细胞膜与物质的跨膜转运-小分子物质的穿膜运输

1、细胞膜与物质的跨膜转运膜内外物质的运输小分子物质穿膜运输大分子物质膜泡运输被动运输主动运输胞吞作用胞吐作用 小分子物质的穿膜运输细胞膜是选择性半透膜图示人工脂双层对各种分子的相对通透性高浓度低浓度电化学梯度一、单纯扩散（simple diffusion）单纯扩散：不需要消耗能量 不依靠专一膜蛋白分子 顺浓度梯度转运适合单纯扩散的物质：脂溶性物质(非极性物质): 苯.乙醇.氧.不带电荷小分子物质: 水.尿素.二氧化碳不适合单纯扩散的物质：带电荷物质，葡萄糖、氨基酸、核苷酸及许多代谢产物不能通过单纯扩散穿膜转运。膜转运蛋白1.通道蛋白在膜上形成亲水孔道介导离子转运2.载体蛋白通过构象改变进行物质转

2、运二、离子通道扩散以其亲水区构成亲水通道和离子通道有些通道蛋白处于持续开放状态：例如：钾泄漏通道多数通道为闸门通道闸门门控通道的类型1.电压闸门通道（voltage-gated channel）2.配体闸门通道（ligand-gated channel）3.机械门控通道(mechanical gated channel)电压门控通道（voltage-gated channel）通道蛋白在跨膜电位变化时开放电压门控通道主要存在于可兴奋细胞配体门控通道（ligand-gated channel）是离子通道型受体与胞外特定配体结合，构象改变，“闸门”打开，允许某种离子快速跨膜转运如图：乙酰胆碱受体是

3、典型的配体门控通道 通道蛋白配体高浓度低浓度特点：通道蛋白在与神经递质或其他信号分子结合时开放机械门控通道（mechanic-gated channel）通道蛋白受压力作用，引起通道构象改变而开启“闸门”，离子通过亲水通道进入细胞，引起膜电位变化。 如内耳毛细胞感受声音神经肌肉接头处离子通道的作用 神经-肌接头处的闸门通道载体蛋白高浓度低浓度三、易化扩散易化扩散的特点：具有结构特异性；饱和现象，存在最大转运速度；竞争性抑制、非竞争性抑制。简单扩散与易化扩散的动力学曲线不需要消耗细胞代谢的能量,而将物质从浓度高的一侧经细胞膜转运至浓度低的一侧。单纯扩散易化扩散离子通道扩散被动运输哺乳动物细胞内外

4、离子浓度比较)成份细胞内浓度(mmol/L细胞外浓度(mmol/L)10710 (pH7.2)Na+K+Mg2+Ca2+H+Cl55151400.5-7515110-5(pH7.2)固定的阴离子 高 0四、主动运输（active transport）主动运输：载体蛋白介导逆浓度梯度或电化学梯度转运主动运输ATP直接提供能量的主动运输（离子泵） 间接利用ATP的主动运输（协同运输） 1.离子泵具有载体和酶的双重作用2.离子泵具有专一性如钙泵，质子泵，钠钾泵（一）ATP直接提供能量的主动运输-离子泵细胞质Na+Na+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+Na

5、+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+小亚基大亚基大亚基ATPADP+Pi钾浓度梯度30倍钠浓度梯度13倍小亚基大亚基大亚基小亚基大亚基大亚基Pi钠结合部位钾结合部位Na+Na+Na+Na+K+Na+Mg+PiPiK+K+K+大亚基小亚基大亚基大亚基小亚基大亚基大亚基钠钾泵的生物学意义维持了细胞内低钠高钾的特殊离子浓度1.调节细胞容积，维持渗透压2.膜电位的产生3.促进物质吸收钙泵 载体蛋白介导的物质运输中，许多主动运输不是直接由ATP提供能量，而是由储存在膜上离子梯度中的能量来驱动，这一能量来源与进行耦联运转的蛋白质相联系来完成物质跨膜运输，即一种物

