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1、第五章第五章 物质的跨膜运输物质的跨膜运输 第一节第一节 膜转运与物质的跨膜运输膜转运与物质的跨膜运输 第二节第二节 离子泵和协同转运离子泵和协同转运 第三节第三节 胞吞和胞吐作用胞吞和胞吐作用 被动运输和主动运输的特点被动运输和主动运输的特点被动运输和主动运输的特点被动运输和主动运输的特点钠钾泵、钙泵和质子泵的转运特点钠钾泵、钙泵和质子泵的转运特点钠钾泵、钙泵和质子泵的转运特点钠钾泵、钙泵和质子泵的转运特点和功能和功能 重点1学习资料第一节第一节 膜转运与物质的跨膜运输一、一、膜脂双层的不透性和膜转运蛋白膜脂双层的不透性和膜转运蛋白二、二、被动运输被动运输（passive transport
2、）与与 主动运输主动运输（active transport） 2学习资料第二节第二节 离子泵和协同运输离子泵和协同运输n根据根据泵蛋白泵蛋白的结构与功能特性，的结构与功能特性，ATPATP驱动泵驱动泵可分为可分为4 4类类： P P型型离子离子泵泵、 V V型质子泵、型质子泵、 F F型质子泵和型质子泵和ABCABC超家族超家族3学习资料一、一、一、一、P-P-型离子泵型离子泵 （一）（一）NaNa+ +K K+ +泵泵又称又称NaNa+ +K K+ +ATPATP酶酶 存在于动物细胞质膜上存在于动物细胞质膜上 细胞内侧细胞内侧亚基与亚基与NaNa+ +离子结合促进离子结合促进ATPATP酶水
3、解，酶水解，亚基上的一个氨基酸残基磷酸化引起亚基上的一个氨基酸残基磷酸化引起亚基构象发亚基构象发生变化，将生变化，将NaNa+ +泵出细胞，同时细胞外的泵出细胞，同时细胞外的K K+ +与与亚基亚基的另一位点结合，使其去磷酸化，的另一位点结合，使其去磷酸化，亚基构象再度发亚基构象再度发生变化将生变化将K K+ +泵进细胞，完成整个循环。泵进细胞，完成整个循环。每个循环消耗每个循环消耗一个一个ATPATP分子，泵出分子，泵出3 3个个NaNa+ +，和泵进和泵进2 2个个K K+ +。4学习资料（二）（二）CaCa2+2+泵和其它泵和其它P-P-型离子泵型离子泵（1 1）CaCa2+2+泵泵n作
4、用机理：作用机理：CaCa2+2+泵（泵（CaCa2+2+ pump pump）又称又称CaCa2+2+ATPATP酶，有酶，有约约1010个跨膜个跨膜螺旋，细胞内钙调节蛋白与之结合以调螺旋，细胞内钙调节蛋白与之结合以调节节CaCa2+2+泵的活性，泵的活性，每消耗一个每消耗一个ATPATP分子转运出两个分子转运出两个CaCa2+2+。n存在位置：所有真核细胞的细胞膜和某些细胞器（如存在位置：所有真核细胞的细胞膜和某些细胞器（如内质网、叶绿体和液泡）膜上，将内质网、叶绿体和液泡）膜上，将CaCa2+2+输出细胞或泵输出细胞或泵入内质网腔中储存起来，以维持细胞内低浓度的游离入内质网腔中储存起来，
5、以维持细胞内低浓度的游离CaCa2+2+。CaCa2+2+泵在肌质网储存泵在肌质网储存CaCa2+2+，对调节肌细胞的收缩对调节肌细胞的收缩与舒张至关重要。与舒张至关重要。5学习资料（2 2）H H+ +泵泵n n作用机理：作用机理： 植植物物细细胞胞、真真菌菌（包包括括酵酵母母）和和细细菌菌细细胞胞其其质质膜膜上上无无NaNa+ +K K+ + pumppump，而而是是具具有有H H+ +泵泵（H H+ +ATPaseATPase），将将H H+ +泵泵出出细细胞胞，建建立立跨跨膜膜的的H H+ +电电化化学学梯梯度度，驱驱动动转转运运物物质进入细胞。质进入细胞。6学习资料二、二、 V-V
6、-型质子泵和型质子泵和F-F-型质子泵型质子泵（1 1）V-V-型质子泵型质子泵：又称膜泡质子泵，存在于动物细胞胞：又称膜泡质子泵，存在于动物细胞胞内体、溶酶体膜、破骨细胞和某些肾小管的质膜以及内体、溶酶体膜、破骨细胞和某些肾小管的质膜以及植物、酵母和其他真菌细胞液泡膜上，利用植物、酵母和其他真菌细胞液泡膜上，利用ATPATP水解供水解供能从细胞质基质中逆能从细胞质基质中逆H H电化学梯度泵出电化学梯度泵出H H进入细胞器，进入细胞器，以维持细胞质基质以维持细胞质基质pHpH中性和细胞器内中性和细胞器内pHpH酸性。酸性。（2 2）F-F-型质子泵型质子泵：又称：又称H HATPATP合成酶（
7、合成酶（F F1 1F F0 0ATPaseATPase），），存在于线粒体内膜、植物细胞类囊体膜和细菌质膜上，存在于线粒体内膜、植物细胞类囊体膜和细菌质膜上， H H顺浓度梯度运动，所释放的能量耦联顺浓度梯度运动，所释放的能量耦联ATPATP合成。合成。7学习资料n n活细胞内外离子浓度是明显不同的：表活细胞内外离子浓度是明显不同的：表5-1n n调控机制：调控机制：（1）膜转运蛋白活性膜转运蛋白活性载体蛋白载体蛋白通道蛋白通道蛋白（2）质膜脂双层）质膜脂双层的疏水特性的疏水特性8学习资料n n三、三、胞吞作用胞吞作用(endocytosis)与胞吐作与胞吐作用用(exocytosis）9学
