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1、第四章 B 物质的跨膜运输,第三节 小分子物质的跨膜转运,细胞膜是选择性半透膜,不同物质对人工脂双层膜的相对通透性,被动运输（passive transport）：物质顺浓度梯度 进出细胞，不需要消耗能量。,主动运输（active transport）：物质逆浓度梯度 进出细胞，而且需要载体蛋白、消耗能量。,小分子物质跨膜转运的主要方式：,Figure 11-4a Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008),物质跨膜转运的主要方式：,Passive and active transport compared,一、 简单扩散（sim
2、ple diffusion）,1. 概念：指物质顺浓度梯度从高浓度一侧通过细胞膜向低浓度一侧移动的方式，不需消耗能量，又称被动扩散（passive diffusion） 。 2. 特点： 不消耗能量； 不需要膜蛋白协助； 运输速度取决于分子的大小和脂溶性。 3. 运输对象： O2、 CO2、乙醇、尿素,简单扩散,细胞外,细胞内,小分子物质,细胞膜,肺泡与肺毛细血管之间的气体交换,二、膜转运蛋白介导的跨膜运输,膜转运蛋白可分为两类：,载体蛋白（carrier protein),通道蛋白 (channel protein),与特定物质结合改变构象使物质穿越细胞膜。,形成贯穿脂双层之间的通道。,1.
3、离子通道的特点： 物质的运输速度快。 离子通道具有高度选择性。 大多数离子通道不是持续开放的，受“闸门”控制。 均为被动运输。,（一）通道蛋白介导的跨膜运输,典型的由通道蛋白介导的：是离子通道,离子通道的类型 配体闸门通道(ligand-gated channels）乙酰胆碱受体。 电压闸门通道(voltage-gated channels) 主要存在于可兴奋细胞，如神经元、肌细胞等。 （3）压力激活通道（stress-activated channel)如内耳毛细胞感受声波震动。,（二）载体蛋白介导的易化扩散,1.易化扩散（facilitated diffusion）： 各种极性分子和无机离
4、子通过膜转运蛋白 顺浓度梯度 的跨膜转运过程。,2. 运输对象：葡萄糖、氨基酸及细胞代谢物,3. 特点： 不消耗代谢能 需要载体蛋白的协助 具有特异性 具有饱和性 可被竞争性阻断剂阻断,Figure 11-5 Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008),易化扩散,（三）载体蛋白介导的主动运输,概念：由载体蛋白介导的物质逆浓度梯度或电化学梯度进行跨膜转运的方式，消耗能量。,主要特点： 消耗代谢能 需要特定载体蛋白即离子泵的介导 具有特异性 对维持细胞内外溶质浓度的差异和稳定性有重要作用 可被竞争性阻断剂阻断,Figure 11-7
5、Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008),主动运输,1.Na-K泵Na-K-ATP酶,功能：泵入K+ 泵出Na+，形成并保持膜内高钾 膜外高钠的分布。维持渗透压平衡维持正常细胞体积， 建立势能贮备，提供驱动力。为蛋白质合成及许多代谢反应提供必要的离子浓度。,特性：,Figure 11-14 Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008),The Na- Kpump,钠钾泵（Na+-K+ -ATP酶）的结构,Figure 11-15 Molecular Biology o
6、f the Cell ( Garland Science 2008),A model of the pumping cycle of the Na- Kpump,2.Ca2泵Ca2- ATP酶,作用：维持细胞内较低的钙离子浓度。 （细胞内Ca2+浓度10-7 M，细胞外10-3 M） 特性：泵出2个Ca2+ /每ATP 。 位置：肌细胞肌浆网,同向运输 对向运输,载体蛋白介导的协同运输 协同运输：常见于小肠上皮细胞， 常见于Na+- 葡萄糖，Na+- H+交换载体,小分子物质的跨膜转运,转运分子,单向运输,同向运输,对向运输,协同转运的离子,协同转运,脂双层,3.协同运输(co-transpo
