細(xì)胞膜與物質(zhì)的跨膜運輸

1、第三講第三講 細(xì)胞膜與物質(zhì)的跨膜轉(zhuǎn)運細(xì)胞膜與物質(zhì)的跨膜轉(zhuǎn)運一、膜的選擇性通透和簡一、膜的選擇性通透和簡單擴(kuò)散單擴(kuò)散1、選擇通透性膜、選擇通透性膜易于通過膜的物質(zhì)：脂溶性物質(zhì)、不帶電荷小分子物質(zhì)易于通過膜的物質(zhì)：脂溶性物質(zhì)、不帶電荷小分子物質(zhì)不易通過膜的物質(zhì)：帶電荷物質(zhì)、大分子物質(zhì)不易通過膜的物質(zhì)：帶電荷物質(zhì)、大分子物質(zhì)高濃度低濃度2. 簡單簡單擴(kuò)散（擴(kuò)散（simple diffusion）擴(kuò)散速度取決于分子的大小及對脂類的相對溶解度擴(kuò)散速度取決于分子的大小及對脂類的相對溶解度適合適合簡簡單擴(kuò)散的物質(zhì)：單擴(kuò)散的物質(zhì)：脂溶性物質(zhì)脂溶性物質(zhì)( (非極性物質(zhì)非極性物質(zhì)): ): 苯苯. .醇醇. .氧

2、氧. .氮氮. . 甾類激素甾類激素不帶電荷小分子物質(zhì)不帶電荷小分子物質(zhì): : 水水. .尿素尿素. .二氧化碳二氧化碳不適合不適合簡簡單擴(kuò)散的物質(zhì)：單擴(kuò)散的物質(zhì)：帶電荷物質(zhì)帶電荷物質(zhì)簡簡單擴(kuò)散單擴(kuò)散特點特點： 順濃度梯度轉(zhuǎn)運順濃度梯度轉(zhuǎn)運 不需要消耗能量不需要消耗能量 (能量來自本身高濃度勢能）能量來自本身高濃度勢能） 不不需要需要專一專一的的膜膜轉(zhuǎn)運轉(zhuǎn)運蛋白蛋白 （一）膜轉(zhuǎn)運蛋白（一）膜轉(zhuǎn)運蛋白 （membrane transport protein）細(xì)胞膜上負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)運不能通過簡單擴(kuò)散介導(dǎo)跨膜轉(zhuǎn)運的蛋白質(zhì)。細(xì)胞膜上負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)運不能通過簡單擴(kuò)散介導(dǎo)跨膜轉(zhuǎn)運的蛋白質(zhì)。二、膜轉(zhuǎn)運蛋白介導(dǎo)二、膜轉(zhuǎn)運蛋白

3、介導(dǎo)的跨膜運輸?shù)目缒み\輸2 2、類型、類型1 1）通道蛋白（）通道蛋白（channel proteinchannel protein）在膜上形成水溶性通道，介導(dǎo)特定離子轉(zhuǎn)運 僅介導(dǎo)被動運輸 如：水分子、多種離子2 2）載體蛋白（）載體蛋白（carrier proteincarrier protein）與特定溶質(zhì)結(jié)合，通過構(gòu)象改變進(jìn)行物質(zhì)轉(zhuǎn)運 介導(dǎo)被動運輸及主動運輸 如：小的有機(jī)分子、無機(jī)離子 膜轉(zhuǎn)運蛋白參與的物質(zhì)轉(zhuǎn)運具選擇性1、離子通道擴(kuò)散的特點：、離子通道擴(kuò)散的特點： 沿著溶質(zhì)濃度梯度、跨膜電位沿著溶質(zhì)濃度梯度、跨膜電位差差介導(dǎo)被動運輸；介導(dǎo)被動運輸； 對離子有高度選擇性；對離子有高度選擇性

4、； 轉(zhuǎn)運速率高；轉(zhuǎn)運速率高； 開關(guān)受開關(guān)受“閘門閘門”控制，多數(shù)是關(guān)控制，多數(shù)是關(guān)閉狀態(tài)，但某些通道蛋閉狀態(tài)，但某些通道蛋 白常期處于開放狀態(tài)；白常期處于開放狀態(tài)； 如：鉀泄漏通道如：鉀泄漏通道 （二）離子通道高效轉(zhuǎn)運各種離（二）離子通道高效轉(zhuǎn)運各種離子子2、門控通道的類型、門控通道的類型 電壓門控通道（voltage-gated channel） 配體門控通道（ligand-gated channel） 應(yīng)力激活通道 (stress-activated channel)1）電壓門控通道：）電壓門控通道：跨膜電位的改變誘發(fā)通道蛋白構(gòu)象改變，使通道跨膜電位的改變誘發(fā)通道蛋白構(gòu)象改變，使通道開放，