8、习资料 被动运输被动运输被动运输被动运输（passive transport)passive transport)是指通过简单扩散或是指通过简单扩散或是指通过简单扩散或是指通过简单扩散或协助扩散实现物质协助扩散实现物质协助扩散实现物质协助扩散实现物质由高由高由高由高浓度浓度浓度浓度向低向低向低向低浓度地浓度地浓度地浓度地跨膜跨膜跨膜跨膜转运。转运。转运。转运。扩散扩散(diffusion)(diffusion)指物质沿浓度梯度从半指物质沿浓度梯度从半透膜浓度高的一侧向低浓度一侧移动的过程。透膜浓度高的一侧向低浓度一侧移动的过程。 渗透渗透(osmosis)(osmosis)指水分子以及溶剂通过
9、半指水分子以及溶剂通过半透膜的扩散。透膜的扩散。（一）（一）（一）（一）简单扩散简单扩散简单扩散简单扩散（simple diffusionsimple diffusion）（二）（二）（二）（二）水孔蛋白水孔蛋白水孔蛋白水孔蛋白（三）（三）（三）（三）协助扩散协助扩散协助扩散协助扩散（facilitated diffusionfacilitated diffusion）（四）（四）（四）（四）主动运输主动运输主动运输主动运输扩散扩散 Vs 渗透渗透VsVsAdditionAddition10学习资料（四）、主动运输（四）、主动运输（active transport） 主动运输是主动运输是物质物
10、质逆浓度梯逆浓度梯度或电化学梯度或电化学梯度度运输的跨膜运输的跨膜运输方式。运输方式。特点特点：逆浓度梯度（逆化学梯度）运输；逆浓度梯度（逆化学梯度）运输；逆浓度梯度（逆化学梯度）运输；逆浓度梯度（逆化学梯度）运输；需要能量，与某种释放能量的过程相耦联需要能量，与某种释放能量的过程相耦联需要能量，与某种释放能量的过程相耦联需要能量，与某种释放能量的过程相耦联; ; ; ;需要载体蛋白，具有选择性和特异性。需要载体蛋白，具有选择性和特异性。需要载体蛋白，具有选择性和特异性。需要载体蛋白，具有选择性和特异性。类型类型：依据依据依据依据主动运输主动运输主动运输主动运输11学习资料三、胞吞作用与胞吐作
11、用三、胞吞作用与胞吐作用 在大分子与颗粒性物质跨膜运输的转运在大分子与颗粒性物质跨膜运输的转运过程中，质膜内陷，形成包围细胞外物质的过程中，质膜内陷，形成包围细胞外物质的囊泡，称囊泡，称膜泡运输膜泡运输（vesicle transport）。）。根根据物质的运输方向，膜泡运输又分为：据物质的运输方向，膜泡运输又分为： 胞吞作用胞吞作用（endocytosis） 胞吐作用胞吐作用（exocytosis） 。12学习资料 胞饮作用胞饮作用胞饮作用胞饮作用( (pinocytosis)pinocytosis)和吞噬作用和吞噬作用和吞噬作用和吞噬作用( (phagocytosisphagocytosi
12、s) ) 受体介导的胞吞作用受体介导的胞吞作用受体介导的胞吞作用受体介导的胞吞作用胞饮作用和吞噬作用胞饮作用和吞噬作用胞饮作用和吞噬作用胞饮作用和吞噬作用吞吞吞吞噬的主要区别噬的主要区别噬的主要区别噬的主要区别 通过细胞膜内陷形成囊泡通过细胞膜内陷形成囊泡通过细胞膜内陷形成囊泡通过细胞膜内陷形成囊泡( ( ( (胞吞泡胞吞泡胞吞泡胞吞泡) ) ) )，将外界物质裹进，将外界物质裹进，将外界物质裹进，将外界物质裹进并并并并输入细胞输入细胞输入细胞输入细胞的过程。包括胞的过程。包括胞的过程。包括胞的过程。包括胞饮作用和吞噬作用饮作用和吞噬作用饮作用和吞噬作用饮作用和吞噬作用。胞饮胞饮吞噬吞噬（一）
13、胞吞作用（一）胞吞作用(endocytosis)13学习资料 二、胞吐作用二、胞吐作用（exocytosis） 将将细细胞胞内内的的分分泌泌泡泡或或其其他他某某些些膜膜泡泡中中的的物物质质通通过过细细胞胞质质膜膜运运出出细细胞胞的的过过程程，也也称称外外排排作作用。用。 组成型外排途径组成型外排途径 （constitutive exocytosis pathwayconstitutive exocytosis pathway） 调节型外排途径调节型外排途径 （regulated exocytosis pathwayregulated exocytosis pathway） 膜膜的的融融合合14
14、学习资料物质的跨膜运输方式物质的跨膜运输方式物质的跨膜运输方式物质的跨膜运输方式物质的跨膜运输是细胞维持物质的跨膜运输是细胞维持物质的跨膜运输是细胞维持物质的跨膜运输是细胞维持正常生命活动的基础之一正常生命活动的基础之一正常生命活动的基础之一正常生命活动的基础之一简单扩散简单扩散协助扩散协助扩散主动运输主动运输15学习资料疏水分子疏水分子疏水分子疏水分子不带电极不带电极不带电极不带电极性小分子性小分子性小分子性小分子不带电极不带电极不带电极不带电极性大分子性大分子性大分子性大分子离子离子离子离子1.1.1.1.特点特点特点特点沿沿沿沿浓浓浓浓度度度度梯梯梯梯度度度度（或或或或电电电电化学梯度）
15、扩散；化学梯度）扩散；化学梯度）扩散；化学梯度）扩散；无需提供能量；无需提供能量；无需提供能量；无需提供能量；无需膜蛋白协助。无需膜蛋白协助。无需膜蛋白协助。无需膜蛋白协助。2. 2. 机制机制机制机制 先溶解在膜先溶解在膜先溶解在膜先溶解在膜脂再扩散到另一侧。脂再扩散到另一侧。脂再扩散到另一侧。脂再扩散到另一侧。3. 3. 通透性通透性通透性通透性 取决于分取决于分取决于分取决于分子大小和极性。子大小和极性。子大小和极性。子大小和极性。(P105)(P105)(一）简单扩散一）简单扩散（P105）溶溶溶溶质质质质分分分分子子子子简单简单扩散扩散16学习资料（三）协助扩散三）协助扩散（faci