6、质的运输依赖于第二种物质的同时运输。 （二）间接利用ATP主动运输协同运输 (co-transport)1、同向协同（symport）物质运输方向与离子转移方向相同如小肠细胞对葡萄糖吸收2、反向协同（antiport）物质跨膜运动的方向与离子转移的方向相反如Na+/H+反向协同运输调节细胞内的PH值Na+驱动的Cl-HCO3-交换 肠上皮细胞转运葡萄糖入血主动运输的特点：逆浓度梯度（逆化学梯度）运输；需要能量；都有载体蛋白。主动运输所需的能量来源主要有：通过水解ATP获得能量 ； 离子浓度梯度； 大分子物质的跨膜运输Endocytosis and Exocytosis胞吐作用吞噬作用吞噬体ph

7、agosome胞饮作用吞饮体pinosome一、胞吞作用（endocytosis）又称入胞作用或胞吐作用，是通过质膜的变形运动将细胞外物质转运入细胞内的过程。分为三类1.吞噬作用2.吞饮作用3.受体介导的内吞作用摄入直径大于1的颗粒物质如细菌、细胞碎片等。形成的小囊泡称吞噬体。(一)、吞噬作用 (phagocytosis)是细胞摄入溶质或液体的过程。形成的小囊泡称胞饮体。(二)、胞饮作用 (pinocytosis)（三）受体介导的内吞作用（receptormediated endocytosis） 与受体结合特异、高效的摄取细胞外大分子的方式LDL、转铁蛋白、VB12、铁离子的摄取2.受体介导

8、的LDL内吞作用低密度脂蛋白颗粒的分子结构：中心含有大约1500个酯化的胆固醇分子，其外包围着800个磷脂分子和500个游离的胆固醇分子，载脂蛋白LDL受体：具有839个氨基酸残基 的单次跨膜糖蛋白。LDL受体介导的内吞过程：低密度脂蛋白颗粒细胞质LDL颗粒LDL受体有被小窝有被小泡无被小泡胞内体受体与大分子颗粒分开胞内体部分胞内体部分 初级溶酶体吞噬溶酶体受体再循环 LDL受体介导的内吞过程LDL内吞过程 电镜照片 二、外吐作用（exocytosis）某些代谢废物及细胞分泌物被质膜包裹形成的小囊泡从细胞内部移至细胞表面，与质膜融，将物质排出细胞之外。分泌两种形式：1.结构性分泌(consti

9、tutive pathway of secretion)：分泌蛋白、高尔基体分泌囊泡。 2.受调分泌途径(regulated pathway of secretion) ：储存于分泌囊泡、外界信号。有被小泡的被是什么？囊泡为什么会从质膜上脱落下来？分泌小泡为什么会与靶膜特异性融合呢？小 结细胞膜异常与疾病 一、载体蛋白异常与疾病 二、离子通道缺陷与疾病 三、膜受体异常与疾病 四、癌细胞的细胞膜特性改变膜受体异常与疾病1.家族性高胆固醇血症（familial hypercholesterolemia）编码LDL受体的基因突变引起常染色体显性遗传病LDL受体异常主要包括：受体缺乏和受体结构异常由于

10、细胞不能摄取LDL颗粒，引起血液中胆固醇浓 度升高并在血液中沉积，患者会过早地发生动脉 粥样硬化和冠心病。 细胞膜上LDL受体缺陷示意图 2、重症肌无力症也是一种受体异常的疾病，不缺乏N型乙酰胆碱 受体（N-Ach），产生了抗N-Ach的抗体。抗N-Ach受体的抗体阻断受体可能的效应机制：阻断受体-配体的结合，封闭配体作用引起细胞内吞受体，导致受体数目减少激活补体，导致受体从膜上脱落癌细胞的细胞膜特性改变 肿瘤细胞膜表面特性发生改变 当细胞癌变后，质膜发生很多功能上的变化 ： 1、细胞膜通透性增强物质转运速度大，促使肿瘤细胞快速生长肿瘤细胞水解酶及代谢产物向外“渗漏”，破坏正常组织，有助于肿瘤细胞侵袭。 2、接触抑制丧失肿瘤细胞不断分裂，造成恶性增殖。 3、 细胞膜粘着力降低癌细胞容易从原发部位脱落、转移。 4、与植物凝集素起凝集反应肿瘤细胞表面的糖受体在分布上与正常细胞不同，能快速移动集中，如：与conA高度结合，发生凝集。 5、抗原性的改变 某些肿瘤细胞表面出现新特异性抗原 ，如：肠癌病人血清中出现癌胚抗原；O型血胃癌患者细胞膜表面可出现A型或B型抗原。肿瘤细胞