細(xì)胞生物學(xué)物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸

1、物質(zhì)跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)主要有3種途徑：被動(dòng)運(yùn)輸、主動(dòng)運(yùn)輸、胞吞與胞吐作用（膜泡運(yùn)輸）第一節(jié)膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白與小分子物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸一、脂雙層的不透性和膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白細(xì)胞膜上存在2類主要的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，即：載體蛋白（carrierprotein）和通道蛋白（channelprotein）。載體蛋白和通道蛋白識(shí)別轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)的方式不同：載體蛋白只允許與其結(jié)合部位相適合的溶質(zhì)分子通過，而且每次轉(zhuǎn)運(yùn)都發(fā)生自身構(gòu)象的改變；通道蛋白主要根據(jù)溶質(zhì)大小和電荷進(jìn)行辨別，通道開放時(shí)，足夠小和帶適當(dāng)電荷的溶質(zhì)就能通過。（1） 載體蛋白及其功能載體蛋白為多次跨膜蛋白，又稱做載體（carrier）、通透酶和轉(zhuǎn)運(yùn)器（transporter），能夠與特

2、定溶質(zhì)結(jié)合，通過自身構(gòu)象的變化，將與它結(jié)合的溶質(zhì)轉(zhuǎn)移到膜的另一側(cè)。載體蛋白既可以執(zhí)行被動(dòng)運(yùn)輸、也可執(zhí)行主動(dòng)運(yùn)輸?shù)墓δ?。?） 通道蛋白及其功能通道蛋白有3種類型：離子通道、孔蛋白、水孔蛋白（AQP。只介導(dǎo)被動(dòng)運(yùn)輸。1. 選擇性離子通道，具有如下顯著特征：離子選擇性（相對(duì)的）轉(zhuǎn)運(yùn)離子速率高沒有飽和值大多數(shù)具門控性分為：電壓門通道、配體門通道、應(yīng)力激活通道電位門通道舉例：電位門通道（voltagegatedchannel）是對(duì)細(xì)胞內(nèi)或細(xì)胞外特異離子濃度發(fā)生變化時(shí)，或?qū)ζ渌碳ひ鹉る娢蛔兓瘯r(shí)，致使其構(gòu)象變化，“門”打開。女口：神經(jīng)肌肉接點(diǎn)由Ach門控通道開放而出現(xiàn)終板電位時(shí)，這個(gè)電位改變可使相鄰的

3、肌細(xì)胞膜中存在的電位門Na+通道和K+通道相繼激活（即通道開放），引起肌細(xì)胞動(dòng)作電位；動(dòng)作電位傳至肌質(zhì)網(wǎng)，Ca2+通道打開引起Ca2+外流，弓I發(fā)肌肉收縮。配體門通道舉例一一乙酰膽堿門通道N型乙酰膽堿受體是目前了解較多的一類配體門通道。它是由4種不同的亞單位組成的5聚體，總分子量約為290kdo亞單位通過氫鍵等非共價(jià)鍵，形成一個(gè)結(jié)構(gòu)為a23Y§的梅花狀通道樣結(jié)構(gòu)，其中的兩個(gè)a亞單位是同兩分子Ach相結(jié)合的部位。Ach（乙酰膽堿）門通道具有具有3種狀態(tài)：開啟、關(guān)閉和失活。當(dāng)受體的兩個(gè)a亞單位結(jié)合Ach時(shí)，引起通道構(gòu)象改變，通道瞬間開啟，膜外Na+內(nèi)流，膜內(nèi)K+外流。使該處膜內(nèi)外電位差接

