药物的跨膜转运

药物的跨膜转运分析化学焦豫滨201312151714.一、生物膜生物膜主要由脂质、蛋白和多糖组成。该脂膜呈液态骨架,脂质形成一系列双分子层,

蛋白质镶嵌在其中,蛋白质多为物质转运的载体(transporter)、受体或酶,担负着物质转运或信息传递任务。此外,在膜中还存在一些孔道,使一些小分子化合物如水、尿素等通过。.Membrane.脂质双分子层构成：由双嗜性脂质分子两两相对排列成双分子层脂质以磷脂类为主(总量的70%以上)、胆固醇(一般低于30%)和少量糖脂。2.特点：液态（同层横向移动的流动性）

稳定性（可自动形成和维持，能承受较大张力。）3.功能：屏障作用和传递信息.蛋白质(55%)结构：α螺旋或球形存在形式：表面蛋白、整合蛋白表面蛋白（Peripheralproteins）占20%—30%,以静电引力或离子键与整合蛋白结合,附着于膜表面，主要在内表面。整合蛋白（Integralproteins）占70%—80%,肽链一次或几次穿膜为特征。蛋白质功能：①转运物质②传递信息③能量转化④免疫标志.糖类(2%-10%)形式：糖蛋白或糖脂表示免疫信息或传递信息.二、药物的跨膜转运方式.（一）被动运输概念：物质经扩散作用,顺电化学梯度不消耗能量所进行的跨膜转运。扩散特点:扩散量与浓度差、温度和膜的通透性呈正相关。类型：简单扩散协助扩散.1.单纯扩散概念：一些高脂溶性物质由膜的高浓度一侧向低浓度一侧转运的过程。转运的物质：O2、CO2、NH3、N2、尿素、乙醚、乙醇、类固

醇类激素等少数几种。特点：沿浓度梯度扩散；不需要提供能

量；没有膜蛋白的协助。通透性决定于：分子的大小，脂溶性（

极性）大小。.2.易化扩散概念:一些非脂溶性或脂溶解度甚小的物质,需在特殊膜蛋白质的“帮助”下,由膜的高浓度一侧向低浓度一侧转运的过程。

分类:①由通道介导的易化扩散

②由载体介导的易化扩散.（1）通道介导的易化扩散定义:离子物质借助于膜上的蛋白质离子通道所进行的扩散。通道是一类贯穿脂质双层、中央带有亲水性孔道的膜蛋白。离子通道特点：a.相对特异性(离子选择性)b.具有“闸门”启闭的特性（门控过程）.门控离子通道分为三类：1.电压门控通道：在膜去极化到一定电位时开放，如神经元上的Na+通道。2.化学门控通道：受膜环境中某些化学物质的影响而开放,这类化学物质（配基）主要来自细胞外液，如激素、递质等。3.机械门控通道：当膜的局部受牵拉变形时被激活，如触觉的神经末梢、听觉的毛细胞等都存在这类通道。..细胞外细胞内细胞膜电位高电位低Na+浓度高Na+浓度低.（2）载体介导的易化扩散定义:物质主要是依赖于载体蛋白分子内部的变构作用所进行的被动跨膜转运。转运物：葡萄糖(GL)、氨基酸(AA)等非脂溶性小分子亲水物质。转运速率取决于浓度差、载体数量及位点等特点：a．高度特异性b.饱和现象c.竞争性抑制.（二）主动运输概念：主动运输（activetransport）是指由载体蛋白介导的物质逆浓度梯度（或电化学梯度）的由浓度低的一侧向浓度高的一侧的跨膜运输方式。特点：①运输方向；②膜转运蛋白；③消耗能量进行主动运输的物质：各种离子（如钠离子、钾离子、氯离子、碳酸根离子、钙离子等）。葡萄糖、氨基酸等带电荷极性分子。.1.泵转运ATP驱动泵：也称ATP酶，催化ATP水解而释放能量；是整合膜蛋白，载体蛋白。在膜的原生质表面有ATP结合位点。根据结构和功能特性可分为4类：P-型离子泵，P-型质子泵，V-型质子泵，

F-型质子泵，和ABC超家族。转运离子转运小分子转运H+离子，即质子转运Na+,K+,Ca2+等.（1）钠钾泵：也叫Na+-K+ATP酶构成与分布：由2个α亚基、2个β亚基组成的4聚体，分布于动物细胞的质膜上。P-型离子泵:2个α催化亚基，ATP结合位点，磷酸化和去磷酸化，泵蛋白构象改变，实现离子的跨膜转运。.功能：逆浓度梯度和电化学梯度泵出Na+,泵入K+,维持细胞内低Na+高K+的离子环境，对神经冲动的传播和维持细胞的渗透平衡时非常重要。Na+-K+泵的作用：①维持细胞的渗透压，保持细胞的体积；②维持低Na+高K+的细胞内环境；③维持细胞的静息电位。.又称Ca2+-ATP酶。构成：1个多肽构成的整合膜蛋白，每个泵单位含有10个跨膜α螺旋。分布：细胞质膜和内质网膜上；肌细胞的肌质网膜上。