5、離子順濃度梯度跨膜轉(zhuǎn)運。開放，離子順濃度梯度跨膜轉(zhuǎn)運。u9、 人的價值，在招收誘惑的一瞬間被決定。2022-3-172022-3-17Thursday, March 17, 2022u10、低頭要有勇氣，抬頭要有低氣。2022-3-172022-3-172022-3-173/17/2022 8:44:51 PMu11、人總是珍惜為得到。2022-3-172022-3-172022-3-17Mar-2217-Mar-22u12、人亂于心，不寬余請。2022-3-172022-3-172022-3-17Thursday, March 17, 2022u13、生氣是拿別人做錯的事來懲罰自己。2022

6、-3-172022-3-172022-3-172022-3-173/17/2022u14、抱最大的希望，作最大的努力。2022年3月17日星期四2022-3-172022-3-172022-3-17u15、一個人炫耀什么，說明他內(nèi)心缺少什么。2022年3月2022-3-172022-3-172022-3-173/17/2022u16、業(yè)余生活要有意義，不要越軌。2022-3-172022-3-17March 17, 2022u17、一個人即使已登上頂峰，也仍要自強(qiáng)不息。2022-3-172022-3-172022-3-172022-3-17通道開放時間只有幾毫秒，隨即迅速自發(fā)關(guān)閉。通道開放時間

7、只有幾毫秒，隨即迅速自發(fā)關(guān)閉。見于可興奮細(xì)胞：神經(jīng)元、肌細(xì)胞及腺上皮細(xì)胞等見于可興奮細(xì)胞：神經(jīng)元、肌細(xì)胞及腺上皮細(xì)胞等通道蛋白通道蛋白配體配體高濃度低濃度定義：與特定配體結(jié)合后構(gòu)象改變，閘門定義：與特定配體結(jié)合后構(gòu)象改變，閘門開放，開放，介導(dǎo)介導(dǎo) 某種離子某種離子的的跨膜轉(zhuǎn)運?？缒まD(zhuǎn)運。特點：特點：離子通道型離子通道型受體受體如：乙酰膽堿通道如：乙酰膽堿通道圖示：圖示：神經(jīng)肌肉神經(jīng)肌肉連連接處接處閘門閘門通道通道（3）應(yīng)力激活通道）應(yīng)力激活通道通道蛋白受應(yīng)力作用，構(gòu)象改變而開啟通道蛋白受應(yīng)力作用，構(gòu)象改變而開啟“閘門閘門”，離子通過親水通道進(jìn)入細(xì)胞，離子通過親水通道進(jìn)入細(xì)胞，引起膜電位變化，產(chǎn)

8、生電信號。引起膜電位變化，產(chǎn)生電信號。如內(nèi)耳毛細(xì)胞感受聲波震動如內(nèi)耳毛細(xì)胞感受聲波震動載體蛋白載體蛋白高濃度低濃度（三）載體蛋白介導(dǎo)的易化擴(kuò)散（三）載體蛋白介導(dǎo)的易化擴(kuò)散（facilitated diffusion）1、定義：在特異性載體蛋白介導(dǎo)下，一些非脂溶性的物質(zhì)，如、定義：在特異性載體蛋白介導(dǎo)下，一些非脂溶性的物質(zhì)，如葡萄糖、氨基酸、核苷酸等，不消耗細(xì)胞代謝能，順電化學(xué)梯度葡萄糖、氨基酸、核苷酸等，不消耗細(xì)胞代謝能，順電化學(xué)梯度的跨膜轉(zhuǎn)運。的跨膜轉(zhuǎn)運。2、特點：、特點：具有選擇性、特異性；具有選擇性、特異性；載體蛋白可循環(huán)使用；載體蛋白可循環(huán)使用； 轉(zhuǎn)運速率高于簡單擴(kuò)散；轉(zhuǎn)運速率高于簡單