4、近于0值，形成終板電位，然后引起肌細(xì)胞動(dòng)作電位，肌肉收縮。即使在結(jié)合Ach時(shí)，Ach門通道也處于開啟和關(guān)閉交替進(jìn)行的狀態(tài)，只不過開啟的概率大一些（90%）。Ach釋放后，瞬間即被乙酰膽堿酯酶水解，通道在約1毫秒內(nèi)關(guān)閉。如果Ach存在的時(shí)間過長(zhǎng)（約20毫秒后），則通道會(huì)處于失活狀態(tài)。應(yīng)力激活通道（機(jī)械門通道）細(xì)胞可以接受各種各樣的機(jī)械力刺激，如摩擦力、壓力、牽拉力、重力、剪切力等。細(xì)胞將機(jī)械刺激的信號(hào)轉(zhuǎn)化為電化學(xué)信號(hào)最終引起細(xì)胞反應(yīng)的過程稱為機(jī)械信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)（mechanotransduction）。內(nèi)耳毛細(xì)胞頂部的聽毛也是對(duì)牽拉力敏感的感受裝置，聽毛彎曲時(shí)，毛細(xì)胞會(huì)出現(xiàn)暫短的感受器電位。2 .孔蛋

5、白存在于革蘭氏陰性細(xì)菌的外膜、線粒體和葉綠體的外膜上，跨膜區(qū)域由B折疊片層形成柱狀親水性通道，選擇性較低，能通過較大分子（如線粒體外膜孔蛋白允許分子量為5X103的分子通過。）。3 .水孔蛋白：水分子的跨膜通道（水通道）水通道和水孔蛋白的發(fā)現(xiàn)紅細(xì)胞移入低滲溶液后，很快吸水膨脹而溶血，而水生動(dòng)物的卵母細(xì)胞在低滲溶液不膨脹。因止匕，人們推測(cè)水的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)除了簡(jiǎn)單擴(kuò)散外，還存在某種特殊的機(jī)制，并提出了水通道的概念。水分子的簡(jiǎn)單擴(kuò)散速度緩慢。對(duì)于某些特殊的組織和特殊功能來(lái)說(shuō)，水分子通過水孔的快速跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)是非常重要的。如腎小管對(duì)水的重吸收、從腦中排除額外的水、唾液和眼淚的形成等。水孔蛋白（Aquapori

6、n,AQP是內(nèi)在膜蛋白的一個(gè)家族，具有選擇性讓水分子通過的特性。水通道特異性容許水通過，不容許離子或其他小分子溶質(zhì)通過，機(jī)制尚不完全清楚，已知：（1）與通道內(nèi)2個(gè)半跨膜區(qū)的Asn-Pro-Ala模式有關(guān)，其中的Asn殘基所帶的正電荷排除了質(zhì)子的通過；（2） 通道內(nèi)有高度保守的氨基酸殘基（Arg、His、Asp）側(cè)鏈與通過的水分子形成氫鍵；（3） 水通道非常狹窄。二、小分子物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸類型根據(jù)是否需要膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白參與以及細(xì)胞是否提供能量，跨膜運(yùn)輸分為3種類型：簡(jiǎn)單擴(kuò)散、被動(dòng)運(yùn)輸（協(xié)助擴(kuò)散）、主動(dòng)運(yùn)輸。（一）簡(jiǎn)單擴(kuò)散疏水小分子或不帶電荷的極性小分子的一種跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)方式，也叫自由擴(kuò)散（freediff

7、using）,特點(diǎn)是：沿濃度梯度（或電化學(xué)梯度）擴(kuò)散；不需要細(xì)胞提供能量；沒有膜蛋白的協(xié)助。脂溶性越高通透性越大，水溶性越高通透性越小；非極性分子比極性容易透過，小分子比大分子容易透過。具有極性的水分子容易穿膜可能是因?yàn)樗肿臃浅Ｐ?，可以通過由于膜脂運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的間隙。（二）被動(dòng)運(yùn)輸也稱協(xié)助擴(kuò)散（faciliatieddiffusion）,是各種極性小分子和無(wú)機(jī)離子（如糖、氨基酸、核甘酸以及細(xì)胞代謝物等）在膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的“協(xié)助”下，順濃度梯度或電化學(xué)梯度、不需要細(xì)胞提供能量的一種物質(zhì)跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)方式。這類膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白主要有：載體蛋白、通道蛋白2種類型。（三）主動(dòng)運(yùn)輸主動(dòng)運(yùn)輸是由載體蛋白介導(dǎo)的物質(zhì)逆濃度梯

