物質(zhì)跨膜運(yùn)輸

第五章物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸?shù)谝还?jié)膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白與物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸?shù)诙?jié)離子泵和協(xié)同運(yùn)輸?shù)谌?jié)胞吞和胞吐作用第一節(jié)膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白與物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸一、脂雙層的不透性和膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白二、被動(dòng)運(yùn)輸與主動(dòng)運(yùn)輸一、脂雙層的不透性和膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白人體細(xì)胞內(nèi)外離子濃度的比較

細(xì)胞內(nèi)外的離子差別分布調(diào)控機(jī)制脂雙層所具有的疏水性特性（跑不了）

膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（運(yùn)出去、進(jìn)來）膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的種類載體蛋白（CarrierProtein):Activeorpassive

通道蛋白（ChannelProtein):Passive

不同點(diǎn)：以不同的方式辨別溶質(zhì)，決定運(yùn)輸溶質(zhì)。載體蛋白：只允許與載體蛋白上結(jié)合部位相合適的溶質(zhì)通過，載體蛋白每次轉(zhuǎn)運(yùn)都發(fā)生自身構(gòu)象的改變,通透酶（permease）性質(zhì)；通道蛋白：溶質(zhì)的大小和電荷①與特定溶質(zhì)分子結(jié)合，通過自身構(gòu)象改變介導(dǎo)溶質(zhì)分子跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)，但對轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)不作任何共價(jià)修飾。

②有高度選擇性和飽和動(dòng)力學(xué)特性；載體蛋白舉例（一）載體蛋白（carrierproteins）及其功能載體蛋白多次跨膜蛋白，被動(dòng)運(yùn)輸或主動(dòng)運(yùn)輸狀態(tài)A：溶質(zhì)結(jié)合位點(diǎn)在膜外暴露狀態(tài)B：溶質(zhì)結(jié)合位點(diǎn)在膜內(nèi)暴露通道蛋白形成跨膜的離子選擇性（ion-selectivechannnel)通道。

離子通道的直徑和形狀順濃度梯度和跨膜電位差通道內(nèi)襯帶電荷氨基酸的分布離子選擇性（二）通道蛋白及其功能離子通道的3個(gè)特征具有極高的轉(zhuǎn)運(yùn)速率，接近自由擴(kuò)散理論值沒有飽和值非連續(xù)性開放而是門控的離子通道可以分為3類：配體門通道（Ligandgatedchannel）電壓門通道（Voltagegatedchannel）應(yīng)力激活通道(Stress-activatedchannels)電壓門通道(voltage-gatedchannels)

帶電荷的蛋白結(jié)構(gòu)域會隨跨膜電位梯度的改變而發(fā)生相應(yīng)的位移，從而使離子通道開啟或關(guān)閉。配體-門控通道(ligandgatedchannel)

這類通道在其細(xì)胞內(nèi)外的某些配體(ligand)與通道蛋白結(jié)合繼而引起通道蛋白的構(gòu)象改變，從而使離子通道開啟或關(guān)閉。應(yīng)力激活通道(Stress-activatedchannels)

通道蛋白感應(yīng)應(yīng)力而改變構(gòu)象，從而開啟通道形成離子流。電壓門通道配體門通道通道關(guān)閉通道開啟離子濃度或電位變化→蛋白構(gòu)象變化受體與配體結(jié)合→蛋白構(gòu)象變化感受摩擦力、壓力、牽拉、重力、剪拉力→電化學(xué)信號→蛋白構(gòu)象變化（膜內(nèi)）（膜內(nèi)）根據(jù)激活信號的不同，離子通道分為三類應(yīng)力激活通道（膜外）（膜外）（胞內(nèi)配體）（胞外配體）突觸的配體門通道聽覺毛細(xì)胞離子通道牽張打開，正離子進(jìn)入，轉(zhuǎn)變電信號，通過聽覺神經(jīng)傳遞到大腦含羞草展開與收縮受應(yīng)力激活通道的控制擴(kuò)散(diffusion)——物質(zhì)沿濃度梯度從半透膜濃度高的一側(cè)向低濃度一側(cè)移動(dòng)的過程。滲透(osmosis)——指水分子以及溶劑通過半透膜的擴(kuò)散。二、被動(dòng)運(yùn)輸和主動(dòng)運(yùn)輸二、被動(dòng)運(yùn)輸(passivetransport)與主動(dòng)運(yùn)輸類型：

簡單擴(kuò)散(simplediffusion)

水孔蛋白（aquaporin,AQP)

協(xié)助擴(kuò)散(facilitateddiffusion)被動(dòng)運(yùn)輸：指通過簡單擴(kuò)散或協(xié)助擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)物質(zhì)由高濃度向低濃度方向的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)。動(dòng)力:物質(zhì)的濃度梯度,不需要細(xì)胞提供代謝能量。被動(dòng)運(yùn)輸（passivetransport）膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白：