16、litated diffusionfacilitated diffusionfacilitated diffusionfacilitated diffusion） 协助扩散协助扩散：也称：也称促进扩散，促进扩散，是是各种极性分子和无机离子，如糖、各种极性分子和无机离子，如糖、氨基酸、核苷酸及细胞代谢物等顺氨基酸、核苷酸及细胞代谢物等顺其浓度梯度或电化学梯度的跨膜转其浓度梯度或电化学梯度的跨膜转运，不需要细胞提供能量，但运，不需要细胞提供能量，但需膜需膜转运蛋白的协助转运蛋白的协助。17学习资料肠道葡萄糖载体紧密连接运输蛋白促使葡萄糖的扩散哺乳类动物的细胞利用哺乳类动物的细胞利用血糖血糖作为主要
17、能源，人类基因组作为主要能源，人类基因组编码编码1212种与种与糖转运糖转运相关的载相关的载体蛋白体蛋白GLUT1GLUT1GLUT12,GLUT12,构成构成葡萄糖载体蛋白家族，都具葡萄糖载体蛋白家族，都具有高度同源的氨基酸序列，有高度同源的氨基酸序列，均含有均含有1212次跨膜的次跨膜的螺旋。螺旋。多肽跨膜段由疏水性氨基酸多肽跨膜段由疏水性氨基酸残基组成，残基组成，螺旋带有螺旋带有SerSer（丝）（丝）、ThrThr（苏）（苏）、AspAsp（天）（天）和和GluGlu（谷）（谷）残基，残基，侧链同葡萄糖羟基形成氢键侧链同葡萄糖羟基形成氢键和结合位点，完成葡萄糖的和结合位点，完成葡萄糖的
18、协助扩散。协助扩散。18学习资料协助扩散协助扩散1.1.1.1.特点特点特点特点速率高速率高速率高速率高 比简单扩散转运速率高；比简单扩散转运速率高；比简单扩散转运速率高；比简单扩散转运速率高；最大转运速率最大转运速率最大转运速率最大转运速率：在一定限度内运输速率同物质浓：在一定限度内运输速率同物质浓：在一定限度内运输速率同物质浓：在一定限度内运输速率同物质浓度成正比。如超过一定限度，浓度再增加，运输度成正比。如超过一定限度，浓度再增加，运输度成正比。如超过一定限度，浓度再增加，运输度成正比。如超过一定限度，浓度再增加，运输也不再增加（因膜上载体蛋白的结合位点已达饱也不再增加（因膜上载体蛋白的
19、结合位点已达饱也不再增加（因膜上载体蛋白的结合位点已达饱也不再增加（因膜上载体蛋白的结合位点已达饱和）；和）；和）；和）； 特异性特异性特异性特异性 与特定载体与特定载体与特定载体与特定载体膜转运蛋白膜转运蛋白膜转运蛋白膜转运蛋白结合。结合。结合。结合。 19学习资料1.1.载体蛋白载体蛋白(carrier proteins(carrier proteins） 特点特点特点特点与特定溶质分与特定溶质分与特定溶质分与特定溶质分子结合子结合子结合子结合，通过一，通过一，通过一，通过一系列系列系列系列构象改变构象改变构象改变构象改变介介介介导溶质跨膜转运导溶质跨膜转运导溶质跨膜转运导溶质跨膜转运;
20、; ; ;对所转运物质对所转运物质对所转运物质对所转运物质有高度选择性；有高度选择性；有高度选择性；有高度选择性；载体蛋白又称载体蛋白又称载体蛋白又称载体蛋白又称为通透酶为通透酶为通透酶为通透酶(Permease) (Permease) (Permease) (Permease) 载体蛋白介导被动运输示意图载体蛋白介导被动运输示意图被动运输被动运输载体蛋白载体蛋白载体蛋白载体蛋白20学习资料压力激活型压力激活型电压门控型电压门控型配体门控型配体门控型(胞外配体)配体门控型配体门控型(胞内配体)使通道使通道关闭关闭使通道使通道开启开启离子浓度离子浓度或电位变或电位变化化蛋白蛋白构象变化构象变化受
21、体与配受体与配体结合体结合蛋白构象蛋白构象变化变化感受摩擦力、感受摩擦力、压力、牵拉、压力、牵拉、重力、剪拉力重力、剪拉力电化学信号电化学信号蛋白构象变蛋白构象变化化（胞质侧）（胞质侧）膜通道蛋白的类型及其转运机制膜通道蛋白的类型及其转运机制膜通道蛋白的类型及其转运机制膜通道蛋白的类型及其转运机制压力激活型压力激活型21学习资料22学习资料主动与被动运输的比较主动与被动运输的比较性质性质性质性质简单扩散简单扩散简单扩散简单扩散协助扩散协助扩散协助扩散协助扩散主动运输主动运输主动运输主动运输参与运输的膜成份参与运输的膜成份参与运输的膜成份参与运输的膜成份脂脂脂脂蛋白蛋白蛋白蛋白蛋白蛋白蛋白蛋白载
22、体蛋白载体蛋白载体蛋白载体蛋白不需要不需要不需要不需要需要需要需要需要需要需要需要需要能量来源能量来源能量来源能量来源浓度梯度浓度梯度浓度梯度浓度梯度浓度梯度浓度梯度浓度梯度浓度梯度ATPATPATPATP水解或浓水解或浓水解或浓水解或浓度梯度度梯度度梯度度梯度运输方向运输方向运输方向运输方向顺浓度梯顺浓度梯顺浓度梯顺浓度梯度度度度顺浓度梯顺浓度梯顺浓度梯顺浓度梯度度度度逆浓度梯度逆浓度梯度逆浓度梯度逆浓度梯度特异性特异性特异性特异性无无无无有有有有有有有有运输分子饱和性运输分子饱和性运输分子饱和性运输分子饱和性无无无无有有有有有有有有23学习资料主动运输能量来源的三种不同类型主动运输能量来源