功能：于细胞膜和内质网膜上，它将Ca2+输出细胞或泵入内质网腔中储存起来，以维持细胞内低浓度的游离Ca2+。在肌细胞的肌质网膜上，在肌质网内储存Ca2+，对调节肌细胞的收缩运动是至关重要的。钙泵占膜整合蛋白的80%以上。（2）钙泵（Ca2+pump）.

质子泵1、P-type：利用质子泵自磷酸化发生构象的改变向细胞外转移质子，如植物细胞、真菌和细菌的质膜上的H+泵、动物胃表皮细胞的H+-K+泵。2、V-type：由多亚基构成，位于动物细胞溶酶体膜、破骨细胞和肾小管细胞的质膜以及植物细胞、真菌和细菌液泡膜上，故又称膜泡质子泵(vacuolarprotonpump)。其水解ATP产生能量，但不发生磷酸化。将H+从细胞质基质泵入细胞器，以维持基质的pH中性和细胞器内的pH酸性。3、F-type：由多亚基构成，位于细菌质膜，线粒体内膜和植物细胞的类囊体膜上。顺H+浓度梯度转运质子。利用释放的能量合成ATP，也叫H+-ATP合成酶。.ABC超家族ABC超家族（ABCsuperfamily）:分布广泛，庞大的蛋白家族，有两个跨膜结构域和两个原生质侧的ATP结合区（ATPbindingcassette），故名ABC转运器。ATP驱动泵：水解ATP，逆浓度梯度摄取营养。转运底物：在细菌质膜上-氨基酸、多糖、磷脂、多肽、甚至蛋白质；在哺乳类细胞质膜上-磷脂、亲脂性药物、胆固醇和其它小分子。特异性：是载体蛋白，每一种ABC转运器只转运一种或一类底物。.2.协同转运（cotransport）是一类由Na+-K+泵或H+泵与载体蛋白协同作用，靠间接消耗ATP完成的主动运输方式。动物细胞中常常利用膜两侧Na+浓度梯度来驱动。植物细胞和细菌常利用H+浓度梯度来驱动。根据物质（葡萄糖、氨基酸）运输方向与离子沿浓度梯度的转移方向，可分为：

同向转运与逆向转运。..钠泵活动的生理意义：1.维持细胞正常的渗透压和形态；2.形成和保持细胞内外Na+、K+不均匀分布，与生物电的形成密切相关；3.建立Na+浓度是能储备。是营养物质跨越小肠和肾小管上皮细胞等跨膜主动转运的能量来源。.区别原发性继发性转运方向低浓度向高浓度转运低浓度向高浓度转运膜蛋白质生物泵转运体蛋白质能量来源生物泵钠泵等生物泵举例钠泵、钙泵活动发生的离子转运等小肠对GS和AA的吸收，碘被甲状腺细胞摄取等原发性与继发性的比较.物质跨细胞膜的转运异同区别扩散和渗透易化扩散主动转动转运方向顺浓度差或电位差逆浓度或电位差转运动力物质本身浓度差或电位差的势能消耗细胞内的能量结果膜两侧物质分布平衡差距更大膜蛋白参与无载体或离子通道生物泵/和转运体终止条件达细胞膜两侧浓度相等或电化学势差＝0时停止受“泵”的控制能量消耗不消耗所通过膜能量，能量来自高浓度本身势能不消耗所通过膜的能量，属于被动转运消耗了能量，由膜或膜所属细胞供给举例02、C02、N2、NH3、H2O、乙醇、尿素等葡萄糖进入红细胞、普通细胞，离子K＋、Na＋、Cl—、Ca2＋肠及肾小管吸收葡萄糖，Na＋泵、Ca＋泵、H+-K+泵.（三）出胞与入胞式转运定义：一些大分子物质或团块通过胞膜结构和功能变化进出细胞,亦可属于主动转运过程。属于主动运输：消耗能量。分类：入胞（胞吞）、出胞（胞吐）.出胞（胞吐）：是细胞分泌、地址释放及大分子物质和颗粒的外排方式。入胞（吞噬、吞饮）：是大分子物质或物质团块的进入细胞的主要方式。吞噬作用：胞吞物为固体。（单核、巨噬、中性粒C）吞饮作用：胞吞物为液体。（液相和受体介导入胞