載體蛋白（carrierproteins）——通透酶（permease）性質(zhì)；介導(dǎo)被動(dòng)運(yùn)輸與主動(dòng)運(yùn)輸。通道蛋白（channelproteins）——具有離子選擇性，轉(zhuǎn)運(yùn)速率高；離子通道是門控的；只介導(dǎo)被動(dòng)運(yùn)輸。

載體蛋白

(一）簡單擴(kuò)散（simplediffusion）簡單擴(kuò)散：疏水的小分子或小的不帶電荷的極性分子在以簡單擴(kuò)散的方式跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)中，不需要細(xì)胞提供能量，也沒有膜蛋白的協(xié)助的方式。簡單擴(kuò)散的限制因素:

脂溶性

分子大小

帶電性

極性為什么水分子很容易通過生物膜，而所有帶電荷的分子（離子），不管它多小，都不能自由擴(kuò)散？

？（二）水孔蛋白(aquaporinAQP)協(xié)助擴(kuò)散是水主要運(yùn)輸途徑——水通道。1991年Agre發(fā)現(xiàn)第一個(gè)水通道蛋白CHIP28，將

CHIP28的mRNA注入非洲爪蟾的卵母細(xì)胞中，在低滲溶液中，卵母細(xì)胞迅速膨脹，5分鐘內(nèi)破裂。細(xì)胞的這種吸水膨脹現(xiàn)象會被Hg2+抑制。目前在人類細(xì)胞中已發(fā)現(xiàn)的此類蛋白至少有11種，被命名為水通道蛋白（Aquaporin，AQP）。PeterAgre為進(jìn)一步驗(yàn)證，他又制造了兩種人造細(xì)胞膜，一種含有水通道蛋白，一種則不含這種蛋白，分別做成泡狀物，放在水中，結(jié)果第一種泡狀物吸收了很多水而膨脹，第二種則沒有變化。這些充分說明水通道蛋白具有吸收水分子的功能，就是水通道。2000年，阿格雷與其他研究人員一起公布了世界第一張水通道蛋白的高清晰度立體照片。照片揭示了這種蛋白的特殊結(jié)構(gòu)只允許水分子通過。Fig1.Agre’sexperimentwithcellscontainingorlackingaquaporin.Aquaporinisnecessaryformakingthe'cell'absorbwaterandswell.2003年，美國科學(xué)家彼得·阿格雷和羅德里克·麥金農(nóng)，分別因?qū)?xì)胞膜水通道、離子通道結(jié)構(gòu)和機(jī)理研究而獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。PeterAgreRoderickMacKinnonAQP1四個(gè)相同的亞基構(gòu)成，每個(gè)亞基的相對分子質(zhì)量為28kDa，每個(gè)亞基有六個(gè)跨膜結(jié)構(gòu)域，在跨膜結(jié)構(gòu)域2與3、5與6之間有一個(gè)環(huán)狀結(jié)構(gòu)，是水通過的通道。為什么水通道只允許水分子通過而同時(shí)不會發(fā)生離子滲漏？？1.水通道對水分子嚴(yán)格的選擇性：①通道內(nèi)高度保守的氨基酸殘基(Arg、His及Asn)側(cè)鏈與通過的水分子形成氫鍵；②孔徑非常狹窄。2.由于通道中存在正電荷。如果水分子攜帶了正電荷的離子會被驅(qū)逐，這可避免帶正電離子尤其是H＋的滲漏。

水通道的發(fā)現(xiàn)開辟了一個(gè)新的研究領(lǐng)域。目前，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)水通道蛋白廣泛存在于動(dòng)物、植物和微生物中，種類很多，僅人體內(nèi)就有11種，具有十分重要的功能。在植物的細(xì)胞膜及液泡膜上有水孔蛋白的存在。水通道蛋白與疾?。–NN數(shù)據(jù)庫1999.1-2009.4）(三）協(xié)助擴(kuò)散（facilitateddiffusion)協(xié)助擴(kuò)散：是各種極性分子和無機(jī)離子，如糖、氨基酸、核苷酸以及細(xì)胞代謝物等順其濃度梯度或電化學(xué)梯度減小的方向的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn),該過程不需要細(xì)胞提供能量,與特異載體蛋白結(jié)合，有飽和動(dòng)力學(xué)特性