23、的三种不同类型主动运输能量来源的三种不同类型主动运输能量来源的三种不同类型ATPATP驱动泵驱动泵( (通过水解通过水解ATP获得能量获得能量 ) )耦联转运蛋白耦联转运蛋白（协同运输中的协同运输中的 离子梯度动力离子梯度动力 ）光驱动泵光驱动泵(利用光能运输物质利用光能运输物质，见于细菌，见于细菌 )24学习资料小亚基小亚基25学习资料ATPATP分解，分解，酶被磷酸化酶被磷酸化酶构象变化，与酶构象变化，与Na+Na+结合部位转向膜外侧结合部位转向膜外侧磷酸化酶对磷酸化酶对Na+Na+的亲和力的亲和力低而膜外侧释放低而膜外侧释放Na+Na+；对对K+的亲和力高而结合的亲和力高而结合2个个K+
24、K+K+与磷酸化酶结合使与磷酸化酶结合使酶去磷酸化，与酶去磷酸化，与K+K+结结合的部位转向膜内侧合的部位转向膜内侧K+K+与酶的亲和力降低，与酶的亲和力降低，使使K+K+在膜内被释放，在膜内被释放，而又与而又与Na+Na+结合结合 3 3个个Na+Na+与酶结合与酶结合激活激活ATPATP酶活性酶活性NaNa+ +K K+ + 泵的转运机制泵的转运机制26学习资料 动、植物细胞的协同运输动、植物细胞的协同运输动、植物细胞的协同运输动、植物细胞的协同运输 靠靠靠靠间接提供间接提供间接提供间接提供能量能量能量能量完成的主完成的主完成的主完成的主动运输方式。动运输方式。动运输方式。动运输方式。物质
25、跨膜运动物质跨膜运动物质跨膜运动物质跨膜运动所需要的能量所需要的能量所需要的能量所需要的能量来自膜两侧离来自膜两侧离来自膜两侧离来自膜两侧离子的电化学浓子的电化学浓子的电化学浓子的电化学浓度梯度，而维度梯度，而维度梯度，而维度梯度，而维持这种电化学持这种电化学持这种电化学持这种电化学势的是势的是势的是势的是钠钾泵钠钾泵钠钾泵钠钾泵或或或或质子泵质子泵质子泵质子泵。协同运输协同运输Na+浓度梯浓度梯度驱动度驱动H+浓度浓度梯度驱动梯度驱动协同运输协同运输（cotransport）27学习资料小小小小肠肠肠肠上上上上皮皮皮皮细细细细胞胞胞胞吸吸吸吸收收收收葡葡葡葡萄萄萄萄糖糖糖糖（协协协协同同同同
26、运运运运输输输输）示示示示意意意意图图图图28学习资料协同运输是靠间接提供能量完成的主动运输方式。物质跨膜运动所协同运输是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。势的是钠钾泵或质子泵。 29学习资料胞饮作用胞饮作用细胞吞入的物质细胞吞入的物质细胞吞入的物质细胞吞入的物质为为为为液体液体液体液体或或或或极小的颗极小的颗极小的颗极小的颗粒粒粒粒物质，这种内吞物质，这种内吞物质，这种内吞物质，这种内吞作用称为胞饮作用作用称为胞饮作用作用称为胞饮作用作用称为
27、胞饮作用( (pinocytosis)pinocytosis)；胞饮作用存在于胞饮作用存在于胞饮作用存在于胞饮作用存在于白细胞、肾细胞、白细胞、肾细胞、白细胞、肾细胞、白细胞、肾细胞、小肠上皮细胞、肝小肠上皮细胞、肝小肠上皮细胞、肝小肠上皮细胞、肝巨噬细胞和植物细巨噬细胞和植物细巨噬细胞和植物细巨噬细胞和植物细胞胞胞胞 。胞饮泡胞饮泡胞饮泡胞饮泡30学习资料吞噬作用吞噬作用细胞内吞较大的细胞内吞较大的细胞内吞较大的细胞内吞较大的固体固体固体固体颗粒颗粒颗粒颗粒物质，如细菌、细物质，如细菌、细物质，如细菌、细物质，如细菌、细胞碎片等，称为吞噬作胞碎片等，称为吞噬作胞碎片等，称为吞噬作胞碎片等，称
28、为吞噬作用用用用（phagocytosisphagocytosis）；）；）；）；吞噬现象是原生动物吞噬现象是原生动物吞噬现象是原生动物吞噬现象是原生动物获取营养物质的主要方获取营养物质的主要方获取营养物质的主要方获取营养物质的主要方式，在后生动物中亦存式，在后生动物中亦存式，在后生动物中亦存式，在后生动物中亦存在吞噬现象（如在哺乳在吞噬现象（如在哺乳在吞噬现象（如在哺乳在吞噬现象（如在哺乳动物中，中性颗粒白细动物中，中性颗粒白细动物中，中性颗粒白细动物中，中性颗粒白细胞和巨噬细胞具有极强胞和巨噬细胞具有极强胞和巨噬细胞具有极强胞和巨噬细胞具有极强的吞噬能力，以保护机的吞噬能力，以保护机的吞噬
29、能力，以保护机的吞噬能力，以保护机体免受异物侵害）。体免受异物侵害）。体免受异物侵害）。体免受异物侵害）。 胞吞泡胞吞泡胞吞泡胞吞泡胞内体胞内体受体受体31学习资料配体配体配体配体受体受体受体受体网格蛋网格蛋网格蛋网格蛋白再循白再循白再循白再循环环环环接合接合接合接合素蛋素蛋素蛋素蛋白白白白网格蛋白网格蛋白网格蛋白网格蛋白有被小泡有被小泡有被小泡有被小泡GDPGDPGDPGDP结合蛋白结合蛋白结合蛋白结合蛋白dynamindynamindynamindynamin衣被蛋衣被蛋衣被蛋衣被蛋白循环白循环白循环白循环无被小泡无被小泡无被小泡无被小泡网格蛋白网格蛋白网格蛋白网格蛋白有被小窝有被小窝有被
