[医学]第六章 细胞膜与物质的跨膜运输.pptx

第六章 细胞膜与物质的跨膜运输第一节、穿膜运输第一节、穿膜运输第二节、膜泡运输第一页，共38页概 述n据估计细胞膜上与物质转运有关的蛋白占核基因编码蛋白的15-30%，n细胞用在物质转运方面的能量达细胞总消耗能量的2/3，n细胞膜上存在两类主要的转运蛋白：载体蛋白（carrier protein）和通道蛋白（channel protein）第二页，共38页膜转运蛋白n载体蛋白又称做载体（carrier，有的需要能量驱动，如：各类APT驱动的离子泵；有的不需要能量n通道蛋白能形成亲水的通道，允许特定的溶质通过，通道蛋白均以自由扩散的方式运输溶质第三页，共38页膜转运蛋白第四页，共38页第一节、穿膜运输u被动运输u主动运输第五页，共38页u被动运输一、简单扩散二、协助扩散第六页，共38页一、简单扩散也叫自由扩散（free diffusion）特点：沿浓度梯度（或电化学梯度）扩散；不需要提供能量；无需膜蛋白的协助非极性的小分子如O2、CO2、N2 ；不带电荷的极性小分子，如水、尿素、甘油等可以很快透过脂双层第七页，共38页各类物质穿过细胞膜的影响因素：n脂溶性越高通透性越大；n分子越小越容易透过；n非极性分子比极性容易透过，极性不带电荷小分子，如H2O、O2等可以透过人工脂双层；n人工膜对带电荷的物质，如各类离子是高度不通透的。

第八页，共38页第九页，共38页二、协助扩散也称促进扩散（facilitated diffusion） 特点： 比自由扩散速率高； 运输速率同物质浓度成非线性关系； 特异性；饱和性 1.离子通道扩散，需要通道蛋白协助2.易化扩散，需要载体蛋白协助第十页，共38页1、离子通道扩散n带电荷的物质如：H+、Na+、K+、Cl、HCO3需要通过载体或者通道来转运n通道蛋白属于螺旋蛋白，中心具有亲水通道，允许适当大小的离子顺浓度梯度通过n有些通道蛋白长期开放，如钾泄漏通道；有些通道蛋白仅在特定刺激下才打开，又称为门通道n门通道分类：电位门通道、配体门通道、机械门通道 第十一页，共38页离子通道离子通道第十二页，共38页 电位门通道l特点：细胞内或细胞外特异离子浓度或电位发生变化时，通道蛋白构象变化，“门”打开lK+电位门大小可允许K+通过lK+通道具有三种状态：开启、关闭和失活lNa+、K+、Ca2+三种电压门通道结构相似，在进化上是由同一个远祖基因演化而来第十三页，共38页K+ 通道蛋白 K+电位门有四个亚单位，每个亚基有6个跨膜螺旋(S1-S6) ，N和C端均位于胞质面连接S5-S6段的发夹样折叠 (P区或H5区)，构成通道内衬，大小允许K+通过,S4段是电压感受器.第十四页，共38页。

K K+ + 通道，第四亚单位没有展示通道，第四亚单位没有展示第十五页，共38页配体门通道n又称离子通道型受体n特点：受体与胞外配体结合，通道蛋白构象变化，“门”打开n阳离子通道，如乙酰胆碱、谷氨酸和五羟色胺受体；阴离子通道，如甘氨酸和氨基丁酸受体nAch受体由4种不同亚单位组成的5聚体蛋白，形成一个结构为2的梅花状通道样结构，其中的两个亚单位是与两分子Ach相结合的部位第十六页，共38页乙酰胆碱受体第十七页，共38页 机械门通道n目前比较明确的有两类机械门通道，其一是牵拉活化或失活的离子通道（如：血管内皮细胞、心肌细胞、内耳毛细胞）， 另一类是剪切力敏感的离子通道，仅发现于内皮细胞和心肌细胞n河豚毒素（Tetrodotoxin，TTX）能阻滞钠通道，妨碍钠离子进入，导致肌肉麻痹 第十八页，共38页Ion-channel linked receptors in neurotransmission神经肌肉连接处的闸门通道第十九页，共38页n一些非脂溶性（或亲水性）物质，如糖、氨基酸、核苷酸，金属离子等穿膜需要载体蛋白的帮助，无需消耗细胞代谢能，将溶质顺浓度梯度进行转运n载体蛋白：高度专一性；结合的暂时性和可逆性。

