性摄取细胞外液滴的过程。细胞非特异性摄取细胞外液滴的过程。u形成的小囊泡称形成的小囊泡称胞饮体或胞饮泡胞饮体或胞饮泡。u常见于白细胞、常见于白细胞、 巨噬细胞巨噬细胞 毛细血管内皮细胞毛细血管

16、内皮细胞 肾小管内皮细胞肾小管内皮细胞 小肠上皮细胞等小肠上皮细胞等（二）胞饮作用（二）胞饮作用 (pinocytosis) （三）受体介导的（三）受体介导的内内吞作用吞作用（receptormediated endocytosis） n 定义：定义：细胞通过受体的介导细胞通过受体的介导, ,摄取细胞外摄取细胞外 专一性蛋白质或其他化合物的过程。专一性蛋白质或其他化合物的过程。n特点：特点：具有选择性和高效性具有选择性和高效性n如：如：LDLLDL、铁离子铁离子、VB12VB12、免疫球蛋白免疫球蛋白1、有被小窝和有被小泡、有被小窝和有被小泡有被小窝（有被小窝（coated pit）：）：质膜

17、上受体集中的特定区域。此区域质膜向内凹陷，其内表面覆盖一层由网格蛋白和衔接蛋白组成的毛刺状电子致密物。有被小泡（有被小泡（coated vesicle）：）：有被小窝内陷并与质膜脱离后形成的，胞外溶质同有被小窝处的受体结合形成的、包被着网格蛋白的配体-受体复合物的囊泡。（1 1）网格蛋白衣被小泡）网格蛋白衣被小泡3个重链和3个轻链组成一个含3个曲臂的三腿蛋白复合物，36个三腿蛋白复合物交织在一起，形成具有5（6）边形的篮网状结构。A 三腿复合物 B 包被亚基 C网格蛋白小泡Clathrin coated vesicles网格衣被小泡的形态（2）衔接蛋白（）衔接蛋白（adaptin）介于网格蛋白

18、与配体介于网格蛋白与配体-受体复合物之间，参与衣被的形成并起连接作用；受体复合物之间，参与衣被的形成并起连接作用；具有特异性具有特异性（3）发动蛋白：）发动蛋白：一种一种GTP结合蛋白结合蛋白2、受体介导的、受体介导的LDL内吞内吞作用作用LDL：载脂蛋白载脂蛋白ApoB100将酯化将酯化胆固醇、磷脂、胆固醇、磷脂、游离胆固醇组装游离胆固醇组装成的球形颗粒。成的球形颗粒。细胞质LDL颗粒颗粒LDL受体受体有被小窝有被小窝有被小泡有被小泡无被小泡无被小泡胞内体胞内体受体与大分子颗粒分开受体与大分子颗粒分开胞内体部分胞内体部分胞内体部分胞内体部分 初级溶酶体初级溶酶体吞吞噬噬溶溶酶酶体体受体再循环

19、受体再循环 （二）胞吐作用（二）胞吐作用（exocytosis）名词）名词指细胞内合成的物质通过囊泡转运至细胞膜，与质指细胞内合成的物质通过囊泡转运至细胞膜，与质膜融合后，将物质排出细胞外的过程。膜融合后，将物质排出细胞外的过程。 穿胞吞吐穿胞吞吐四、四、 细胞表面及其特化结构细胞表面及其特化结构细胞表面（细胞表面（cell surface）n细胞外被细胞外被n细胞膜细胞膜n胞质溶胶胞质溶胶一一 细胞外被和胞质溶胶细胞外被和胞质溶胶（一）细胞外被（一）细胞外被 也称糖萼（也称糖萼（glycocalyx），质膜中的糖蛋白和糖），质膜中的糖蛋白和糖脂向外表面延伸出脂向外表面延伸出 的寡糖链部分，的寡糖链部分， 质膜的一部分。质膜的一部分。 （二）胞质溶胶（二）胞质溶胶二二 细胞表面的特化结构细胞表面的特化结构（一）褶皱（一）褶皱细胞表面的扁性细胞表面的扁性突起，为细胞的突起，为细胞的吞饮装置。吞饮装置。巨噬细胞吞噬细菌（二）微绒毛（二）微绒毛上皮细胞游离面的细胞膜和细胞质伸出的上皮细胞游离面的细胞膜和细胞质伸出的指状突起指状突