8、度或電化學(xué)梯度由低濃度一側(cè)向高濃度一側(cè)進(jìn)行跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)的方式，需要與某種釋放能量的過程相耦聯(lián)。由載體蛋白介導(dǎo)逆濃度梯度或電化學(xué)梯度需要與某種釋放能量過程相偶聯(lián)根據(jù)所需能量來(lái)日，將主動(dòng)運(yùn)輸歸為3種基本類型：1 .ATP驅(qū)動(dòng)泵為車專運(yùn)ATP酶，直接水解ATP提供能量，與小分子半離子逆電化學(xué)梯度跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)相偶聯(lián)，因此稱起其介導(dǎo)的主動(dòng)運(yùn)輸為初級(jí)主動(dòng)運(yùn)輸）2 .協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白或耦聯(lián)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（使一種離子或分子的逆濃度梯度轉(zhuǎn)運(yùn)與一種或多種離子的順濃度梯度耦聯(lián)；同向協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、反向協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白；所需能量來(lái)自協(xié)，轉(zhuǎn)運(yùn)的溶質(zhì)的電化學(xué)梯度，因此稱起其介導(dǎo)的主動(dòng)運(yùn)輸為次級(jí)主動(dòng)運(yùn)輸）3 .光驅(qū)動(dòng)泵（利用光能運(yùn)輸物質(zhì)，見于細(xì)菌

9、，如菌紫紅質(zhì)利用光能驅(qū)動(dòng)H口的轉(zhuǎn)運(yùn)）。協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)（cotransport）是一類靠ATP間接提供能量，通過ATP泵與載體蛋白協(xié)同完成的主動(dòng)運(yùn)輸方式。物質(zhì)跨膜運(yùn)動(dòng)所需要的直接動(dòng)力來(lái)自膜兩側(cè)離子的電化學(xué)濃度梯度，而維持這種電化學(xué)勢(shì)的是鈉鉀泵或質(zhì)子泵（需要消耗ATP）。動(dòng)物細(xì)胞中常常利用質(zhì)膜兩側(cè)Na+濃度梯度和細(xì)胞器膜兩側(cè)的H濃度梯度來(lái)驅(qū)動(dòng)；植物細(xì)胞、酯母和細(xì)菌常利用H+濃度梯度來(lái)驅(qū)動(dòng)。根據(jù)物質(zhì)運(yùn)輸方向與離子沿濃度梯度的轉(zhuǎn)移方向，協(xié)同運(yùn)輸又可分為：同向協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)（symport）與反向協(xié)同（antiport）轉(zhuǎn)運(yùn)。1?同向協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)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(duì)對(duì)葡萄糖、氨基酸等

10、的吸收就是伴隨著Na的進(jìn)入，細(xì)月勺內(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。在某些細(xì)菌中，乳糖的吸收伴隨著H的進(jìn)入，每轉(zhuǎn)移1個(gè)H吸收1個(gè)乳糖分子。2、反向協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)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?lái)轉(zhuǎn)運(yùn)H+以調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)的PH值，即Na口的進(jìn)入胞內(nèi)伴隨者H+勺排出。（此外質(zhì)子泵可直接利用ATP運(yùn)輸H+來(lái)調(diào)節(jié)細(xì)胞PH值。）第二節(jié)ATP驅(qū)動(dòng)泵與主動(dòng)運(yùn)輸ATP驅(qū)動(dòng)泵將ATP水解釋放能量，與小分子物質(zhì)或離子逆電化學(xué)濃度跨膜運(yùn)輸偶聯(lián)，因此稱為轉(zhuǎn)運(yùn)ATPasaATP驅(qū)動(dòng)泵可分為4類：P型泵、V型質(zhì)子泵、F型質(zhì)子泵、

11、ABC超家族。前3種只轉(zhuǎn)運(yùn)離子，后1種主要轉(zhuǎn)運(yùn)小分子。一、P型泵“P"typestandsforphosphorylation所有的P型泵都有2個(gè)獨(dú)立的a催化亞基，具有ATP結(jié)合位點(diǎn)；絕大多數(shù)還有2個(gè)起調(diào)節(jié)作用的小的B亞基。在轉(zhuǎn)運(yùn)離子過程中至少有1個(gè)a亞基發(fā)生磷酸化和去磷酸化反應(yīng)，從而改變轉(zhuǎn)運(yùn)泵的構(gòu)象，實(shí)現(xiàn)離子的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)。由于轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)運(yùn)泵水解ATP使使自身形成磷酸化中間體，因此稱作P型泵。（一）Na+-K+泵只在動(dòng)物細(xì)胞膜發(fā)現(xiàn)。1 .鈉鉀泵的結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制圖5-8Na+-K+泵的結(jié)構(gòu)（A）與工作模式（B）示意圖AModelMechanismfortheNa/K ATPase又稱Na+-