，轉(zhuǎn)運(yùn)速率高。（葡萄糖為例)簡單擴(kuò)散：通透系數(shù)，10-7㎝/s協(xié)助擴(kuò)散：通透系數(shù)，10-2㎝/s協(xié)助擴(kuò)散與簡單擴(kuò)散的比較（協(xié)助擴(kuò)散）葡萄糖載體(glucosetranspoter,GLUT)高度同源的氨基酸序列12次跨膜的α螺旋多肽跨膜段：疏水性氨基酸殘基α螺旋帶有Ser、Thr、Asp、Glu殘基，可與Glu形成氫鍵載體蛋白朝內(nèi)和朝外的葡萄糖結(jié)合位點(diǎn),從而通過構(gòu)象的改變完成葡萄糖的協(xié)助擴(kuò)散。GLUT1協(xié)助葡萄糖攝取的構(gòu)象變化模型構(gòu)象紅細(xì)胞和肝細(xì)胞的攝取葡萄糖實(shí)驗(yàn)：葡萄糖載體介導(dǎo)的協(xié)助擴(kuò)散比簡單擴(kuò)散轉(zhuǎn)運(yùn)速率高的多與酶促反應(yīng)相似，存在最大轉(zhuǎn)運(yùn)率（Vmax)

Km值達(dá)到最大轉(zhuǎn)運(yùn)率一半時(shí)葡萄糖濃度。比較不同分子的Km值，可以發(fā)現(xiàn)不同的載體蛋白對溶質(zhì)的親和性不同，GLUT2比GLUT1低，GLUT-GLUT4在血糖生理濃度下轉(zhuǎn)運(yùn)葡萄糖

GLUT5轉(zhuǎn)運(yùn)果糖糖尿病Ⅰ型：合成胰島素缺陷胰島素依賴型糖尿病

糖尿?、蛐停喊屑?xì)胞不應(yīng)答胰島素受體缺陷

GLUT缺陷（四）主動(dòng)運(yùn)輸(activetransport)主動(dòng)運(yùn)輸：是由載體蛋白所介導(dǎo)的物質(zhì)逆濃度梯度或電化學(xué)梯度由濃度低的一側(cè)向高濃度的一側(cè)進(jìn)行跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)方式。意義：攝取營養(yǎng)排泄廢物維持滲透壓（K+、Ca+

、H+）特點(diǎn)：①逆濃度梯度（逆化學(xué)梯度）運(yùn)輸；②需要能量（由ATP直接供能）或與釋放能量的過程偶聯(lián)（協(xié)同運(yùn)輸）；③都有載體蛋白。類型：三種基本類型

ATP驅(qū)動(dòng)泵（初級主動(dòng)運(yùn)輸）直接利用水解ATP提供的能量

耦聯(lián)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（coupledtransporter）

（次級主動(dòng)運(yùn)輸，協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白）

同向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（symport）

反向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（antiport）

光驅(qū)動(dòng)泵（light-drivenpump）

主動(dòng)運(yùn)輸能量來源的三種不同類型ATP直接供能(ATP驅(qū)動(dòng)泵)ATP間接供能(耦聯(lián)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白)光能驅(qū)動(dòng)(逆離子濃度梯度)1.ATP驅(qū)動(dòng)泵（ATP－drivenpump）——驅(qū)動(dòng)由ATP直接供能的主動(dòng)運(yùn)輸四種ATP驅(qū)動(dòng)泵結(jié)構(gòu)模式圖2.耦聯(lián)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（coupledransporten）——驅(qū)動(dòng)間接消耗ATP供能的協(xié)同運(yùn)輸（cotransport）

由Na+-K+泵（或H+-泵）與轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白協(xié)同作用（耦聯(lián)），靠間接消耗ATP所完成的主動(dòng)運(yùn)輸方式。3.光驅(qū)動(dòng)泵（hight－drivenpump）

——驅(qū)動(dòng)與光能的輸入相耦聯(lián)的主動(dòng)運(yùn)輸。細(xì)菌視紫紅質(zhì)利用光能驅(qū)動(dòng)H＋的轉(zhuǎn)運(yùn)ATP驅(qū)動(dòng)泵的功能：逆濃度梯度轉(zhuǎn)運(yùn)離子和各種小分子ATP驅(qū)動(dòng)泵都是跨膜蛋白ATP結(jié)合位點(diǎn)，ATPase

ATP驅(qū)動(dòng)泵的類型

P—型離子泵

V—型質(zhì)子泵

F—型質(zhì)子泵

ABC超家族主要轉(zhuǎn)運(yùn)小分子只轉(zhuǎn)運(yùn)離子第二節(jié)離子泵和協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)一、離子泵一、P—型離子泵(P-classionpump)（一）鈉鉀泵（Na+—K+pump，Na+—K+ATPase）：動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)是高K+低Na+，而外環(huán)境則高Na+低K+。這種明顯的離子梯度顯然是由于Na+或K+逆濃度梯度主動(dòng)運(yùn)輸?shù)慕Y(jié)果，執(zhí)行這種運(yùn)輸功能的體系稱為K+-Na+泵，也稱為K+-Na+ATP酶。動(dòng)物細(xì)胞：消耗1/3的ATP

