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1、5要点要点1.跨膜运输的原则跨膜运输的原则;2.被动运输与主动运输被动运输与主动运输;3.两种主要的跨膜运输蛋白：载体蛋白与通道蛋白两种主要的跨膜运输蛋白：载体蛋白与通道蛋白;4.离子转运系统离子转运系统;5.胞吞与胞吐胞吞与胞吐:细胞对大分子及颗粒物质的吸收。细胞对大分子及颗粒物质的吸收。物质的跨膜运动物质的跨膜运动1.跨膜运输的原则跨膜运输的原则A.质膜是选择性的渗透屏障。它允许物质通过跨膜质膜是选择性的渗透屏障。它允许物质通过跨膜运动而交换或被分离。运动而交换或被分离。 人工脂双层对不同分子的相对通透性。人工脂双层对不同分子的相对通透性。小分子溶质在水中形成的氢键越少小分子溶质在水中形成
2、的氢键越少越容易通过脂双层膜。越容易通过脂双层膜。B.蛋白质蛋白质-自由自由脂双层对离子是高度不通透的。脂双层对离子是高度不通透的。小分子通过脂小分子通过脂双层膜的扩散双层膜的扩散v若不带电的溶质分子足够小，它们可若不带电的溶质分子足够小，它们可依照其浓度梯度通过简单扩散方式直接依照其浓度梯度通过简单扩散方式直接通过脂双层膜。通过脂双层膜。v若存在着相应的载体蛋白，大多数溶若存在着相应的载体蛋白，大多数溶质均可通过膜屏障。质均可通过膜屏障。v被动运输的溶质依赖浓度梯度直接运被动运输的溶质依赖浓度梯度直接运输。输。v主动运输需要载体蛋白介导逆浓度梯主动运输需要载体蛋白介导逆浓度梯度转运溶质，并需
3、要耗能。度转运溶质，并需要耗能。被动运输中不同溶质分子通过人工脂双层被动运输中不同溶质分子通过人工脂双层膜的渗透系数（膜的渗透系数（cm/sec）溶质跨膜运动的速率直接取决于其在溶质跨膜运动的速率直接取决于其在膜两侧的浓度差膜两侧的浓度差。浓度差（。浓度差（ mol/cm3）乘）乘以渗透系数以渗透系数(cm/sec) 就是每秒钟每平方厘就是每秒钟每平方厘米溶质的运输速率。米溶质的运输速率。扩散扩散是溶质自发的由高浓度区域向低浓度是溶质自发的由高浓度区域向低浓度区域的运动。区域的运动。非电解质扩散过程中的自由能变化非电解质扩散过程中的自由能变化依赖于依赖于浓度梯度。浓度梯度。电解质在扩散过程中的
4、自由能变化依赖于电解质在扩散过程中的自由能变化依赖于电化学梯度电化学梯度。C.溶质运动的热力学溶质运动的热力学D.真核细胞中的运输过程真核细胞中的运输过程2.被动运输与主动运输被动运输与主动运输A.两种运输形式的比较两种运输形式的比较扩散扩散简单扩散简单扩散协助扩散协助扩散主动运输主动运输特特性性熵值增减（熵的效率）熵值增减（熵的效率）简单扩散与协助扩散动力学过程的比较。简单扩散与协助扩散动力学过程的比较。B.两类运输蛋白两类运输蛋白v载体蛋白负责被动与主动运输载体蛋白负责被动与主动运输介导运输的三种载体。介导运输的三种载体。本图显示了单向运输、同向协同与反向协同运输的三种本图显示了单向运输、
5、同向协同与反向协同运输的三种载体蛋白。载体蛋白。v载体蛋白在膜的一侧结合一个或数个溶质分子经历载体蛋白在膜的一侧结合一个或数个溶质分子经历构象改变，然后将溶质运输到膜的另一侧。构象改变，然后将溶质运输到膜的另一侧。载体蛋白，例如红细胞质膜上的葡萄糖运载蛋白载体蛋白，例如红细胞质膜上的葡萄糖运载蛋白(GluT1)，改变构象以协助葡萄糖的运输，改变构象以协助葡萄糖的运输。v协助扩散协助扩散:蛋白质介导的运动，沿浓度梯度进行蛋白质介导的运动，沿浓度梯度进行v绝大多数通道蛋白是离子通道，依赖于离子通道绝大多数通道蛋白是离子通道，依赖于离子通道的打开与关闭方式，分三种类型。的打开与关闭方式，分三种类型。