9、擴(kuò)散；具有飽和性，存在最大轉(zhuǎn)運速度。具有飽和性，存在最大轉(zhuǎn)運速度。被動運輸被動運輸（名詞解釋）（名詞解釋）不不需要細(xì)胞提供代謝需要細(xì)胞提供代謝能量能量, ,溶質(zhì)溶質(zhì)從從濃度濃度高高的一側(cè)經(jīng)細(xì)胞膜轉(zhuǎn)運至的一側(cè)經(jīng)細(xì)胞膜轉(zhuǎn)運至濃度濃度低低的一側(cè)的跨膜轉(zhuǎn)運。的一側(cè)的跨膜轉(zhuǎn)運。轉(zhuǎn)運動力來自物質(zhì)的濃度梯度及電位梯度轉(zhuǎn)運動力來自物質(zhì)的濃度梯度及電位梯度簡單擴(kuò)散簡單擴(kuò)散易化擴(kuò)散易化擴(kuò)散離子通道擴(kuò)散離子通道擴(kuò)散被動運輸被動運輸（四）載體蛋白介導(dǎo)的主動運輸（四）載體蛋白介導(dǎo)的主動運輸由載體蛋白所介導(dǎo)的由載體蛋白所介導(dǎo)的，物質(zhì)逆濃度梯度或電化學(xué)物質(zhì)逆濃度梯度或電化學(xué)梯度梯度，消耗能量的一種，消耗能量的一種跨膜轉(zhuǎn)運。

10、跨膜轉(zhuǎn)運。ATP直接供能（ATPATP驅(qū)動泵驅(qū)動泵離子泵離子泵） ATP間接供能（伴隨伴隨運輸）運輸） 質(zhì)子泵光能驅(qū)動特點：特點：具有載體和酶的雙重作用具有載體和酶的雙重作用 （ATPATP酶）酶）具有專一性具有專一性如：鈣泵、氫泵如：鈣泵、氫泵、鈉鉀泵鈉鉀泵1 1、離子泵直接水解、離子泵直接水解ATPATP進(jìn)行主動運輸進(jìn)行主動運輸細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞質(zhì)Na+Na+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+小小亞亞基基大亞基大亞基大亞基大亞基ATPADP+Pi鉀濃度梯度30倍鈉濃度梯度13倍小小亞亞基基大亞基大

11、亞基大亞基大亞基小小亞亞基基大亞基大亞基大亞基大亞基Pi鈉結(jié)合部位鈉結(jié)合部位鉀結(jié)合部位鉀結(jié)合部位Na+Na+Na+Na+K+Mg2+PiPiK+K+K+大亞基大亞基小小亞亞基基大亞基大亞基大亞基大亞基小小亞亞基基大亞基大亞基大亞基大亞基（1）Na+-K+泵泵鈉鉀泵的功能鈉鉀泵的功能 簡答題簡答題 每水解個每水解個ATP泵出個鈉離子，泵入個鉀離子。泵出個鈉離子，泵入個鉀離子。維持細(xì)胞內(nèi)維持細(xì)胞內(nèi)低鈉高鉀低鈉高鉀的特殊離子環(huán)境。的特殊離子環(huán)境。1.維持滲透壓平衡，保持細(xì)胞容積恒定維持滲透壓平衡，保持細(xì)胞容積恒定2.產(chǎn)生和維持膜電位的（和離子通道一起）產(chǎn)生和維持膜電位的（和離子通道一起）3.為物質(zhì)吸

12、收提供驅(qū)動力（葡萄糖、氨基酸）為物質(zhì)吸收提供驅(qū)動力（葡萄糖、氨基酸）4. 為蛋白質(zhì)合成及代謝活動提供必要的離子濃度為蛋白質(zhì)合成及代謝活動提供必要的離子濃度（2）Ca2+泵：泵：存在部位：存在部位：肌細(xì)胞的肌漿網(wǎng)上及神經(jīng)終末的質(zhì)膜肌細(xì)胞的肌漿網(wǎng)上及神經(jīng)終末的質(zhì)膜原理：原理：類似鈉鉀泵，類似鈉鉀泵，ATP酶，通過磷酸化和去磷酸化改變酶，通過磷酸化和去磷酸化改變構(gòu)象，結(jié)合與釋放構(gòu)象，結(jié)合與釋放Ca2+功能：功能：保持胞質(zhì)內(nèi)的低鈣濃度，參與細(xì)胞的重要活動。保持胞質(zhì)內(nèi)的低鈣濃度，參與細(xì)胞的重要活動。如：肌肉收縮、分泌、神經(jīng)遞質(zhì)釋放、跨膜信息轉(zhuǎn)如：肌肉收縮、分泌、神經(jīng)遞質(zhì)釋放、跨膜信息轉(zhuǎn)導(dǎo)等。導(dǎo)等。（1

