医学细胞生物学 5-3 细胞质膜与物质运输 (膜泡运输部分) part-1

第五章细胞质膜与细胞表面Chapter5PlasmaMembraneandCellSurface第三节细胞膜与物质的跨膜运输

活细胞是一个开放性结构体系，它要进行各种生命活动，就必然要同环境发生物质交换关系。物质进出细胞都要通过质膜！质膜物质运输

穿膜运输

膜泡运输

主要是离子和一些小分子的运输主要是一些大分子和颗粒物质的运输穿膜运输有些物质，如离子和小分子，以直接穿膜的方式进出细胞。质膜由脂双层分子和蛋白质构成，物质穿膜的性能称为通透性(permeability)，物质通透性的大小与物质的性质和大小有关。物质穿膜的特点(1)脂溶性：脂溶性越大的分子越容易穿膜;(2)分子量：小分子比大分子容易穿膜;(3)带电性：不带电荷的分子容易穿膜;(4)亲水性：亲水性分子和离子的穿膜要依赖于专一性的跨膜蛋白。影响物质穿过脂双层膜的通透性高低的因素有如下几个：水分子能快速进出细胞与膜上的水孔蛋白(aquaporin)通道有关。该通道广泛存在于动物、植物和细菌的质膜以及植物液泡膜上，它具有高度专一性(只允许水分子通过，而不允许其他分子或离子通过)。

物质的通透性物质本身的属性膜的结构性质共同决定(麻醉剂、热、辐射、pH值、盐不平衡等)细胞生理状态环境条件影响环境刺激也能使肌细胞和神经细胞的膜透性提高。(肌)细胞处于活动状态时，营养物质更容易透过质膜物质通透性的影响极其决定因素穿膜运输的类型：物质顺着电化学梯度不消耗细胞本身的代谢能物质逆着电化学梯度消耗细胞代谢能并依赖专一性载体蛋白被动运输(passivetransport)：主动运输(activetransport)：质膜的膜电位

(一般外正内负)质膜两侧的浓度差物质浓度梯度：电位梯度：电化学梯度参与物质穿膜运输的蛋白质称为膜运输蛋白(membranetransportproteins)：载体蛋白(carrierproteins)通道蛋白(channelproteins)可形成运输通道；通过通道的“开”与“关”运输物质对被运输物质具有高度特异性；通过构象变化来结合或释放物质进行跨膜运输不需要专一性运输蛋白;(运输速率与浓度差成正比)(是否有运输蛋白的参与)被动运输

协助扩散:简单扩散(自由扩散):依赖于专一性运输蛋白被动运输又可因是否有运输蛋白的协助，而分为简单扩散(simplediffusion)和协助扩散(facilitateddiffusion)两类。主动运输脂双层

电化学梯度载体蛋白简单扩散通道介导的扩散载体介导的扩散协助扩散被动运输被运输分子简单扩散、协助扩散与主动运输的对比图解被运输分子被运输分子被运输分子通道蛋白通道扩散(通道蛋白)易化扩散(载体蛋白)离子泵H+泵Na+-K+泵Ca2+泵

简单扩散协助扩散穿膜运输主动运输被动运输伴随运输简单扩散(simplediffusion)不需消耗细胞的代谢能，也不需要专一的载体分子，只要膜两侧物质保持一定浓度差，即可发生这种物质运输。运输的速率与物质浓度差成正比。简单扩散的物质穿膜运动符合于物理化学规律，扩散速率除依赖于浓度梯度大小以外，还同物质的油/水分配系数和分子大小有关。1.

简单扩散一、被动运输P

油/水分配系数扩散系数膜的厚度穿膜通透性KDt有些带电荷的极性物质，虽然不能直接穿过脂双层，但是质膜上有其专一性的通道蛋白(channelproteins)：其肽链经多次穿膜，围成了充水小孔——离子通道(ionchannels)，允许一定的离子通过，主要为Na+、K+、Ca2+、Cl-等。2.协助扩散之通道扩散离子通道通道蛋白离子离子通道有两点不同于一般的亲水小孔：

①离子选择性：只允许一定大小和具有一定电荷的的离子通过，其他离子则不能通过。②可控性：离子通道是一道离子门，一般是不开放的，只有在受到专一刺激时才开放，并随立即又关闭。离子通道亲水小孔机械门通道电位门通道配体门通道胞外配体胞内配体关开胞质胞外三类离子通道的模式图解电位变化配体结合

压力牵拉力配体结合

(1)电位门通道(voltage-gatedchannel):对跨膜电压的变化发生反应，例如神经纤维的电兴奋传导。关开未激活状态膜被极化膜去极化关开(2)机械门通道(mechanicallygatedchannel):关开脂双层机械压力对机械应力