细胞生物学物质的跨膜运输

1、第一节第一节 膜转运蛋白与物质的跨膜运输膜转运蛋白与物质的跨膜运输1.1.脂双层的不透性和膜转运蛋白脂双层的不透性和膜转运蛋白2.2.被动运输和主动运输被动运输和主动运输第三节第三节 胞吞作用与胞吐作用胞吞作用与胞吐作用1.1.胞饮作用与吞噬作用胞饮作用与吞噬作用2.2.受体介导的胞吞作用受体介导的胞吞作用3.3.胞吐作用胞吐作用第二节第二节 离子泵和协同转运离子泵和协同转运1.P-1.P-型离子泵型离子泵2.V-2.V-型质子泵和型质子泵和F-F-型质子泵型质子泵3.ABC3.ABC超家族超家族4.4.协同转运协同转运5.5.离子跨膜转运和膜电位离子跨膜转运和膜电位第一节第一节 膜转运蛋白与

2、物质的跨膜运输膜转运蛋白与物质的跨膜运输1.脂双层的不透性和膜转运蛋白脂双层的不透性和膜转运蛋白细胞内外的离子差别分布的两种调控机制：细胞内外的离子差别分布的两种调控机制： 一是取决与一套特殊的膜转运蛋白的活性。一是取决与一套特殊的膜转运蛋白的活性。 二是取决于质膜本身的脂双层所具有的疏水性特征。二是取决于质膜本身的脂双层所具有的疏水性特征。膜转运蛋白：膜转运蛋白： 载体蛋白：载体蛋白：1.1.载体蛋白几乎存在所有类型的生物膜上，属于多次跨载体蛋白几乎存在所有类型的生物膜上，属于多次跨膜蛋白。膜蛋白。2.2.不同部位的生物膜往往含有各自功能相关的不同载体不同部位的生物膜往往含有各自功能相关的不

3、同载体蛋白。蛋白。载体蛋白具有特异性结合位点，所以每种载体蛋白对底载体蛋白具有特异性结合位点，所以每种载体蛋白对底物具有高度选择性，通常只能转运一种类型的分子；物具有高度选择性，通常只能转运一种类型的分子；4.4.转运过程具有类似于酶与底物作用的饱和动力学特征；转运过程具有类似于酶与底物作用的饱和动力学特征；5.5.既可被底物类似物竞争性地抑制，又可被某种抑制剂既可被底物类似物竞争性地抑制，又可被某种抑制剂非竞争性抑制以及对非竞争性抑制以及对pHpH有依赖性等，因此有人将载体蛋有依赖性等，因此有人将载体蛋白称为通透酶。白称为通透酶。 通道蛋白：通道蛋白：提供亲水通道。目前已发现提供亲水通道。目

4、前已发现100多种，几乎都是离子通多种，几乎都是离子通道，具有离子选择性和门控性，主要有道，具有离子选择性和门控性，主要有3类：电位闸门通类：电位闸门通道、配体闸门通道、机械闸门通道。只参与被动运输。道、配体闸门通道、机械闸门通道。只参与被动运输。2.2.被动运输和主动运输被动运输和主动运输细胞膜的物质运输方式：细胞膜的物质运输方式：（）小分子物质和离子的跨膜运输（）小分子物质和离子的跨膜运输（被动运输被动运输、主动运输主动运输）（）大分子和颗粒物质的（）大分子和颗粒物质的膜泡运输膜泡运输（胞吞作用、胞吐作用）（胞吞作用、胞吐作用）（一）被动运输被动运输：物质由高浓度一侧通过膜到低浓度一侧而不

5、消耗代谢能的一种运输方式。 1 1、简单扩散：物质顺浓度梯度从膜的一侧运送到另一侧，、简单扩散：物质顺浓度梯度从膜的一侧运送到另一侧，既不需要消耗能量，也无需专一性蛋白做载体（疏水（脂溶既不需要消耗能量，也无需专一性蛋白做载体（疏水（脂溶性）非极性小分子、不带电的极性小分子）性）非极性小分子、不带电的极性小分子） 2 2、水孔蛋白：水分子的跨膜通道、水孔蛋白：水分子的跨膜通道水分子不带电荷但具有极性，尽管它可以通过简单扩散的方水分子不带电荷但具有极性，尽管它可以通过简单扩散的方式缓慢通过双脂层，但对于某些组织来说，水分子就必须借式缓慢通过双脂层，但对于某些组织来说，水分子就必须借助质膜上的大量