13、1）特點）特點由由NaNa+ +-K-K+ +泵（或泵（或H H+ +泵）與載體蛋白協(xié)同作用，間接消耗泵）與載體蛋白協(xié)同作用，間接消耗ATPATP的一種主動運輸方式。的一種主動運輸方式。物質(zhì)跨膜運動所需要的直接動力來自膜兩側(cè)離子的電物質(zhì)跨膜運動所需要的直接動力來自膜兩側(cè)離子的電化學(xué)梯度?；瘜W(xué)梯度。這種離子電化學(xué)濃度由這種離子電化學(xué)濃度由NaNa+ +-K-K+ +泵（或泵（或H H+ +泵）來維持。泵）來維持。2. 離子濃度驅(qū)動的協(xié)同運輸離子濃度驅(qū)動的協(xié)同運輸(co-transport) 對向運輸（對向運輸（antiportantiport）物質(zhì)運輸方向與離子轉(zhuǎn)移方向物質(zhì)運輸方向與離子轉(zhuǎn)移方向

14、相反相反如：如：1）Na+ 驅(qū)動的驅(qū)動的Na+H+泵調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)泵調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)PHPH值。值。 2 2）Cl- - -HCO3 3- -交換交換器調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)器調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)PHPH值。值。 第三節(jié)第三節(jié) 大分子和顆粒物質(zhì)的跨膜運輸大分子和顆粒物質(zhì)的跨膜運輸一、一、胞吞作用（胞吞作用（endocytosis） （一）吞噬作用（一）吞噬作用（phagocytosis） （二）胞飲作用（二）胞飲作用（pinocytosis） （三）受體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用（三）受體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用二、二、胞吐作用（胞吐作用（exocytosis）定義：定義：細(xì)胞膜凹陷或形成偽足，攝入直徑大于細(xì)胞膜凹陷或形成偽足，攝入直徑大于0.5

15、um0.5um的顆粒物質(zhì)（如細(xì)菌、細(xì)胞碎片等）的過程。的顆粒物質(zhì)（如細(xì)菌、細(xì)胞碎片等）的過程。形成的膜泡稱吞噬體或吞噬泡。形成的膜泡稱吞噬體或吞噬泡。功能：功能：在機(jī)體防御系統(tǒng)中在機(jī)體防御系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用發(fā)揮重要作用常見于常見于具有吞噬功能具有吞噬功能的細(xì)胞：中性粒細(xì)胞、的細(xì)胞：中性粒細(xì)胞、單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞(一一) 吞噬作用吞噬作用 (phagocytosis)u定義定義：細(xì)胞非特異性攝取細(xì)胞外液滴的過程。細(xì)胞非特異性攝取細(xì)胞外液滴的過程。u形成的小囊泡稱形成的小囊泡稱胞飲體或胞飲泡胞飲體或胞飲泡。u常見于白細(xì)胞、常見于白細(xì)胞、 巨噬細(xì)胞巨噬細(xì)胞 毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞毛細(xì)血管

16、內(nèi)皮細(xì)胞 腎小管內(nèi)皮細(xì)胞腎小管內(nèi)皮細(xì)胞 小腸上皮細(xì)胞等小腸上皮細(xì)胞等（二）胞飲作用（二）胞飲作用 (pinocytosis) （三）受體介導(dǎo)的（三）受體介導(dǎo)的內(nèi)內(nèi)吞作用吞作用（receptormediated endocytosis） n 定義：定義：細(xì)胞通過受體的介導(dǎo)細(xì)胞通過受體的介導(dǎo), ,攝取細(xì)胞外攝取細(xì)胞外 專一性蛋白質(zhì)或其他化合物的過程。專一性蛋白質(zhì)或其他化合物的過程。n特點：特點：具有選擇性和高效性具有選擇性和高效性n如：如：LDLLDL、鐵離子鐵離子、VB12VB12、免疫球蛋白免疫球蛋白1、有被小窩和有被小泡、有被小窩和有被小泡有被小窩（有被小窩（coated pit）：）：質(zhì)膜