12、K+ATPase，由2個(gè)a亞基、2個(gè)B亞基組成的4聚體。B亞基是糖基化的多肽，不直接參與離子跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)，但幫助在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)新合成的a亞基進(jìn)行折疊。Na+-K+ATP酶通過磷酸化和去磷酸化過程發(fā)生構(gòu)象的變化，導(dǎo)致與Na+、K的親和力發(fā)生變化(去磷酸化時(shí)與Na+親和性高，磷酸化時(shí)與K+親和性高)，從而實(shí)現(xiàn)離子跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)。在膜內(nèi)側(cè)Na+與%亞基結(jié)合，激活A(yù)TP酶活性，使ATP分解，a亞基上的一個(gè)天冬氨酸殘基被磷酸化，構(gòu)象發(fā)生變化，于是與Na+結(jié)合的部位轉(zhuǎn)向膜外側(cè)；這種磷酸化的酶對(duì)Na+的親和力低，對(duì)K+的親和力高，因而在膜外側(cè)釋放Na+、而與V結(jié)合。K+與磷酸化酶結(jié)合后促使酶去磷酸化，酶的構(gòu)象恢復(fù)原狀，于是

13、與K+結(jié)合的部位轉(zhuǎn)向膜內(nèi)側(cè)，X與酶的親和力降低，使K+在膜內(nèi)被釋放，而又與Na+結(jié)合。其總的結(jié)果是每一磷酸化和去磷酸化循環(huán)消耗1個(gè)ATP;轉(zhuǎn)運(yùn)出3個(gè)Na+,轉(zhuǎn)進(jìn)2個(gè)Ko2.Na+-K+M主要生理功能(1)維持細(xì)胞膜電位細(xì)胞質(zhì)膜兩側(cè)均具有電位差，稱為膜電位。膜電位是膜兩側(cè)的離子濃度不同形成的。細(xì)胞靜息膜電位為外正內(nèi)負(fù)。Na+-K+泵對(duì)于膜電位的形成有重要作用。這對(duì)神經(jīng)沖動(dòng)的傳播有重要作用。(2)維持動(dòng)物細(xì)胞滲透平衡Na+-K+泵維持低Na+、高”的細(xì)胞內(nèi)環(huán)境，不斷將Na+泵出細(xì)胞外，維持了細(xì)胞的滲透平衡，對(duì)于保持細(xì)胞的體產(chǎn)，維持細(xì)胞正常的生命活動(dòng)非常必要。動(dòng)物細(xì)胞靠Na+-K+泵維持滲透平衡；植

14、物細(xì)胞依靠細(xì)胞壁防止膨脹和破裂，耐卡較大的跨膜滲透差異，并具有相應(yīng)的生理功能，如保持玉堅(jiān)挺和調(diào)節(jié)氣孔的氣體交換等。|一些原生動(dòng)物(如草履蟲)通過收縮泡收集和排除過量的水。(3)吸收營(yíng)養(yǎng)動(dòng)物細(xì)胞對(duì)葡萄糖、氨基酸等有機(jī)物的跨膜吸收的能量來(lái)自蘊(yùn)藏在膜兩側(cè)的Na+的電化學(xué)梯度中的勢(shì)能。如在Na+驅(qū)動(dòng)下，葡萄糖跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)入小腸上皮細(xì)胞，然后再經(jīng)GLUT2協(xié)助擴(kuò)散進(jìn)入血液，完成葡萄糖的吸收。動(dòng)物細(xì)胞利用膜兩側(cè)的Na+電化學(xué)梯度協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)吸收營(yíng)養(yǎng)物；而植物、真菌和細(xì)菌細(xì)胞通常利用質(zhì)膜上的H+-ATPase形成的H+電化學(xué)梯度來(lái)吸收營(yíng)養(yǎng)物，如某些細(xì)菌中，乳糖的吸收伴隨著H+從細(xì)胞質(zhì)膜外進(jìn)入細(xì)胞，酶每轉(zhuǎn)移1個(gè)H+,