30、小窝有被小窝运输小泡运输小泡运输小泡运输小泡次级溶酶次级溶酶次级溶酶次级溶酶体消化体消化体消化体消化（分选）（分选）（分选）（分选）穿胞运输穿胞运输穿胞运输穿胞运输胞内体胞内体胞内体胞内体 受体受体受体受体同配体配体配体配体结合启动内化作用,网格蛋白网格蛋白网格蛋白网格蛋白组装在网格蛋白的作用下形成网格蛋白有被网格蛋白有被网格蛋白有被网格蛋白有被小泡小泡小泡小泡进入胞质，脱去衣被蛋白、网格蛋白等；蛋白再循环胞内体胞内体胞内体胞内体分选溶酶体消化或穿胞运输 。受体介导的胞吞作用受体介导的胞吞作用32学习资料网格网格蛋白蛋白衣被衣被小泡小泡GDPGDP结结合蛋白合蛋白GDPGDP结合结合蛋白环蛋白
31、环电电电电镜镜镜镜下下下下的的的的网网网网格格格格蛋蛋蛋蛋白白白白衣衣衣衣被被被被小小小小泡泡泡泡模模模模式式式式图图图图GDPGDP结合蛋白结合蛋白在衣被小泡形成中的作用在衣被小泡形成中的作用33学习资料组成型外排组成型外排组成型外排组成型外排调节型外排调节型外排调节型外排调节型外排所有真核细胞都有从高尔基体区分泌囊泡向质膜运输的过程，作用在于更新所有真核细胞都有从高尔基体区分泌囊泡向质膜运输的过程，作用在于更新所有真核细胞都有从高尔基体区分泌囊泡向质膜运输的过程，作用在于更新所有真核细胞都有从高尔基体区分泌囊泡向质膜运输的过程，作用在于更新膜蛋白和膜脂、形成质膜外周蛋白、细胞外基质或作为营
32、养成分和信号分子膜蛋白和膜脂、形成质膜外周蛋白、细胞外基质或作为营养成分和信号分子膜蛋白和膜脂、形成质膜外周蛋白、细胞外基质或作为营养成分和信号分子膜蛋白和膜脂、形成质膜外周蛋白、细胞外基质或作为营养成分和信号分子特特特特化化化化的的的的分分分分泌泌泌泌细细细细胞胞胞胞产产产产生生生生的的的的分分分分泌泌泌泌物物物物（如如如如激激激激素素素素、粘粘粘粘液液液液或或或或消消消消化化化化酶酶酶酶）储储储储存存存存在在在在分分分分泌泌泌泌泡泡泡泡内内内内，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。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。当细胞在受到胞外信
33、号刺激时，分泌泡与质膜融合并将内含物释放出去。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。 34学习资料 胞吞作用和胞吐作用的动态过程胞吞作用和胞吐作用的动态过程 对质膜更新和维持细胞的生存与生长是必要的对质膜更新和维持细胞的生存与生长是必要的35学习资料F F型质子泵（型质子泵（H HATPATP酶酶/ATP/ATP合酶）合酶）动、植物细胞协同运输作用动、植物细胞协同运输作用P P型质子泵型质子泵V V型型质子质子泵泵质子泵的三种类型及其功能质子泵的三种类型及其功能质子泵的三种类型及其功能质子泵的三种类型及其功能位于真核细胞位于真核细胞位于真核细胞位于真核细胞膜上，载体蛋
34、膜上，载体蛋膜上，载体蛋膜上，载体蛋白自身磷酸化白自身磷酸化白自身磷酸化白自身磷酸化发生构象改变发生构象改变发生构象改变发生构象改变而协同运输而协同运输而协同运输而协同运输位于泡膜上，水解位于泡膜上，水解位于泡膜上，水解位于泡膜上，水解ATPATPATPATP产生能量，但不自身磷产生能量，但不自身磷产生能量，但不自身磷产生能量，但不自身磷酸化。从胞质中泵出酸化。从胞质中泵出酸化。从胞质中泵出酸化。从胞质中泵出H H H H入细胞器。维持细胞质入细胞器。维持细胞质入细胞器。维持细胞质入细胞器。维持细胞质中性和细胞器内酸性中性和细胞器内酸性中性和细胞器内酸性中性和细胞器内酸性pHpHpHpH位于细
35、菌质膜、线位于细菌质膜、线位于细菌质膜、线位于细菌质膜、线粒体内膜和叶绿体粒体内膜和叶绿体粒体内膜和叶绿体粒体内膜和叶绿体的类囊体膜。的类囊体膜。的类囊体膜。的类囊体膜。H H H H顺顺顺顺浓度梯度运动，所浓度梯度运动，所浓度梯度运动，所浓度梯度运动，所释放的能量与释放的能量与释放的能量与释放的能量与ATPATPATPATP合成耦联合成耦联合成耦联合成耦联(ATP(ATP(ATP(ATP合酶合酶合酶合酶) ) ) ) 36学习资料三、三、ABCABC超家族超家族：特异性地运输小分子物质：特异性地运输小分子物质 在正常生理条件下，在正常生理条件下，ABCABC蛋白是细菌质膜上糖、蛋白是细菌质膜
36、上糖、氨基酸、磷脂和肽的转运蛋白，是哺乳类细胞质膜氨基酸、磷脂和肽的转运蛋白，是哺乳类细胞质膜上磷脂、亲脂性药物、胆固醇和其他小分子的转运上磷脂、亲脂性药物、胆固醇和其他小分子的转运蛋白。蛋白。ABCABC蛋白在肝、小肠和肾等器官的细胞质膜上蛋白在肝、小肠和肾等器官的细胞质膜上分布丰富，它们能将天然毒物和代谢废物排出体外。分布丰富，它们能将天然毒物和代谢废物排出体外。37学习资料四、四、协同运输（协同运输（cotransportcotransport） （1 1）同同向向运运输输（symportsymport）：物物质质跨跨膜膜转转运运方方向向与离子转移的方向相同。与离子转移的方向相同。 小肠
37、上皮细胞和肾小管上皮细胞吸收葡萄糖或小肠上皮细胞和肾小管上皮细胞吸收葡萄糖或氨基酸等有机物。氨基酸等有机物。（2 2）反向运输）反向运输（antiportantiport）：物质跨膜转运方向：物质跨膜转运方向与离子转移的方向相反。与离子转移的方向相反。 肾小管上皮细胞中的肾小管上皮细胞中的NaNa+ +-K-K+ +交换和交换和NaNa+ +-H-H+ +交换交换 。38学习资料五、离子跨模转运与膜电位五、离子跨模转运与膜电位五、离子跨模转运与膜电位五、离子跨模转运与膜电位n基本概念基本概念（1)1)膜电位：膜电位：在安静状态下细在安静状态下细胞胞膜两侧膜两侧各种带电物质形成各种带电物质形成的