17、上受體集中的特定區(qū)域。此區(qū)域質(zhì)膜向內(nèi)凹陷，其內(nèi)表面覆蓋一層由網(wǎng)格蛋白和銜接蛋白組成的毛刺狀電子致密物。有被小泡（有被小泡（coated vesicle）：）：有被小窩內(nèi)陷并與質(zhì)膜脫離后形成的，胞外溶質(zhì)同有被小窩處的受體結(jié)合形成的、包被著網(wǎng)格蛋白的配體-受體復(fù)合物的囊泡。（1 1）網(wǎng)格蛋白衣被小泡）網(wǎng)格蛋白衣被小泡3個重鏈和3個輕鏈組成一個含3個曲臂的三腿蛋白復(fù)合物，36個三腿蛋白復(fù)合物交織在一起，形成具有5（6）邊形的籃網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。A 三腿復(fù)合物 B 包被亞基 C網(wǎng)格蛋白小泡Clathrin coated vesicles網(wǎng)格衣被小泡的形態(tài)（2）銜接蛋白（）銜接蛋白（adaptin）介于網(wǎng)格蛋白

18、與配體介于網(wǎng)格蛋白與配體-受體復(fù)合物之間，參與衣被的形成并起連接作用；受體復(fù)合物之間，參與衣被的形成并起連接作用；具有特異性具有特異性（3）發(fā)動蛋白：）發(fā)動蛋白：一種一種GTP結(jié)合蛋白結(jié)合蛋白2、受體介導(dǎo)的、受體介導(dǎo)的LDL內(nèi)吞內(nèi)吞作用作用LDL：載脂蛋白載脂蛋白ApoB100將酯化將酯化膽固醇、磷脂、膽固醇、磷脂、游離膽固醇組裝游離膽固醇組裝成的球形顆粒。成的球形顆粒。細(xì)胞質(zhì)LDL顆粒顆粒LDL受體受體有被小窩有被小窩有被小泡有被小泡無被小泡無被小泡胞內(nèi)體胞內(nèi)體受體與大分子顆粒分開受體與大分子顆粒分開胞內(nèi)體部分胞內(nèi)體部分胞內(nèi)體部分胞內(nèi)體部分 初級溶酶體初級溶酶體吞吞噬噬溶溶酶酶體體受體再循環(huán)

19、受體再循環(huán) （二）胞吐作用（二）胞吐作用（exocytosis）名詞）名詞指細(xì)胞內(nèi)合成的物質(zhì)通過囊泡轉(zhuǎn)運至細(xì)胞膜，與質(zhì)指細(xì)胞內(nèi)合成的物質(zhì)通過囊泡轉(zhuǎn)運至細(xì)胞膜，與質(zhì)膜融合后，將物質(zhì)排出細(xì)胞外的過程。膜融合后，將物質(zhì)排出細(xì)胞外的過程。 穿胞吞吐穿胞吞吐四、四、 細(xì)胞表面及其特化結(jié)構(gòu)細(xì)胞表面及其特化結(jié)構(gòu)細(xì)胞表面（細(xì)胞表面（cell surface）n細(xì)胞外被細(xì)胞外被n細(xì)胞膜細(xì)胞膜n胞質(zhì)溶膠胞質(zhì)溶膠一一 細(xì)胞外被和胞質(zhì)溶膠細(xì)胞外被和胞質(zhì)溶膠（一）細(xì)胞外被（一）細(xì)胞外被 也稱糖萼（也稱糖萼（glycocalyx），質(zhì)膜中的糖蛋白和糖），質(zhì)膜中的糖蛋白和糖脂向外表面延伸出脂向外表面延伸出 的寡糖鏈部分，的寡糖鏈部分， 質(zhì)膜的一部分。質(zhì)膜的一部分。 （二）胞質(zhì)溶膠（二）胞質(zhì)溶膠二二 細(xì)胞表面的特化結(jié)構(gòu)細(xì)胞表面的特化結(jié)構(gòu)（一）褶皺（一）褶皺細(xì)胞表面的扁性細(xì)胞表面的扁性突起，為細(xì)胞的突起，為細(xì)胞的吞飲裝置。吞飲裝置。巨噬細(xì)胞吞噬細(xì)菌（二）微絨毛（二）微絨毛上皮細(xì)胞游離面的細(xì)胞膜和細(xì)胞質(zhì)伸出的上皮細(xì)胞游離面的細(xì)胞膜和細(xì)胞質(zhì)伸出的指狀突起指狀突