n可介导被动运输（易化扩散）易化扩散第二十页，共38页u主动运输n特点：逆浓度梯度（逆化学梯度）运输；需要能量；都有载体蛋白n能量来源：协同运输中的离子梯度动力；ATP驱动的泵通过水解ATP获得能量；n分类钠钾泵钙离子泵协同运输第二十一页，共38页 钠钾泵n即Na+-K+ATP酶，分布于动物细胞的质膜n构成：由和两个亚单位组成的跨膜蛋白， 亚单位胞质端有与Na+和ATP的结合位点，外端有与K + 和乌本苷结合的位点 亚单位作用不清楚n工作原理：Na+-K+ATP酶通过磷酸化和去磷酸化发生构象变化，引起与Na+、K+的亲和力发生变化来进行其运输的每一循环消耗一个ATP；转运出三个Na+，转进两个K+第二十二页，共38页Na+-K+ATP 泵第二十三页，共38页Na+-K+泵的作用维持细胞的渗透性，保持细胞的体积；维持低Na+高K+的细胞内环境；维持细胞的静息电位 地高辛、乌本苷等强心剂抑制其活性；Mg2+和少量膜脂有助提高于其活性 第二十四页，共38页 钙离子泵n作用：维持细胞内较低的钙离子浓度（细胞内钙离子浓度10-7M，细胞外10-3M）n位置：质膜和内质网膜，其中位于肌质网上的钙离子泵占肌质网膜蛋白质的90%。

n工作原理： 与钠钾泵相似，每分解一个ATP分子，泵出2个Ca2+ 钠钙交换器（Na+-Ca2+ exchanger），属于反向协同运输体系，通过钠钙交换来转运钙离子第二十五页，共38页CaCa+ 泵泵第二十六页，共38页 协同运输n靠间接提供能量完成的主动运输方式n能量来自膜两侧离子的电化学浓度梯度，维持这种电化学势的是钠钾泵或质子泵动物细胞中常利用膜两侧Na+浓度梯度来驱动n分为：同向协同（symport）与反向协同（antiport）第二十七页，共38页n共运输（同向协同）（symport）物质运输与离子转移方向相同如小肠细胞对葡萄糖的吸收伴随着Na+的进入n对向运输（反向协同）（antiport） 物质运输与离子转移方向相反，如动物细胞常通过Na+/H+反向协同运输的方式来转运H+，以调节细胞内的PH值第二十八页，共38页葡萄糖的同向协同运输第二十九页，共38页第二节、膜泡运输基本概念吞噬作用胞饮作用外排作用受体介导的胞吞作用第三十页，共38页 基本概念 真核细胞通过内吞作用（endocytosis）和外排作用（exocytosis）完成大分子与颗粒性物质的跨膜运输在转运过程中，质膜内陷，形成包围细胞外物质的囊泡，因此又称膜泡运输。

第三十一页，共38页n细胞内吞较大的固体颗粒物质，如细菌、细胞碎片等，称为吞噬作用 吞噬作用第三十二页，共38页n细胞吞入液体或极小的颗粒物质，称为吞饮作用 胞饮作用第三十三页，共38页 外排作用n 包含大分子物质的小囊泡从细胞内部移至细胞表面，与质膜融，将物质排出细胞之外第三十四页，共38页 受体介导的胞吞作用 n有些物质如LDL进入细胞必须先和膜上的特异性受体识别并结合，然后通过膜内陷形成囊泡，进一步脱离膜进入细胞这个过程称为受体介导的内吞作用.第三十五页，共38页受体介导的胞吞作用过程配体和受体结合网格蛋白聚集有被小窝有被小泡去被的囊泡和胞内体融合溶酶体注：胞内体是动物细胞内由膜包围的细胞器，其作用是传输由胞吞作用摄入的物质到溶酶体中被降解第三十六页，共38页第三十七页，共38页内容总结第六章 细胞膜与物质的跨膜运输非极性的小分子如O2、CO2、N2分子，如水、尿素、甘油等可以很快透过脂双层人工膜对带电 荷的物质，如各类离子是高度不通透的K+电位门有四个亚单 位，每个亚基有6个跨膜螺旋(S1-S6) ，N和C端均位于胞质面连接S5-S6段的发夹样折叠 (P区或H5区)，构成通道内衬，大小允许K+通过,S4段是电压 感受器.。

ATP驱动 的泵通过水解ATP获得能量溶酶体第三十八页，共38页。