38、电位差的总和，称跨膜静的电位差的总和，称跨膜静息电位或称静息电位或膜电息电位或称静息电位或膜电位位。一般为一般为-20-20-200-200mvmv之间。之间。离子流与动作电位的关系图离子流与动作电位的关系图 电压门电压门NaNa+ +通道的开放导致质膜除极化通道的开放导致质膜除极化A.A.动作电位的产生和膜电位改变；动作电位的产生和膜电位改变；B.B.动作电位产生的过程中，膜通透性改变动作电位产生的过程中，膜通透性改变与离子通道的开闭（与离子通道的开闭（）39学习资料（2 2）极化状态：）极化状态：安静时，细胞膜安静时，细胞膜两侧两侧的电位呈的电位呈外外“+ +”内内“- -”状态，称膜的极
39、化状态状态，称膜的极化状态（3 3）除极化：）除极化：如果膜电位如果膜电位向内向内负值减小的方向变化，称负值减小的方向变化，称作除极化作除极化（4 4）复极化：）复极化：细胞先发生去极化，然后再向正常安静时细胞先发生去极化，然后再向正常安静时膜膜内内所处的所处的负值负值恢复，则称复极化。恢复，则称复极化。（5 5）超极化：）超极化：当静息电位的数值向当静息电位的数值向内内负值方向增大变化负值方向增大变化时，称作膜的超极化时，称作膜的超极化40学习资料41学习资料受体与配体结合受体与配体结合信号传递信号传递（第二信使）（第二信使）基因表达基因表达细胞应答细胞应答配体配体（第一信使）（第一信使）细
40、细细细胞胞胞胞信信信信号号号号通通通通路路路路 细胞接受外细胞接受外细胞接受外细胞接受外界信号，通过界信号，通过界信号，通过界信号，通过一整套特定机一整套特定机一整套特定机一整套特定机制，将胞外信制，将胞外信制，将胞外信制，将胞外信号转导为胞内号转导为胞内号转导为胞内号转导为胞内信号，最终调信号，最终调信号，最终调信号，最终调节特定基因表节特定基因表节特定基因表节特定基因表达，引起细胞达，引起细胞达，引起细胞达，引起细胞应答反应，这应答反应，这应答反应，这应答反应，这是信号系统主是信号系统主是信号系统主是信号系统主线，这种反应线，这种反应线，这种反应线，这种反应系列称之为细系列称之为细系列称之
41、为细系列称之为细胞信号通路。胞信号通路。胞信号通路。胞信号通路。42学习资料没有信号分子结合时，受体酪没有信号分子结合时，受体酪没有信号分子结合时，受体酪没有信号分子结合时，受体酪氨酸激酶是以无活性单体存在；氨酸激酶是以无活性单体存在；氨酸激酶是以无活性单体存在；氨酸激酶是以无活性单体存在；当信号分子与胞外结构域结合，当信号分子与胞外结构域结合，当信号分子与胞外结构域结合，当信号分子与胞外结构域结合，两个单体受体分子在膜上形成两个单体受体分子在膜上形成两个单体受体分子在膜上形成两个单体受体分子在膜上形成二聚体二聚体二聚体二聚体，其胞内结构域尾部相，其胞内结构域尾部相，其胞内结构域尾部相，其胞内
42、结构域尾部相互接触，激活其蛋白激酶功能，互接触，激活其蛋白激酶功能，互接触，激活其蛋白激酶功能，互接触，激活其蛋白激酶功能，使尾部酪氨酸残基磷酸化并装使尾部酪氨酸残基磷酸化并装使尾部酪氨酸残基磷酸化并装使尾部酪氨酸残基磷酸化并装配成配成配成配成信号复合物信号复合物信号复合物信号复合物(signaling (signaling complex)complex)。细胞内细胞内细胞内细胞内信号蛋白信号蛋白信号蛋白信号蛋白(signaling protein)(signaling protein)与受体尾部与受体尾部与受体尾部与受体尾部磷酸化部位结合并激活，通过磷酸化部位结合并激活，通过磷酸化部位结合
43、并激活，通过磷酸化部位结合并激活，通过信号传递途径扩大信息，激活信号传递途径扩大信息，激活信号传递途径扩大信息，激活信号传递途径扩大信息，激活细胞内一系列的生化反应；或细胞内一系列的生化反应；或细胞内一系列的生化反应；或细胞内一系列的生化反应；或者将不同的信息综合起来引起者将不同的信息综合起来引起者将不同的信息综合起来引起者将不同的信息综合起来引起细胞进行综合性的应答（如细细胞进行综合性的应答（如细细胞进行综合性的应答（如细细胞进行综合性的应答（如细胞增殖）。胞增殖）。胞增殖）。胞增殖）。43学习资料返回原返回原来的质膜来的质膜结构域结构域进入溶酶体进入溶酶体运至质膜不运至质膜不同的结构域同的
44、结构域（穿胞运输）（穿胞运输）胞胞胞胞内内内内体体体体的的的的分分分分选选选选途途途途径径径径44学习资料 在受体介导的内吞作用过程中，不同类型的受在受体介导的内吞作用过程中，不同类型的受在受体介导的内吞作用过程中，不同类型的受在受体介导的内吞作用过程中，不同类型的受体具有不同的胞内体分选途径：体具有不同的胞内体分选途径：体具有不同的胞内体分选途径：体具有不同的胞内体分选途径：大部分受体大部分受体大部分受体大部分受体返回原来的质膜结构域返回原来的质膜结构域返回原来的质膜结构域返回原来的质膜结构域，如，如，如，如 LDLLDLLDLLDL受受受受体又循环到质膜再利用；体又循环到质膜再利用；体又循