神經(jīng)細(xì)胞：消耗2/3的ATP維持正常生命活動(dòng)必須位于真核細(xì)胞膜上。運(yùn)輸時(shí)需要載體蛋白自身（α催化亞基）磷酸化發(fā)生構(gòu)象改變，實(shí)現(xiàn)離子跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)。包括Na+-K+泵、Ca2+泵等。Na+-K+泵存在于一切動(dòng)物細(xì)胞的細(xì)胞膜上。

Na+-K+泵的結(jié)構(gòu)

K+-Na+泵由二個(gè)α和二個(gè)β亞基組成；

α亞基是跨膜多次的整合蛋白，具ATP酶活性；

β亞基是具有組織特異性的糖蛋白；

Na+-K+泵的運(yùn)行機(jī)制

◎α亞基與Na+相結(jié)合促進(jìn)ATP的水解；

◎α亞基上的天冬氨酸殘基磷酸化，引起α亞基構(gòu)象變化，將Na+泵出細(xì)胞；

◎同時(shí)K+與α亞基的另一位點(diǎn)結(jié)合，使去磷酸化；引起α亞基構(gòu)象變化，將K+泵進(jìn)細(xì)胞?！騈a+

依賴的磷酸化和K+依賴的去磷酸化引起構(gòu)象變化有序交替發(fā)生，1000次/s?！蛎總€(gè)循環(huán)消耗一個(gè)ATP分子，泵出3個(gè)Na+和2個(gè)K+，

--極少量的烏本苷(ouabain)、毛地黃苷抑制K+，Na+-泵活性，氰化物（氧化抑制物）ATP中斷心肌K+-Na+泵→Na+梯度提高→Na+梯度驅(qū)動(dòng)Ca2+去除→心肌收縮

毛地黃苷→心肌K+-Na+泵→Na+梯度降低→Ca2+不能被去除→增加心肌收縮活性→治療心力衰竭

--Mg2+和少量的膜脂有助于K+，Na+-泵的活性的提高；

鈉-鉀泵的功能：①動(dòng)物細(xì)胞靠ATP水解供能驅(qū)動(dòng)Na+-K+泵工作，結(jié)果造成質(zhì)膜兩側(cè)的Na+，K+不均勻分布，有助于動(dòng)物細(xì)胞的滲透平衡，保持細(xì)胞的體積；②維持低Na+高K+的細(xì)胞內(nèi)環(huán)境，為營養(yǎng)物質(zhì)的協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)提供驅(qū)動(dòng)力；③維持細(xì)胞的靜息電位。？離子跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)與膜電位和動(dòng)作電位膜電位（質(zhì)膜兩側(cè)電位差-70~-30mV）靜息電位（restingpotential）動(dòng)作電位（activepotential）極化（polarization）

動(dòng)物細(xì)胞非門控K+滲漏通道開放植物、真菌細(xì)胞質(zhì)子泵泵H+除(去)極化（depolarization）

電或化學(xué)信號刺激電壓門Na+通道打開，Na+流入復(fù)極化

Na+通道關(guān)閉，電壓門K+通道完全打開，K+流出細(xì)胞超極化（hyperpolarization）

K+通道關(guān)閉反極化極化總結(jié)：Na+流進(jìn)細(xì)胞產(chǎn)生動(dòng)作電位K+流出回復(fù)靜息態(tài)

膜電位是神經(jīng)、肌肉等可興奮細(xì)胞中化學(xué)信號或電信號引起的興奮傳遞的重要方式。神經(jīng)元結(jié)構(gòu)模式圖神經(jīng)元神經(jīng)沖動(dòng)(動(dòng)作電位)的傳遞(二)鈣泵