7、rt)： 同向运输(symsport)：小肠上皮细胞吸收葡萄糖 对向运输(antiport) ： Na+-H+ 交换载体,Figure 11-9 Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008),One way in which a glucose transporter can be driven by a Na gradient,协同运输,介导葡萄糖易化扩散 的载体蛋白,小肠上 皮细胞 吸收葡 萄糖,Na+驱动 葡萄糖同向协同运输,肠腔,微绒毛,紧密连接,肠上皮细胞,细胞外液,肠上皮细胞转运蛋白的不对称分布造成葡萄糖从肠腔到血液的跨
8、细胞膜转运,Na-H+交换载体调节细胞内PH,1.为小分子物质逆浓度梯度的转运 2.需要消耗能量 3.需要膜上的特异性载体介导,主动运输的特点,小分子物质 跨膜运输,被动运输,简单扩散,主动运输,易化扩散,通道蛋白介导的扩散,Na-K泵,Ca2+-pump,Na-H+交换载体,小 结,膜泡运输：细胞与环境中的大分子和颗粒物质 不能直接进行跨膜运输，必须由膜包围形成小泡进行运输。,第三节 大分子和颗粒物质的跨膜运输,膜泡运输是主动运输的形式之一，它的活动需要 消耗能量。,膜泡运输,胞吞作用(endocytosis),胞吐作用 (exocytosis),膜泡运输的方式：,大分子物质和颗粒性物质附着
9、在细胞膜上，质膜内 陷将这些物质包围形成小囊泡，最后小囊泡从细胞 膜上脱离进入细胞内部。,一、胞吞作用(endocytosis),（一）吞噬作用（phagocytosis）,细胞内吞较大的固体颗粒物质的过程称为吞噬作用，形成的囊泡称为吞噬体。 功能：在机体防御系统中发挥重要作用。,Figure 13-46 Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008),巨噬细胞的吞噬作用,（二） 胞饮作用（pinocytosis）,细胞吞入液体或极小的颗粒物质的过程称为胞饮作用，形成的囊泡称为吞饮体。常见于巨噬细胞、白细胞、小肠上皮细胞等。,一些大分
10、子物质如低密度脂蛋白（LDL）进入细胞必须先与膜上的特异性受体（一种镶嵌蛋白质）识别并结合，然后通过膜的内陷形成囊泡而入胞。 受体介导的胞吞作用提供了一种选择性浓缩机制，提高了胞吞特定溶质的效率。,（三）受体介导的内吞作用,LDL 颗粒（：22nm ）,核心：1500个酯化胆固醇分子 800磷脂分子 ， 500游离胆固醇，ApoB100,转运肝合成的内源性胆固醇,LDL颗粒,LDL受体,有被小窝,有被小泡,内吞,去被,无被小泡,胞内体,融合,受体与大分子颗粒分开,胞内体部分,受体再循环,胞内体部分,初级溶酶体,融合,吞 噬 溶 酶 体,网格蛋白的结构,重链,轻链,功能：具有捕获膜受体及与之结合
11、的配体、牵拉质膜内陷形成有被小泡的作用,家族性高胆固醇血症临床特点： 1.高胆固醇血症。 患者血浆中胆固醇水平较正常人高出68倍。 2.黄色瘤。肘、膝足跟手背 ，下肢小关节，内眦部。 3.早发心血管疾病。 4.常染色体显性遗传。杂合子父母至少一个是患者。 纯合子双亲必定都是患者。,黄色瘤,二、胞吐作用(exocytosis),包含大分子物质的小囊泡从细胞内部移至细胞表面，与质膜融合，将物质排出细胞之外的过程。,Exocytosis,形成 移位 入坞 胞吐,胞吐类型： 组成性分泌途径(constitutive pathway of secretion) 调节性分泌途径(regulated pat
12、hway of secretion),物质的跨膜运输,小分子物质的跨膜运输,大分子物质的膜泡运输,被动运输,主动运输,简单扩散,易化扩散,胞吞作用,胞吐作用,吞噬,胞饮,调节途径,组成途径,第四节 细胞连接 Cell Junction,动物细胞有三种类型的细胞连接 紧密连接(tight junction)：封闭连接 斑形成连接: 锚定连接 (plaque-bearing junction)：黏着 缝隙连接(gap junction)：通讯,1 紧密连接,紧密连接的功能 连接作用 维持细胞的极性 防止物质双向渗漏，并限制 了膜蛋白在脂分子层的流动,紧密连接与细胞极性,本章节重点,掌握物质的跨膜运输和膜泡运输的方 式和特点。,掌握细胞膜的化学成分、生物学特性 及分子结构膜型。,