6、水孔蛋白以实现快速跨膜转运。助质膜上的大量水孔蛋白以实现快速跨膜转运。此外，有些水孔蛋白还在植物逆境应答如抗旱性中起重要作此外，有些水孔蛋白还在植物逆境应答如抗旱性中起重要作用。用。3、协助扩散协助扩散：又称易化扩散，是物质由高浓度到低浓度的一种穿膜运输方式，它不消耗细胞的代谢能，但需要专一性的跨膜蛋白的帮助a.a.闸门通道蛋白介导的协助扩散闸门通道蛋白介导的协助扩散 * 电压闸门通道：只有当膜电位发生变化时，闸门才开启的离子通道（例：Na+通道、Ca2+通道）。 * 配体闸门通道：配体与通道蛋白上的受体结合，引起通道蛋白构象发生变化，使闸门开放。 *压力激活通道：受压力调控，如听觉毛细胞离子

7、通道。b.b.载体蛋白介导的协助扩散载体蛋白介导的协助扩散 在膜的一侧，溶质分子与载体蛋白上专一的结合位点结合，载体蛋白构象发生变化，将溶质分子运至膜的另一侧，载体蛋白与溶质分离后，又恢复到原来的构象（例：葡萄糖、氨基酸、核苷酸）C.C.特点特点（1）饱和性（2）高度选择性（3）蛋白质变性剂对膜转运蛋白有抑制作用（二）主动运输主动运输：物质由低浓度的一侧通过膜到高浓度的一侧，同时消耗代谢能的一种物质运输方式。在运输过程中，需要载体蛋白的参与。根据能量来源的不同，可将主动运输分为：由ATP直接提供能量、简介提供能量以及光驱动泵三种基本类型。1、ATP驱动泵是ATP酶直接利用水解ATP提供的能量，

8、实现离子或小分子逆浓度梯度或电化学梯度的跨膜运输。2、耦联转运蛋白：耦联转运蛋白介导各种离子和分子的跨膜运动。这类转运蛋白包括两种基本类型：通向协同转运蛋白和反向协同转运蛋白。3、光驱动泵：主要发现于细菌细胞，对溶质的主动运输与光能的输入想耦联。第二节 离子泵和协同转运（一）（一）P型泵型泵：所有P型泵都有2个独立的催化亚基，具有ATP结合位点；绝大多数还具有2个起调节作用的小的亚基。 1、Na+K+泵泵（1）、Na+K+泵的结构与运转机制（2）、Na+K+泵主要生理功能： 维持细胞膜点位 维持动物细胞渗透平衡 吸收营养2、Ca2+泵及其他泵及其他P型泵型泵（1）、Ca2+泵的结构与功能（2）

9、、P型H+ 泵（二）、（二）、V型质子泵和型质子泵和F型质子泵型质子泵：V型质子泵广泛存在于动物细胞的胞内体膜、溶酶体膜，破骨细胞核某些肾小管细胞的质膜，以及植物、酵母及其它真菌细胞的液泡膜上。（三）、（三）、ABC超家族：超家族：ABC超家族也是一类ATP驱动泵，又叫ABC转运蛋白。ABC转运蛋白与疾病：在正常生理条件下，ABC转运蛋白是细菌质膜上糖、氨基酸、磷脂和肽的转运蛋白，是哺乳类细胞质膜上磷脂、亲脂性药物、胆固醇和其他小分子的转运蛋白。( (四四) )协同转运：协同转运：由膜两侧离子梯度贮存的能量提供动力，间接消耗ATP，同时也需要膜上的特异性载体参与。同向协同运输：Na+与葡萄糖反

10、向协同运输：Na+与H+（五）（五）离子跨膜转运和膜电位离子跨膜转运和膜电位第三节第三节 胞吞作用与胞吐作用胞吞作用与胞吐作用膜泡运输：膜泡运输：细胞在转运大分子和颗粒物质的过程中，物质被包裹在膜脂双分子层围成的囊泡中，通过囊泡与细胞膜的融合进行转运，这种运输方式称为膜泡运输。特点：特点：不与细胞质内其他结构直接接触和混合囊泡只与特定膜融合，直接转运消耗代谢能。基本形式：基本形式：胞吞作用、胞吐作用（一）胞吞作用：胞吞作用：又称入胞作用，指通过细胞膜的变形运动，将细胞分外大分子或颗粒物质包裹成膜泡运进细胞的过程。胞吞作用主要分为两类： 1.吞噬作用吞噬作用：摄入大的颗粒，如细菌和细胞碎片。原生动物摄食方式，哺乳动物只有少数特化的细胞，如巨噬细胞等才有摄入和消化大颗粒的吞噬作用。 2.胞饮作用胞饮作用：摄入液体和溶质分子进入细胞的过程。大多数细胞都具有胞饮作用。（二）（二）受体介导的胞吞作用受体介导的胞吞作用：有一些物质的内吞，首先与细胞膜上的受体结合，然后细胞膜内陷形成有被小窝有被小窝，继而形成有被小泡有被小泡，这种内吞方式称为受体