對細(xì)胞基本功能具有重要作用。

細(xì)胞內(nèi)鈣調(diào)蛋白—鈣泵結(jié)合，調(diào)節(jié)鈣泵的活性

每消耗一個(gè)ATP分子轉(zhuǎn)運(yùn)出2個(gè)Ca2+離子主要存在于真核細(xì)胞質(zhì)膜和某些細(xì)胞器（內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、葉綠體和液泡）膜上，儲存Ca2+離子，維持細(xì)胞內(nèi)低濃度的游離Ca2+離子。肌質(zhì)網(wǎng)膜Ca2+-ATPase有10個(gè)跨膜結(jié)構(gòu)域，在細(xì)胞膜內(nèi)側(cè)有兩個(gè)大的細(xì)胞質(zhì)環(huán)狀結(jié)構(gòu)，第一個(gè)環(huán)位于跨膜結(jié)構(gòu)域2和3之間，第二個(gè)環(huán)位于跨膜結(jié)構(gòu)域4和5之間。在第一個(gè)環(huán)上有Ca2+離子結(jié)合位點(diǎn);在第二個(gè)環(huán)上有激活位點(diǎn)，包括ATP的結(jié)合位點(diǎn)。鈣泵細(xì)胞質(zhì)膜Ca2+-ATPase的氨基端和羧基端都在細(xì)胞膜的內(nèi)側(cè)，羧基端含有抑制區(qū)域。在靜息狀態(tài)，羧基端的抑制區(qū)域同環(huán)2的激活位點(diǎn)結(jié)合，使泵失去功能Ca2+-ATPase羧基端有三個(gè)功能位點(diǎn)：激活位點(diǎn)結(jié)合區(qū)

CaM結(jié)合區(qū)磷酸化位點(diǎn)運(yùn)輸機(jī)制:類似于Na+/K+ATPase。每水解一個(gè)ATP將2個(gè)Ca2+離子從胞質(zhì)溶膠輸出到細(xì)胞外。Ca2+泵的工作原理

Ca2+

泵(Ca2+pump，Ca2+ATPase)的作用機(jī)理

一、Ca2+-ATPase泵有兩種激活機(jī)制，

1、受激活的Ca2+/鈣調(diào)蛋白(CaM)復(fù)合物的激活，

2、被蛋白激酶C激活。Ca2+濃度:

Ca2+同CaM結(jié)合，形成激活的Ca2+/鈣調(diào)蛋白復(fù)合物，該復(fù)合物同抑制區(qū)結(jié)合，釋放激活位點(diǎn)，泵開始工作。當(dāng)細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度:

CaM同抑制區(qū)脫離，抑制區(qū)又同激活位點(diǎn)結(jié)合，使泵處于靜息狀態(tài)。

二、蛋白激酶C使抑制區(qū)磷酸化，從而失去抑制作用；當(dāng)磷酸酶使抑制區(qū)脫磷酸，抑制區(qū)又同激活位點(diǎn)結(jié)合，起抑制作用①將Ca2+泵出細(xì)胞或泵入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)儲存，維持細(xì)胞內(nèi)較低的Ca2+濃度。鈣泵的功能（肌鈣蛋白）？②與信號傳遞有關(guān)：Ca2+濃度變化觸發(fā)細(xì)胞內(nèi)信號途徑，導(dǎo)致相應(yīng)的生理變化。鈣調(diào)蛋白的激活作用受鈣調(diào)蛋白調(diào)節(jié)的酶

主要位于泡膜上（V：vacuole/vesicle），如溶酶體膜中的H+泵。運(yùn)輸時(shí)需要水解ATP供能，但不需要自身磷酸化。從胞質(zhì)中泵出H＋入細(xì)胞器，維持細(xì)胞質(zhì)中性和細(xì)胞器內(nèi)酸性pH。（一）V－型質(zhì)子泵（V-typepump）/V－ATPase二、V－型質(zhì)子泵和F－型質(zhì)子泵V－型質(zhì)子泵（二）F型質(zhì)子泵（F-typepump)/F型ATPase/H＋－ATP酶/ATP合酶

主要存在于細(xì)菌質(zhì)膜、線粒體內(nèi)膜和葉綠體的類囊體膜中，在能量轉(zhuǎn)換中起重要作用，是氧化磷酸化或光合磷酸化偶聯(lián)因子（F：factor）。H＋順濃度梯度運(yùn)動(dòng)，所釋放的能量與ATP合成耦聯(lián)(ATP合酶).線粒體內(nèi)膜ATP合酶與ATP合成膜間腔內(nèi)膜外膜三、ABC轉(zhuǎn)運(yùn)器（ABCtransporter）

最早發(fā)現(xiàn)于細(xì)菌，是細(xì)菌質(zhì)膜上的一種轉(zhuǎn)運(yùn)ATP酶（transportATPase），屬于一個(gè)龐大而多樣的蛋白家族，每個(gè)成員都含有兩個(gè)高度保守的ATP結(jié)合區(qū)（ATPbindingcassette），故名ABC轉(zhuǎn)運(yùn)器。廣泛分布在從細(xì)菌到人類各種生物體中。在大腸桿菌中78個(gè)基因（占全部基因的5%）編碼ABC轉(zhuǎn)運(yùn)器蛋白；哺乳類已發(fā)現(xiàn)約50種ABC蛋白，在肝、腎和小腸分布豐富，排出毒物、廢物。ABC轉(zhuǎn)運(yùn)器通過結(jié)合ATP發(fā)生二聚化及ATP水解后解聚的構(gòu)象改變，將與之結(jié)合的底物轉(zhuǎn)移至膜的另一側(cè)。每一種ABC轉(zhuǎn)運(yùn)器只轉(zhuǎn)運(yùn)一種或一類底物，其蛋白家族中具有能轉(zhuǎn)運(yùn)離子、氨基酸、核苷酸、多糖、多肽、甚至蛋白質(zhì)的成員。ABC轉(zhuǎn)運(yùn)器還可催化脂雙層的脂類在兩層之間翻轉(zhuǎn)，在膜的發(fā)生和功能維護(hù)上具有重要的意義。