45、环到质膜再利用；体又循环到质膜再利用；有些受体不能再循环而是最后有些受体不能再循环而是最后有些受体不能再循环而是最后有些受体不能再循环而是最后进入溶酶体进入溶酶体进入溶酶体进入溶酶体，在，在，在，在那里被消化，如与表皮生长因子那里被消化，如与表皮生长因子那里被消化，如与表皮生长因子那里被消化，如与表皮生长因子（epidermal epidermal growth factor, EGFgrowth factor, EGF）结合的细胞表面受体；结合的细胞表面受体；结合的细胞表面受体；结合的细胞表面受体；有些受体被有些受体被有些受体被有些受体被运至质膜不同的结构域运至质膜不同的结构域运至质膜不同的
46、结构域运至质膜不同的结构域，该过程称，该过程称，该过程称，该过程称作穿胞运输（作穿胞运输（作穿胞运输（作穿胞运输（transcytosistranscytosistranscytosistranscytosis）。）。）。）。 胞内体的分选途径胞内体的分选途径45学习资料有些通道蛋白呈开放有些通道蛋白呈开放有些通道蛋白呈开放有些通道蛋白呈开放状态（如钾泄漏通道）；状态（如钾泄漏通道）；状态（如钾泄漏通道）；状态（如钾泄漏通道）；有些通道蛋白有选择性有些通道蛋白有选择性有些通道蛋白有选择性有些通道蛋白有选择性和门控性：平时关闭，和门控性：平时关闭，和门控性：平时关闭，和门控性：平时关闭，仅在特定
47、刺激下才开放，仅在特定刺激下才开放，仅在特定刺激下才开放，仅在特定刺激下才开放，又称为又称为又称为又称为门通道门通道门通道门通道(gated (gated channel)channel) 。 通道蛋白类型通道蛋白类型通道蛋白类型通道蛋白类型：电压门通道电压门通道电压门通道电压门通道(voltage-gated (voltage-gated channel)channel)配体门通道配体门通道配体门通道配体门通道(ligand-gated channel)(ligand-gated channel)压力激活通道压力激活通道压力激活通道压力激活通道(stress-activated (stres
48、s-activated channel)channel)不与溶质分子结合不与溶质分子结合不与溶质分子结合不与溶质分子结合；形成跨膜通道，介导离形成跨膜通道，介导离形成跨膜通道，介导离形成跨膜通道，介导离子顺浓度梯度运输；子顺浓度梯度运输；子顺浓度梯度运输；子顺浓度梯度运输；2.2.通通 道道 蛋蛋 白白 ( (channel channel channel channel proteins)proteins)proteins)proteins)特点特点通道通道通道通道蛋白蛋白蛋白蛋白46学习资料协助扩散与简单扩散的比较协助扩散与简单扩散的比较协助扩散比简单扩散协助扩散比简单扩散协助扩散比简单扩
49、散协助扩散比简单扩散转运速率高；转运速率高；转运速率高；转运速率高；存存存存在在在在VmVm，有饱和性；，有饱和性；，有饱和性；，有饱和性；有特异性；有特异性；有特异性；有特异性；类似类似类似类似酶与底物作用的动力酶与底物作用的动力酶与底物作用的动力酶与底物作用的动力学曲线学曲线学曲线学曲线竞争性抑竞争性抑竞争性抑竞争性抑制特性。与酶不同的制特性。与酶不同的制特性。与酶不同的制特性。与酶不同的是载体蛋白不对转运是载体蛋白不对转运是载体蛋白不对转运是载体蛋白不对转运分子作任何共价修饰。分子作任何共价修饰。分子作任何共价修饰。分子作任何共价修饰。47学习资料主动运输的基本类型主动运输的基本类型（一
50、）（一）（一）（一）由由由由ATPATPATPATP直接提供能量直接提供能量直接提供能量直接提供能量的主动运输的主动运输的主动运输的主动运输钠钾泵钠钾泵钠钾泵钠钾泵(Na(Na(Na(Na+ + + +K K K K+ + + +ATPATPATPATP酶）酶）酶）酶）钙泵（钙泵（钙泵（钙泵（CaCaCaCa2+2+2+2+ ATP ATP ATP ATP酶）酶）酶）酶）质子泵：质子泵：质子泵：质子泵：P-P-P-P-型质子泵、型质子泵、型质子泵、型质子泵、V-V-V-V-型质子泵、型质子泵、型质子泵、型质子泵、H H H H+ + + +-ATP-ATP-ATP-ATP酶酶酶酶 （二）（二）
51、（二）（二）协同运输（协同运输（协同运输（协同运输（cotransportcotransportcotransportcotransport） 由由由由NaNaNaNa+ + + +-K-K-K-K+ + + +泵泵泵泵（或（或（或（或H H H H+ + + +泵泵泵泵）与）与）与）与转运蛋白转运蛋白转运蛋白转运蛋白协同作用协同作用协同作用协同作用（耦联），靠（耦联），靠（耦联），靠（耦联），靠间接消耗间接消耗间接消耗间接消耗ATPATPATPATP所完成的主动运输方式。所完成的主动运输方式。所完成的主动运输方式。所完成的主动运输方式。被动运输被动运输被动运输被动运输 VsVs 主动运输主动
