细胞膜与物质的跨膜转运

关于细胞膜与物质的跨膜转运细胞膜的功能第2页,共55页，2024年2月25日，星期天运输形式穿膜运输

——小分子和离子膜泡运输

——大分子和颗粒物质第3页,共55页，2024年2月25日，星期天穿膜运输

被动运输(passivetransport)

主动运输(activetransport)第4页,共55页，2024年2月25日，星期天

概念：物质顺浓度梯度且不消耗能量的运输

类型：简单扩散易化扩散离子通道扩散

被动运输(passivetransport)

第5页,共55页，2024年2月25日，星期天

概念：物质逆浓度梯度且需要消耗能量的运输

类型：离子泵伴随运输主动运输(activetransport)

第6页,共55页，2024年2月25日，星期天简单扩散————易化扩散离子通道扩散

离子泵伴随运输工具工具×膜转运蛋白第7页,共55页，2024年2月25日，星期天

细胞膜上负责转运物质的特定的膜蛋白

通道蛋白——被动运输膜转运蛋白

载体蛋白被动运输主动运输第8页,共55页，2024年2月25日，星期天载体蛋白又称做载体、通透酶和转运器与特定的溶质结合，改变蛋白本身构象，使溶质穿越细胞膜的膜转运蛋白。载体蛋白第9页,共55页，2024年2月25日，星期天载体蛋白第10页,共55页，2024年2月25日，星期天跨膜蛋白，通过疏水的氨基酸链形成亲水性通道，贯穿脂双层，当孔开放时特定的溶质可以经过通道穿透细胞膜。通道蛋白第11页,共55页，2024年2月25日，星期天

跨膜蛋白跨膜蛋白改变构象形成通道

作用机理

性质

作用方式主动运输被动运输

作用条件细胞能量

载体蛋白

通道蛋白

非细胞能量

非细胞能量被动运输第12页,共55页，2024年2月25日，星期天简单扩散(simplediffusion)特点：①沿浓度梯度（或电化学梯度）扩散；②不需要提供能量；③没有膜蛋白的协助。

被动运输

第13页,共55页，2024年2月25日，星期天适合简单扩散的物质:脂溶性(疏水)小分子:苯、氧气、氮气不带电极性小分子:水、尿素不适合简单扩散的物质:分子量大，水溶性带电荷的分子第14页,共55页，2024年2月25日，星期天非脂溶性（亲水性）物质在膜转运蛋白协助下顺浓度梯度（或电化学梯度）的跨膜运输。被动运输

易化扩散（facilitatieddiffusion）

第15页,共55页，2024年2月25日，星期天亲水物质：糖，氨基酸，核苷酸等专一的载体蛋白利用浓度差，无需消耗代谢能转运速率高易化扩散（facilitatieddiffusion）

特点：被动运输

第16页,共55页，2024年2月25日，星期天红细胞膜上的葡萄糖转运蛋白，溶质：葡萄糖易化扩散（facilitatieddiffusion）被动运输

第17页,共55页，2024年2月25日，星期天有些通道蛋白长期开放，有些通道蛋白仅在特定刺激下才打开，又称为门通道（gatedchannel）。作用特点：转运速度迅速；具有高度的选择性；不需要代谢能，顺电化学梯度的转运；离子通道扩散被动运输

跨膜的通道蛋白介导的扩散第18页,共55页，2024年2月25日，星期天电压门控通道配体门控通道机械门控通道离子通道扩散被动运输

第19页,共55页，2024年2月25日，星期天离子通道扩散被动运输

第20页,共55页，2024年2月25日，星期天配体门通道(ligandgatedchannel)离子通道扩散被动运输

第21页,共55页，2024年2月25日，星期天乙酰胆碱受体

离子通道扩散被动运输

第22页,共55页，2024年2月25日，星期天含羞草展开与收缩受电位-门控通道的控制听觉毛状细胞的机械敏感门通道作用原理第23页,共55页，2024年2月25日，星期天又如：神经---肌肉兴奋，不到１秒钟的时间内完成，这一过程包括四次通道顺次开放：A、刺激－神经冲动－神经末梢，膜去极化，电压闸门通道钙离子通道开放，钙离子进入神经末梢，刺激乙酰胆碱（ACH）分泌到突触间隙中；B、ACH与突触后肌细胞膜上的受体结合，配体闸门钠离子通道开放，钠离子进入肌细胞，肌细胞膜去极化；C、肌细胞膜上电压闸门钠离子通道开放，更多的钠离子进入肌细胞，肌细胞膜进一步去极化，产生动作电位，扩散到肌细胞膜；D、肌浆网上的钙离子通道开放，钙离子进入细胞质，引起肌肉收缩。第24页,共55页，2024年2月25日，星期天离子泵

能够水解ATP，并利用ATP水解释放出的能量驱动物质进行逆浓度梯度跨膜运输的载体蛋白称为泵。其转运对象多为离子，所以称作离子泵。

主动运输如：Na+-K+ATP酶/钠泵Ca2+-ATP酶/钙泵第25页,共55页，2024年2月25日，星期天Na+-K+ATP酶/钠泵主动运输离子泵:

具有载体和酶的双重作用。由两个大亚基、两个小亚基组成的四聚体。膜外膜内维持胞外的高钠离子和胞内的高钾离子第26页,共55页，2024年2月25日，星期天膜外膜内第27页,共55页，2024年2月25日，星期天主动运输的过程以Na+-K+-ATP酶为例介绍：它分别由大小两个亚基组成，小亚基是个糖蛋白，大亚基是跨膜蛋白，在其胞质面有一个ATP结合位点和三个高亲和结合位点，在膜的外表面有二个K+高结合位点和一个硅巴因的结合位点。离子泵的作用过程是通过ATP驱动的泵的构型变化来完成。首先，由Na+结合到原胞质面的Na+结合位点，这一结合刺激了ATP的水解，使泵磷酸化，导致蛋白质构型改变，并暴露Na+结合位点面向胞外，使Na+释放至胞外；与此同时，也将K+结合位点朝向细胞表面，结合胞外K+后刺激泵去磷酸化，并导致蛋白质构型再次变化，将K+结合位点朝向胞质面，随即释放K+至胞质溶胶内，最后蛋白构形又恢复原状。第28页,共55页，2024年2月25日，星期天Na+-K+泵的意义（作用）：①维持细胞的渗透压，保持细胞的体积；②为葡萄糖协同运输泵提供了驱动力；③维持细胞的静息电位。主动运输Na+-K+ATP酶/钠泵离子泵:

第29页,共55页，2024年2月25日，星期天钙泵（Ca2+-ATP酶）主动运输离子泵:

维持细胞质中低水平的Ca2+浓度第30页,共55页，2024年2月25日，星期天是一类靠间接提供能量完成的主动运输方式。物质跨膜运动所需要的能量来自膜两侧离子的

电化学浓度梯度，而维持这种电化学势的是钠钾泵或质子泵。

伴随运输（cotransport）主动运输第31页,共55页，2024年2月25日，星期天主动运输伴随运输（cotransport）：第32页,共55页，2024年2月25日，星期天可分为：同向协同（symport）与反向协同（antiport）伴随运输（cotransport）主动运输第33页,共55页，2024年2月25日，星期天同向协同（symport）主动运输伴随运输（cotransport）：第34页,共55页，2024年2月25日，星期天反向协同（antiport）如动物细胞常通过Na+/H+反向协同运输的方式来转运H+，以调节细胞内的pH值。主动运输伴随运输（cotransport）：第35页,共55页，2024年2月25日，星期天伴随运输（cotransport）主动运输单运输协同运输第36页,共55页，2024年2月25日，星期天所需的能量来源：①水解ATP获得能量；②协同运输中的离子梯度动力；主动运输第37页,共55页，2024年2月25日，星期天主动运输被动运输比较被动运输主动运输第38页,共55页，2024年2月25日，星期天膜泡运输

真核细胞通过胞吞作用和胞吐作用完成大分子与颗粒性物质的跨膜运输。在转运过程中，质膜内陷，形成包围细胞外物质的囊泡，因此又称膜泡运输。

第39页,共55页，2024年2月25日，星期天胞吞作用吞噬作用胞饮作用受体介导的胞吞作用第40页,共55页，2024年2月25日，星期天细胞内吞较大的固体颗粒物质，如细菌、细胞碎片等。吞噬泡吞噬作用第41页,共55页，2024年2月25日，星期天细胞吞入的物质为液体或极小的颗粒物质。胞饮泡胞饮作用第42页,共55页，2024年2月25日，星期天大分子与细胞表面的受体结合，通过有被小窝进入细胞，此过程称为受体介导的胞吞作用。受体介导的胞吞作用第43页,共55页，2024年2月25日，星期天膜泡运输第44页,共55页，2024年2月25日，星期天网格蛋白膜泡运输笼形蛋白衣被模型笼形蛋白电镜照片第45页,共55页，2024年2月25日，星期天笼形衣被小泡的形成膜泡运输第46页,共55页，2024年2月25日，星期天LDL膜泡运输低密度脂蛋白第47页,共55页，2024年2月25日，星期天膜泡运输LDL的受体介导内吞第48页,共55页，2024年2月25日，星期天某些大分子物质通过形成小囊泡从细胞内部移至细胞表面，小囊泡的膜与质膜融合，将物质排出细胞之外。胞吐作用第49页,共55页，2024年2月25日，星期天组成型外排途径：所有真核细胞都有分泌蛋白从高尔基体分泌囊泡向质膜运输的过程。调节型外排途径：分泌细胞产生的分泌物储存在特定的分泌泡内，当细胞在受到胞外信号刺激时，分泌泡与质膜融合并将内含物释放出去。胞吐作用第50页,共55页，2024年2月25日，星期天胞吐作用第51页,共55页，2024年2月25日，星期天在具有极性的上皮细胞，转运的物质通过胞吞作用从上皮细胞的一侧被摄人细胞，再通过胞吐作用从细胞的另一侧输出。穿胞运输第52页,共55页，2024年2