第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)的真核細(xì)胞的ABC轉(zhuǎn)運(yùn)器是多藥抗性蛋白（multidrugresistanceprotein,MDR），將藥物從胞內(nèi)轉(zhuǎn)到胞外。約40%肝癌患者的癌細(xì)胞內(nèi)該基因過度表達(dá)，降低了化療的效果。真菌對抗真菌藥物如氟康唑、酮康唑、伊曲康唑等產(chǎn)生耐藥性的一個(gè)重要機(jī)制是通過MDR蛋白降低了細(xì)胞內(nèi)藥物濃度。？比較膜運(yùn)輸各類型的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、能量來源及功能。1、P-type：載體蛋白利用ATP使自身磷酸化（phosphorylation），發(fā)生構(gòu)象的改變來轉(zhuǎn)移質(zhì)子或其它離子，如植物細(xì)胞膜上的H+泵、動(dòng)物細(xì)胞的Na+-K+泵、Ca2+離子泵，H+-K+ATP酶（位于胃表皮細(xì)胞，分泌胃酸）。2、V-type：位于小泡（vacuole）的膜上，由許多亞基構(gòu)成，水解ATP產(chǎn)生能量，但不發(fā)生自磷酸化，位于溶酶體膜、動(dòng)物細(xì)胞的內(nèi)吞體、高爾基體的囊泡膜、植物液泡膜上。3、F-type：是由許多亞基構(gòu)成的管狀結(jié)構(gòu)，H＋順濃度梯度運(yùn)動(dòng)，所釋放的能量與ATP合成耦聯(lián)起來，所以也叫ATP合酶（ATPsynthase），F(xiàn)是氧化磷酸化或光合磷酸化偶聯(lián)因子（factor）的縮寫。四類ATP驅(qū)動(dòng)的離子和小分子運(yùn)輸泵的比較類型運(yùn)輸物質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能特點(diǎn)存在的部位P

型H+，Na+

，K+，Ca2+通常有大小兩個(gè)亞基，大亞基被磷酸化，小亞基調(diào)節(jié)運(yùn)輸。H+泵:存在于植物、真菌和細(xì)菌的質(zhì)膜;Na+/K+:動(dòng)物細(xì)胞的質(zhì)膜;H+/K+泵:哺乳動(dòng)物胃細(xì)胞表層質(zhì)膜;Ca2+泵:所有真核生物的質(zhì)膜;肌細(xì)胞的肌質(zhì)網(wǎng)膜。F型只是H+有多個(gè)跨膜亞基，建立H+的電化學(xué)梯度，合成ATP。細(xì)菌的質(zhì)膜、線粒體內(nèi)膜、葉綠體的類囊體膜。V

型只是H+多個(gè)跨膜亞基，亞基的細(xì)胞質(zhì)部分可將ATP水解，并利用釋放的能量將H+運(yùn)輸?shù)侥遗葜?，使之成為酸性環(huán)境。①植物、酵母和其它真菌的液泡膜;②動(dòng)物細(xì)胞的溶酶體和內(nèi)體的膜;③某些分泌酸性物質(zhì)的動(dòng)物細(xì)胞質(zhì)膜(如破骨細(xì)胞和腎管狀細(xì)胞)。ABC型離子和各種小分子兩個(gè)膜結(jié)構(gòu)域形成水性通道，兩個(gè)細(xì)胞質(zhì)ATP結(jié)合結(jié)構(gòu)域與ATP水解及物質(zhì)運(yùn)輸相偶聯(lián)。不同結(jié)構(gòu)域可以位于同一個(gè)亞基，也可位于不同的亞基。①細(xì)菌質(zhì)膜(運(yùn)輸氨基酸、糖和肽);②哺乳動(dòng)物內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜(運(yùn)輸與MHC蛋白相關(guān)的抗原肽);③哺乳動(dòng)物細(xì)胞質(zhì)膜(運(yùn)輸小分子、磷脂、小的類脂分子)四、協(xié)同運(yùn)輸(cotransport)協(xié)同運(yùn)輸(cotransport)：是由Na+

，K+—泵與載體蛋白協(xié)同作用，靠間接消耗ATP完成的主動(dòng)運(yùn)輸方式。動(dòng)力：膜兩側(cè)離子電化學(xué)濃度（動(dòng)物：Na+