6、乙酰胆碱受体的结构模型乙酰胆碱受体的结构模型3.主动运输主动运输:载体蛋白介导的逆浓度载体蛋白介导的逆浓度梯度的运动梯度的运动A.该过程在两个主要方面不同于协助扩散该过程在两个主要方面不同于协助扩散v主动运输主动运输维持了维持了钾、钠、钙以及其他离子的钾、钠、钙以及其他离子的跨膜梯度；跨膜梯度；它是逆浓度梯度或电化学梯度的溶它是逆浓度梯度或电化学梯度的溶质运动质运动;v主动运输时溶质的主动运输时溶质的移动与移动与ATP水解水解相偶联相偶联，即主动运输需要能量输入。即主动运输需要能量输入。B.细胞中三种主动运输的形式细胞中三种主动运输的形式v一种溶质的一种溶质的逆浓度梯度运输伴随逆浓度梯度运输伴
7、随另一种溶质的另一种溶质的顺浓度梯度运顺浓度梯度运输（间接主动运输）输（间接主动运输）v逆浓度梯度逆浓度梯度运输伴随运输伴随ATP的水解（直接主动运输）的水解（直接主动运输）。v在细菌中在细菌中,逆浓度梯度逆浓度梯度运输与光能利用相运输与光能利用相偶联（光驱动）偶联（光驱动）。协同运输协同运输ATP驱动泵驱动泵光驱动泵光驱动泵C.直接主动运输有四种转运直接主动运输有四种转运ATP酶（泵）酶（泵）四种四种ATP能量的转运蛋白：能量的转运蛋白：磷酸化作用磷酸化作用的的“P”型泵。型泵。转运物质时形成磷酸化的中间体转运物质时形成磷酸化的中间体。F型和型和V型泵。型泵。ABC(ATP结合结构域结合结构
8、域)超家族超家族，从细菌到人类细胞均有。两种跨膜结构域，从细菌到人类细胞均有。两种跨膜结构域(T)和两种和两种胞浆胞浆ATP结合结构结合结构(A)vNa+-K+ATP酶酶-与与ATP水解相偶联的主动运输。水解相偶联的主动运输。TheNa+-K+ATP酶需要酶需要胞外的胞外的K+,胞内的胞内的Na+和和ATP，可被乌本苷抑制，可被乌本苷抑制.每分子每分子ATP水解时，以水解时，以3:2比率泵出比率泵出/入入Na+和和K+。Na+-K+ATP酶是酶是P-型离型离子泵。子泵。因因ATP酶在泵周期酶在泵周期过程中可顺序过程中可顺序磷酸化和去磷酸化和去磷酸化。磷酸化。Na+-K+ATP酶仅在酶仅在动物动
9、物细胞中细胞中存在。存在。Na+/K+ATP酶的主动运输用来酶的主动运输用来维持质膜的电化学维持质膜的电化学梯度梯度，以便，以便维持维持细胞的细胞的可兴奋性可兴奋性。Na+/K+泵用来保持渗透平衡和稳定细胞体积泵用来保持渗透平衡和稳定细胞体积。vNa+/K+泵的生物学功能泵的生物学功能形成磷酸化的蛋白质中间体形成磷酸化的蛋白质中间体P-型泵。型泵。v其他的其他的P-型泵型泵:如如H+与与Ca2+ATP酶，以及酶，以及H+/K+ATP酶酶植物细胞有植物细胞有H+转运的质子泵。转运的质子泵。这类质子泵在次级溶质转运、胞内这类质子泵在次级溶质转运、胞内pH值控制值控制,植物细胞生长植物细胞生长细胞壁