52、运输主动运输主动运输 48学习资料NaNa+ +-K-K+ +泵的作用：泵的作用：维持细胞的渗透性，保持细胞的体积；维持细胞的渗透性，保持细胞的体积；维持低维持低NaNa+ +高高K K+ +的细胞内环境；的细胞内环境；维持细胞的静息电位。维持细胞的静息电位。49学习资料等渗液状态低渗液状态高渗液状态血细胞膨胀血细胞邹缩血细胞原状抑制与促进剂：抑制与促进剂：n极少量极少量乌本苷乌本苷可抑制可抑制NaNa+ +K K+ +泵的活性，泵的活性，氰化物氰化物可使可使ATPATP供应中断。供应中断。nMgMg2+2+和少量的膜脂有助于和少量的膜脂有助于NaNa+ +K K+ +泵活性的提高。泵活性的提
53、高。n动物细胞靠动物细胞靠ATPATP水解供能驱动水解供能驱动NaNa+ +K K+ +泵工作，结果造成膜两侧的泵工作，结果造成膜两侧的NaNa+ +、K K+ +分布不均匀，有助于维持细胞内低浓度溶质和维持动物细分布不均匀，有助于维持细胞内低浓度溶质和维持动物细胞的渗透平衡。胞的渗透平衡。50学习资料机制机制机制机制：与钠钾泵相似，每分解：与钠钾泵相似，每分解：与钠钾泵相似，每分解：与钠钾泵相似，每分解1 1 1 1个个个个ATPATPATPATP，泵出，泵出，泵出，泵出2 2 2 2个个个个 CaCaCaCa2+2+2+2+；受钙调蛋白调节。受钙调蛋白调节。受钙调蛋白调节。受钙调蛋白调节。
54、功能功能功能功能：维持细胞内较低的维持细胞内较低的维持细胞内较低的维持细胞内较低的CaCa2+2+浓度浓度浓度浓度（胞内胞内胞内胞内10101010-7-7-7-7M,M,M,M,胞外胞外胞外胞外10101010-3-3-3-3M M M M) ) ) )；与信号传递有关：与信号传递有关：与信号传递有关：与信号传递有关：CaCa2+2+浓度浓度浓度浓度变化触发细胞变化触发细胞变化触发细胞变化触发细胞内信号途径，导致相应的生理变化。内信号途径，导致相应的生理变化。内信号途径，导致相应的生理变化。内信号途径，导致相应的生理变化。 钙泵钙泵（CaCa2+2+ PUMP PUMP)/ /Ca2+2+
55、ATP酶酶( ( CaCa2+2+ ATPase ATPase）质膜或内质网质膜或内质网( (肌质网肌质网肌质网肌质网) ) ) )膜膜结构上与钠钾泵结构上与钠钾泵的大亚基同源的大亚基同源51学习资料胞饮作用与吞噬作用主要区别胞饮作用与吞噬作用主要区别胞饮作用与吞噬作用主要区别胞饮作用与吞噬作用主要区别 特征特征特征特征物物物物质质质质胞吞泡胞吞泡胞吞泡胞吞泡的大小的大小的大小的大小转运方式转运方式转运方式转运方式胞吞泡形成机胞吞泡形成机胞吞泡形成机胞吞泡形成机制制制制胞饮胞饮胞饮胞饮作用作用作用作用溶溶溶溶液液液液小于小于小于小于150nm150nm150nm150nm连续的过程连续的过程连
56、续的过程连续的过程网格蛋白和接网格蛋白和接网格蛋白和接网格蛋白和接合素蛋白合素蛋白合素蛋白合素蛋白吞噬吞噬吞噬吞噬作用作用作用作用大大大大颗颗颗颗粒粒粒粒大于大于大于大于250nm250nm250nm250nm受体介导的信受体介导的信受体介导的信受体介导的信号触发过程号触发过程号触发过程号触发过程微丝和结合蛋微丝和结合蛋微丝和结合蛋微丝和结合蛋白白白白52学习资料(Agre , 2003(Agre , 2003诺贝尔化学奖诺贝尔化学奖诺贝尔化学奖诺贝尔化学奖) )细细细细胞胞胞胞膜膜膜膜蛋蛋蛋蛋白白白白水水水水通通通通道道道道1988198819881988年年年年AgreAgreAgreAg
57、re在分在分在分在分离纯化红细胞膜离纯化红细胞膜离纯化红细胞膜离纯化红细胞膜上的上的上的上的RhRhRhRh血型抗原血型抗原血型抗原血型抗原时，发现了一个时，发现了一个时，发现了一个时，发现了一个28 KD 28 KD 28 KD 28 KD 的疏水性的疏水性的疏水性的疏水性跨膜蛋白，水通跨膜蛋白，水通跨膜蛋白，水通跨膜蛋白，水通透实验揭示了细透实验揭示了细透实验揭示了细透实验揭示了细胞膜上存在水通胞膜上存在水通胞膜上存在水通胞膜上存在水通道。目前在人类道。目前在人类道。目前在人类道。目前在人类细胞中已发现至细胞中已发现至细胞中已发现至细胞中已发现至少有少有少有少有11111111种水通道种水
58、通道种水通道种水通道蛋白蛋白蛋白蛋白(Aquaporin(Aquaporin，AQPAQP），），），），均具有均具有均具有均具有选选选选择性的水分子通择性的水分子通择性的水分子通择性的水分子通过的特性过的特性过的特性过的特性。 53学习资料（二）水孔蛋白（二）水孔蛋白(AQP)水孔蛋白即水分子的跨膜通道，是内在膜蛋白的一个家族，在水孔蛋白即水分子的跨膜通道，是内在膜蛋白的一个家族，在各种特异性组织各种特异性组织(肾小管、脑、唾腺、泪腺等肾小管、脑、唾腺、泪腺等)细胞中，提供了快细胞中，提供了快速跨膜运动的通道。速跨膜运动的通道。水孔蛋白结构及其亚基示意图水孔蛋白结构及其亚基示意图A.水孔蛋白由水孔蛋白由4个个亚基组成的四亚基组成的四聚体；聚体；B.每个亚基由每个亚基由3对对同源的跨膜同源的跨膜螺旋组成；螺旋组成；C.水孔亚基三维水孔亚基三维结构，中间球结构，中间球形分子为水分形分子为水分子子54学习资料水孔蛋白形成水孔蛋白形成对水分子高度对水分子高度特异的亲水通特异的亲水通道，只容许水道，只容许水而不容许离子而不容许离子或其他小分子或其他小分子溶质通过。溶质通过。55学习资料