電化學(xué)梯度驅(qū)動(dòng)；植物，細(xì)菌：H+梯度)協(xié)同運(yùn)輸類型：同向運(yùn)輸（symport)

反向運(yùn)輸（antiport）

同向協(xié)同和反向協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)同向協(xié)同反向協(xié)同同向運(yùn)輸（symport）：

指物質(zhì)運(yùn)輸方向與離子轉(zhuǎn)移方向相同。如動(dòng)物小腸細(xì)胞對對葡萄糖的吸收就是伴隨著Na+的進(jìn)入，細(xì)胞內(nèi)的Na+離子又被鈉鉀泵泵出細(xì)胞外，細(xì)胞內(nèi)始終保持較低的鈉離子濃度，形成電化學(xué)梯度。反向運(yùn)輸（antiport）：

物質(zhì)跨膜運(yùn)動(dòng)的方向與離子轉(zhuǎn)移的方向相反，如動(dòng)物細(xì)胞常通過Na+/H+反向協(xié)同運(yùn)輸?shù)姆绞絹磙D(zhuǎn)運(yùn)H+以調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)的PH值，即Na+的進(jìn)入胞內(nèi)伴隨著H+的排出。此外質(zhì)子泵可直接利用ATP運(yùn)輸H+來調(diào)節(jié)細(xì)胞pH值。小腸上皮細(xì)胞吸收葡萄糖示意圖Glu逆濃度梯度Glu順濃度梯度動(dòng)物細(xì)胞和植物細(xì)胞主動(dòng)運(yùn)輸?shù)漠愅?/p>

動(dòng)物細(xì)胞和植物細(xì)胞不僅結(jié)構(gòu)有所差別，載體蛋白也有所不同。

動(dòng)物細(xì)胞質(zhì)膜上有Na+-K+ATPase，并通過對Na+、K+

的運(yùn)輸建立細(xì)胞的電化學(xué)梯度；在植物細(xì)胞(包括細(xì)菌細(xì)胞)的質(zhì)膜中沒有Na+-K+ATPase，代之的是H+-ATP酶，并通過對H+的運(yùn)輸建立細(xì)胞的電化學(xué)梯度，使細(xì)胞外H+的濃度比細(xì)胞內(nèi)高；與此同時(shí)H+泵在周圍環(huán)境中創(chuàng)建了酸性pH，然后通過H+質(zhì)子梯度驅(qū)動(dòng)的同向運(yùn)輸，將糖和氨基酸等輸入植物的細(xì)胞內(nèi)。在動(dòng)物細(xì)胞溶酶體膜和植物細(xì)胞的液泡膜上都有H+-ATP酶，它們作用都一樣，保持這些細(xì)胞器的酸性。K+，Na+-泵(H+泵)與載體蛋白協(xié)同運(yùn)輸?shù)氖疽鈭D方式進(jìn)出方向是否需要載體協(xié)助是否消耗細(xì)胞的能量物質(zhì)舉例簡單擴(kuò)散高濃度→低濃度不不H2O、CO2、O2、甘油協(xié)助擴(kuò)散高濃度→低濃度是不葡萄糖進(jìn)入紅細(xì)胞主動(dòng)運(yùn)輸?shù)蜐舛取邼舛仁鞘菬o機(jī)鹽離子、氨基酸、葡萄糖進(jìn)入小腸絨毛上皮細(xì)胞三種物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)谋容^被動(dòng)運(yùn)輸

真核細(xì)胞通過胞吞和胞吐作用完成大分子與顆粒性物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸,在轉(zhuǎn)運(yùn)中物質(zhì)包裹在脂雙層膜圍繞的囊泡中,因此,又稱膜泡運(yùn)輸(bulktransport)。涉及質(zhì)膜融合與斷裂，需能，屬于主動(dòng)運(yùn)輸。

胞吞作用

胞吐作用第三節(jié)胞吞作用(endocytosis)與胞吐作用(exocytosis)

通過細(xì)胞膜內(nèi)陷形成囊泡（胞吞泡），將外界物質(zhì)裹進(jìn)并輸入細(xì)胞內(nèi)的過程稱為胞吞作用。包括:

胞飲作用

吞噬作用一、胞吞作用（endocytosis）吞入的物質(zhì)為液體或極小的顆粒(小于150nm）；存在于幾乎所有真核細(xì)胞。白細(xì)胞、腎細(xì)胞、小腸上皮細(xì)胞、肝巨噬細(xì)胞和植物細(xì)胞等。1.胞飲作用（pinocytosis）胞飲作用內(nèi)吞較大的固體顆粒(大于250nm)物質(zhì)，如細(xì)菌、細(xì)胞碎片；是原生動(dòng)物獲取營養(yǎng)物質(zhì)的主要方式。在后生動(dòng)物中亦存在（如哺乳動(dòng)物的中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞)。高等動(dòng)物吞噬作用是一種保護(hù)措施而非攝食的手段。通過吞噬菌體攝取和消滅感染的細(xì)菌、病毒以及損傷的細(xì)胞、衰老的紅細(xì)胞。