10、形成过程中的成酸性控制等方面有细胞壁形成过程中的成酸性控制等方面有关键作用。关键作用。Ca2+泵泵:Ca2+-ATP酶存在于质膜与酶存在于质膜与ER膜上。膜上。Ca2+泵的功能是将胞浆中的泵的功能是将胞浆中的Ca2+主动运输到细胞外或主动运输到细胞外或ER腔内，腔内，以降低胞浆内的以降低胞浆内的Ca2+浓度。浓度。H+/K+ATP酶酶(胃上皮细胞中胃上皮细胞中):可分泌高浓度的酸到胃腔中可分泌高浓度的酸到胃腔中(达达到到0.16NHCl)。vV-型泵型泵:利用利用ATP的能量但不形成磷酸化的中间体。的能量但不形成磷酸化的中间体。囊泡囊泡(V型型)泵将泵将H+跨膜运入跨膜运入/运出囊泡或细胞器膜
11、。运出囊泡或细胞器膜。它们存在于溶酶体、分泌泡、植物细胞液泡中，某它们存在于溶酶体、分泌泡、植物细胞液泡中，某些细胞的质膜上也可发现些细胞的质膜上也可发现V型泵（肾小管）。型泵（肾小管）。4.由离子梯度驱动的间接主动运输由离子梯度驱动的间接主动运输-协同运输协同运输A.糖糖,氨基酸与其他有机分子进入细胞。氨基酸与其他有机分子进入细胞。v逆浓度梯度运输的分子与顺逆浓度梯度运输的分子与顺电化学梯度运输的离子相偶联，电化学梯度运输的离子相偶联，导致这些分子出入细胞，消耗导致这些分子出入细胞，消耗的是该离子泵用的是该离子泵用ATP水解所建水解所建立的电化学势能立的电化学势能:动物细胞动物细胞-钠离子钠
12、离子(Na+/K+ATP酶酶)植物植物,真菌，细菌真菌，细菌-质子质子(H+ATP酶酶)主动运输的离子泵所形成的离子跨膜梯度中蕴藏了许多能主动运输的离子泵所形成的离子跨膜梯度中蕴藏了许多能量，使其可与其他运输过程相偶联。量，使其可与其他运输过程相偶联。动物细胞与植物细胞吸收营养物质的区别动物细胞与植物细胞吸收营养物质的区别B.协同运输协同运输:同向与反向协同同向与反向协同Na+-连接的同向运输可将连接的同向运输可将葡萄糖和氨基酸运进许葡萄糖和氨基酸运进许多动物细胞多动物细胞Na+-连接的反向协同运输连接的反向协同运输可从心肌细胞向外运输可从心肌细胞向外运输Ca2+。药物药物乌本苷和地高辛通过抑
13、乌本苷和地高辛通过抑制制Na+/K+ATP酶增加心酶增加心肌细胞的收缩，此时钙肌细胞的收缩，此时钙的外流减少。的外流减少。5.胞吞作用胞吞作用:大分子进入细胞大分子进入细胞A.胞吞：将胞外溶于水的溶胞吞：将胞外溶于水的溶质分子通过质膜形成囊泡质分子通过质膜形成囊泡运进细胞的过程。运进细胞的过程。v胞饮作用胞饮作用不需要膜表不需要膜表面的识别，非特异性吸收胞面的识别，非特异性吸收胞外液体。外液体。v受体介导的内吞作用受体介导的内吞作用(RME)允许待运物质与允许待运物质与膜表面受体结合。膜表面受体结合。B.吞噬作用吞噬作用:大颗粒物质的吸收大颗粒物质的吸收v包括包括:大分子，细胞碎片，甚大分子，
14、细胞碎片，甚至微生物和其他细胞。至微生物和其他细胞。v胞吞作用通常局限于特殊细胞，胞吞作用通常局限于特殊细胞，该类细胞称吞噬细胞。该类细胞称吞噬细胞。v吞噬作用起始于细胞与合适的吞噬作用起始于细胞与合适的靶物质接触靶物质接触。v吞噬作用可为吞噬作用可为调理素调理素激活。激活。v吞噬作用可为微丝的收缩活性吞噬作用可为微丝的收缩活性所驱动。所驱动。C.受体介导的内吞作用受体介导的内吞作用受体介导的内吞作用：受体介导的内吞作用：该图是受体介导的内吞该图是受体介导的内吞作用的示意图。作用的示意图。1.分子内化分子内化结合于质膜表面的特殊受体结合于质膜表面的特殊受体上。上。2.在包被小窝中受体配在包被小
