细胞膜与物质转运

1、细胞内外、细胞器内外的分子组成截然不同,细胞膜对于外界 既是屏障又是沟通中介,细胞膜的功能?,小分子物质 大分子物质 识别 接收和转导信号,物质运输,信息交流,沟通中介体现在：,第二篇 第七章 细胞膜与物质转运,一. 穿膜运输,物 质 进 出 细 胞 膜,穿膜 运输 膜泡 运输,被动运输 主动运输,简单扩散 离子通道扩散 易化扩散,(一) 被动运输（顺浓度梯度，不耗能）,1. 简单扩散：指物质从高浓度一侧直接穿过膜的脂双分子层向浓度较低的一侧转运。 特点 不耗能，不需膜蛋白（无饱和现象和竞争性抑制），依靠物质浓度差。 举例 气体分子（O2、CO2）、不带电的极性小分子（水、尿素、乙醇、甘油）、

2、脂溶性物质（甾类激素）等,疏水分子,简单扩散-体内大多数药物转运的主要方式,影响简单扩散速度的因素 膜两侧的药物浓度差。 药物的理化性质：分子量小、脂溶性大、极性小、非解离型的药物易通过生物膜转运，反之难转运。 弱酸性药物在酸性体液中解离少，容易通过细胞膜；在碱性体液中解离多，难通过细胞膜； 弱碱性药物在碱性体液中解离少，容易通过细胞膜；在酸性体液中解离多，难通过细胞膜。,2. 离子通道扩散：指极性很强的水化离子通过细胞膜上特异离子通道蛋白从高浓度向低浓度方向的转运。 特点 （1）不耗能，但需通道蛋白。 （2）选择性、门控性 （3）瞬间、大量运输 举例 Na+、K+、Ca2+等极性强的水化离子

3、,(一) 被动运输（顺浓度梯度，不耗能）,非门控通道：线粒体或叶绿体外膜、革兰氏阴性菌外膜 门控通道：绝大多数离子通道,离子通道扩散的类型,不同类型的门控通道,离子通道阻滞剂,药物 钠通道阻滞剂（利多卡因）、钾通道阻滞剂（胺碘酮）、钙通道阻滞剂（维拉帕米、地尔硫卓、尼莫地平等） 心律失常、高血压、心绞痛等心血管疾病 毒素：河豚毒素、蛇毒、蝎毒、蜂毒,选择性地阻断钠离子透过神经细胞膜，从而阻断了神经系统的兴奋传导。,3. 易化扩散（帮助扩散）：非脂溶性物质顺浓度梯度方向，依靠载体蛋白的跨膜转运。 特点 （1）需“载体蛋白”（镶嵌蛋白） （2）高度特异性 （3）饱和性 举例 非脂溶性物质，如葡萄糖

4、、氨基酸、核苷酸进入红细胞。,(一) 被动运输（顺浓度梯度，不耗能）,易化扩散（帮助扩散）,膜外,膜内,载体蛋白,物 质 进 出 细 胞 膜,穿膜 运输 膜泡 运输,被动运输 主动运输,简单扩散 离子通道扩散 易化扩散,(二)主动运输（active transport） 借助于膜载体蛋白，逆浓度梯度，消耗代谢能ATP的物质转运方式。,分为：离子泵（ATP直接提供能量） 伴随运输（间接提供能量）,1. 离子泵,Na+-K+泵 Ca2+泵 H+泵,既是载体蛋白，又是ATP酶,细胞能量1/32/3耗费于此!,Na+-K+泵,细胞外间隙,钠浓度梯度,钾浓度梯度,逆电化学梯度运输!,钠-钾离子泵作用机制

5、,Na+ -K+泵 作用机制,1. Na+结合至催化亚基 2. ATP水解成ADP, 催化亚基被磷酸化 3. 催化亚基构象变化, Na+被运出细胞 4. K+结合至催化亚基 5. 催化亚基去磷酸化 6. 催化亚基构象恢复, K+被运入细胞,Na+-K+泵作用的直接效应,建立和维持细胞外高钠、细胞内高钾 的特殊离子梯度,Na+-K+泵作用的间接效应,通过维持Na+梯度 维持渗透压平衡, 恒定细胞体积 2.参与形成内负外正的膜电位 3.为协同转运氨基酸和葡萄糖创造条件,离子浓度驱动的主动运输 举例 小肠上皮细胞吸收葡萄糖和氨基酸等。,（二）伴随运输（协同运输）,协同运输的特点 1、需“转运蛋白”，

6、不直接利用ATP。 2、需Na+泵消耗ATP转运Na+，造成 Na+浓度差。,Na+驱动的同向运输载体 与 糖摄入,胞质侧,构象A:结合位点向胞外侧开放, 葡萄糖和Na+结合于各自位点. Na+顺其电化学梯度 糖逆其电化学梯度,构象B:载体经历构象变化,结合位点向胞质侧开放,葡萄糖和Na+离开各自位点,由此两者被运入细胞. 糖经历主动运输,能量来自Na+梯度.,小肠上皮细胞顶面Na+驱动的同向葡萄糖运输载体,小肠上皮细胞底侧面不依赖Na+的葡萄糖运输载体,被动运输蛋白,载体介导运输的方式,单一运输,同向运输,反向运输,协同运输,主动运输与药物,质子泵抑制剂：消化道溃疡常用药 ABC转运蛋白超家

7、族 每个成员都含有ATP结合区(ATP binding cassette) ABC转运蛋白以主动转运方式完成 多种分子的跨膜转运 介导多药耐药性,物 质 进 出 细 胞 膜,穿膜 运输 膜泡 运输,被动运输 主动运输,简单扩散 离子通道扩散 易化扩散,离子泵 伴随运输,胞吞作用 胞吐作用,（一）胞吞作用（Endocytosis） 1.吞噬作用：吞噬细胞吞入细胞碎片、细菌等固体颗粒或大分子复合体,形成“吞噬体”或“吞噬泡” 。 2.胞饮作用：大多数细胞均具有胞饮作用，摄取大分子液体溶质或极微小颗粒物，形成“胞饮体”或“胞饮小泡”。,胞吞作用,吞噬 (颗粒),细菌,吞噬细胞,胞吞作用,胞饮(液体)

8、,3.受体介导的胞吞作用 特点 1、有受体参与，特异性很强 2、选择浓缩机制，速度快 举例 受体介导的低密度脂蛋白（LDL颗粒）胞吞过程,受体介导的胞吞 摄入LDL（胆固醇）,有被小泡,遗传性高胆固醇血症原因之一,受体缺陷：不能结合有被小窝,有被小窝 有被小泡,被膜：主要成分是网格蛋白（clathrin） 3网格蛋白+3较小的多肽 三腿蛋白复合体 六边形或五边形的网格样结构,受体介导的胞吞与药物,在脊椎动物所有具核细胞中均有转铁蛋白受体( transferrin receptor, TfR) 的表达, 尤其在肿瘤细胞、血脑屏障( BBB) 、快速分裂等代谢旺盛需要大量铁的组织。,由此你能想到什么？,胞吐作用(外排作用，exocytosis) 与胞吞作用过程相反 举例 ：胰岛素的分泌,胞吐-蛋白分泌,结构性分泌,调节性分泌,物 质 进 出 细 胞 膜,穿膜 运输 膜泡 运输,被动运输 主动运输,胞吞作用 胞吐作用,简单扩散 离子通道扩散 易