2.吞噬作用（phagocytosis）

吞噬作用血液中的白細(xì)胞捕捉細(xì)菌胞飲作用(pinocytosis)與吞噬作用(phagocytosis)

主要有三點(diǎn)區(qū)別:胞飲作用和吞噬作用的主要區(qū)別?？

受體介導(dǎo)的胞吞作用二、受體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用及包被的組裝

優(yōu)點(diǎn)：選擇性濃縮、避免吸入大量胞外液效率提高1000倍吞入的物質(zhì)：大約有50種以上的不同蛋白

(激素、生長因子、淋巴因子和一些營養(yǎng)物)。配體(ligand)同受體結(jié)合的物質(zhì)。

配體可分為四大類:Ⅰ.營養(yǎng)物,如轉(zhuǎn)鐵蛋白、低密度脂蛋白(LDL)等;Ⅱ.有害物質(zhì),如某些細(xì)菌;Ⅲ.免疫物質(zhì),如免疫球蛋白、抗原等;Ⅳ.信號物質(zhì),如胰島素等多種肽類激素等。網(wǎng)格蛋白小泡形成的機(jī)理網(wǎng)格蛋白(clathrin)及包被亞基(coatsubunits)相對分子質(zhì)量為180kDa的重鏈和相對分子質(zhì)量為35～40kDa的輕鏈組成二聚體,三個(gè)二聚體形成包被的基本結(jié)構(gòu)單位--三聯(lián)體骨架(triskelion),稱為三腿蛋白(three-leggedprotein)。許多三腿復(fù)合物再組裝成六邊形或五邊形網(wǎng)格結(jié)構(gòu),即包被亞基,然后由這些網(wǎng)格蛋白亞基組裝成披網(wǎng)格蛋白小泡銜接蛋白(adaptin,AP)：在網(wǎng)格蛋白被膜小窩形成時(shí),網(wǎng)格蛋白和膜之間有一種蛋白質(zhì)起銜接作用,這就是結(jié)合素蛋白。所以銜接蛋白是一種在披網(wǎng)格蛋白小泡形成中起中介作用的蛋白質(zhì)dynamin

：又叫發(fā)動(dòng)蛋白，是一種胞質(zhì)溶膠蛋白,有900個(gè)氨基酸,能夠同GTP結(jié)合并將GTP水解。發(fā)動(dòng)蛋白的作用是在被膜小窩的頸部聚合,通過水解GTP調(diào)節(jié)自己收縮,最后將小泡與質(zhì)膜割開?；具^程

a.配體與膜受體結(jié)合形成一個(gè)小窩(pit);b.小窩逐漸向內(nèi)凹陷，然后同質(zhì)膜脫離形成一個(gè)被膜小泡(coatedvesicle);c.被膜小泡的外被很快解聚,

形成無被小泡,d.胞內(nèi)體與溶酶體融合,吞噬的物質(zhì)被溶酶體的酶水解。無被小泡例子：低密度脂蛋白(lowdensitylipoproteins,LDL)受體介導(dǎo)的胞吞作用LDL的結(jié)構(gòu)一種球形顆粒的脂蛋白，直徑為22nm,

核心是1500個(gè)膽固醇酯；

LDL受體蛋白

LDL受體蛋白是一個(gè)單鏈的糖蛋白,

由839個(gè)氨基酸組成,跨膜區(qū)由22個(gè)疏水的氨基酸組成,單次跨膜蛋白。LDL的內(nèi)吞

LDL與受體結(jié)合,就會形成被膜小泡被細(xì)胞吞入，接著是網(wǎng)格蛋白解聚,

受體回到質(zhì)膜再利用,

LDL被傳送給溶酶體,在溶酶體中蛋白質(zhì)被降解,

膽固醇被釋放出來用于質(zhì)膜的裝配,或進(jìn)入其他代謝途徑。通過網(wǎng)格蛋白有被小泡介導(dǎo)的選擇性運(yùn)輸及胞內(nèi)體的分選途徑①②③胞內(nèi)體（endosome）及其分選作用

胞內(nèi)體：動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)由膜包圍的細(xì)胞器傳輸由胞吞作用新攝入的物質(zhì)到溶酶體被降解膜泡運(yùn)輸?shù)闹饕诌x站之一酸性環(huán)境在分選過程