15、窝中受体配体复合物聚集。体复合物聚集。3.接头蛋白、接头蛋白、胞质面笼形蛋白、动力蛋白胞质面笼形蛋白、动力蛋白协助内陷协助内陷。4.形成内化的有形成内化的有被小泡。被小泡。5.迅速脱去外被。迅速脱去外被。6.无被小泡与胞内其他膜成分无被小泡与胞内其他膜成分融合，通常为早期内体。此融合，通常为早期内体。此处内化物质被分选。被消化处内化物质被分选。被消化物质与受体的最后命运与物物质与受体的最后命运与物质的特性有关。囊泡质的特性有关。囊泡7a.通常通常携带到晚期内体去消化。变携带到晚期内体去消化。变化的路径包括化的路径包括7b.受体重新回受体重新回到质膜或到质膜或7c.运至质膜的另一运至质膜的另一个
16、区域并被分泌（转胞吞作个区域并被分泌（转胞吞作用）用）v笼形蛋白结构笼形蛋白结构包被的囊泡包被的囊泡v笼形蛋白包被小笼形蛋白包被小窝形成的模型窝形成的模型，被，被运输的物质与膜蛋运输的物质与膜蛋白（受体）特异结白（受体）特异结合，而后进入笼形合，而后进入笼形蛋白包被的囊泡。蛋白包被的囊泡。v笼形蛋白的主要笼形蛋白的主要作用是形成囊泡。作用是形成囊泡。笼形蛋白包装完成笼形蛋白包装完成时，囊泡即告形成时，囊泡即告形成v内吞作用：内吞作用：早胞内体早胞内体途径和途径和晚胞内体晚胞内体途径。途径。膜蛋白（受体）在膜上聚集；然后形成囊泡进入胞膜蛋白（受体）在膜上聚集；然后形成囊泡进入胞浆，随即进入早胞内
17、体。浆，随即进入早胞内体。物质在早胞内体中被分选（物质在早胞内体中被分选（sorting）:被运输的物质（配体）被运输的物质（配体）+受体与包被蛋白结合受体与包被蛋白结合多多囊泡体囊泡体(由微管介导运输由微管介导运输)晚胞内体晚胞内体.物质分子到达晚胞内体后再移至溶酶体。物质分子到达晚胞内体后再移至溶酶体。6.胞吐作用胞吐作用（胞外分泌）（胞外分泌）A.组成型组成型的胞的胞吐途径吐途径B.调节型调节型的胞的胞吐途径吐途径1.接近膜的分泌接近膜的分泌囊泡；囊泡；2.囊泡与膜融合；囊泡与膜融合；（图中红色颗（图中红色颗粒代表胞质内粒代表胞质内侧蛋白）侧蛋白）3.囊泡内的物质囊泡内的物质释放到细胞外
18、；释放到细胞外；4.囊泡的膜汇入囊泡的膜汇入质膜使质膜成质膜使质膜成分扩充与更新，分扩充与更新，分泌物质进入分泌物质进入细胞外空间。细胞外空间。组成型分泌组成型分泌调节型分泌调节型分泌高尔基体高尔基体分泌泡，内有分泌蛋白分泌泡，内有分泌蛋白调节型的膜融合调节型的膜融合非调节型的膜融合非调节型的膜融合内膜系统的囊泡运输内膜系统的囊泡运输7.膜电位与神经冲动膜电位与神经冲动A.Na+-K+ATP泵维持的泵维持的K+梯度保持了膜的静息电位梯度保持了膜的静息电位v静息状态静息状态:所有所有Na+和和K+通道关通道关闭。闭。v去极化状态去极化状态:Na+通道打开，触通道打开，触发动作电位。发动作电位。v复极化状态：复极化状态：Na+通道失活关通道失活关闭，闭，K+通道打开。通道打开。v超极化状态：超极化状态：K+通道持续开放，通道持续开放，Na+通道继续失活。通道继续失活。B.动作电位：离子通道与膜电动作电位：离子通道与膜电位的改变。位的改变。v突触神经递质传递的过程突触神经递质传递的过程:v可兴奋膜表现出可兴奋膜表现出“全或无全或无”的行为特征的行为特征。v动作电位以脉冲（冲动）方式传播。动作电位以脉冲（冲动）方式传播。THANKS!