15、吸收1個(gè)乳糖分子。烏本甘(ouabain)、地高辛(digoxin)等強(qiáng)心劑能抑制心肌細(xì)胞Na+-K+泵的活性，從而降低鈉鈣交換器效率，使內(nèi)流鈣離子增多，加強(qiáng)心肌收縮，因而具有強(qiáng)心作用。(二)Ca2+泵和其他P型泵1. Ca2+泵的結(jié)構(gòu)和功能細(xì)胞內(nèi)Csf+M有2類：一是P型Ca2+M,其作用原理與鈉鉀泵相似，每分解1個(gè)ATP分子，泵出2個(gè)Ca2+o另一類叫做鈉鈣交換器(Na+-Ca2+exchanger),屬于反向協(xié)同運(yùn)輸體系(antiporter)，通過鈉鈣交換來(lái)轉(zhuǎn)運(yùn)鈣離子。（耦聯(lián)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白泵）Ca2+泵對(duì)調(diào)節(jié)肌細(xì)胞的收縮運(yùn)動(dòng)至關(guān)重要：位于肌質(zhì)網(wǎng)（sarcoplasmicreticulum，肌

16、肉細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)）上的Ca2+泵是了解最多的一類P型離子泵，占肌質(zhì)網(wǎng)膜蛋白質(zhì)的90%A上。肌質(zhì)網(wǎng)是一類特化的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，形成網(wǎng)管狀結(jié)構(gòu)位于細(xì)胞質(zhì)中，具有貯存鈣離子的功能。肌細(xì)胞膜去極化后引起肌質(zhì)網(wǎng)上的。+通道打開，大量Ca2+進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，引起肌肉收縮之后由Ca2+泵將CsT泵回肌質(zhì)網(wǎng)。2. P型H+泵H+-ATPase:分布在植物、真菌、細(xì)菌質(zhì)膜，將H+泵出細(xì)胞，建立和維持H電化學(xué)梯度（類似于動(dòng)物細(xì)胞的Na+-K+泵建立和維持的Na+的電化學(xué)梯度），在溶質(zhì)次級(jí)運(yùn)輸、胞質(zhì)pH的控制、細(xì)胞生長(zhǎng)控制（通過植物細(xì)胞壁的酸化）等方面有重要作用。一V-型質(zhì)子泵和F-型質(zhì)子泵（H泵）除了P-型質(zhì)子泵外，還有V-型質(zhì)

17、子泵和F-型質(zhì)子泵。1. V-型質(zhì)子泵（膜泡質(zhì)子泵）多位于小泡（vacuole）的膜上，故稱V型質(zhì)子泵。由多亞基構(gòu)成，水解ATP產(chǎn)生能量，但不發(fā)生自磷酸化，將質(zhì)子逆電化學(xué)梯度從胞質(zhì)泵進(jìn)細(xì)胞器，以維持細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)pH中性和細(xì)胞器內(nèi)的酸性。位于溶酶體膜、動(dòng)物細(xì)胞的胞內(nèi)體膜、植物液泡膜和某些細(xì)胞質(zhì)膜上。2. F-型質(zhì)子泵（HATP合酶，H+ATPsynthase）F是氧化磷酸化或光合磷酸化偶聯(lián)因子（factor）的縮寫。F型質(zhì)子泵位于細(xì)菌質(zhì)膜，線粒體內(nèi)膜和葉綠體的類囊體膜上，是由多亞基構(gòu)成的管狀結(jié)構(gòu)，H+順電化學(xué)梯度運(yùn)動(dòng)，所釋放的能量與ATP合成耦聯(lián)起來(lái)（如光合磷酸化、氧化磷酸化），所以也叫H+ATP

18、合酶（即F1F0ATPsynthase）。F一型質(zhì)子泵不僅可以利用質(zhì)子動(dòng)力勢(shì)將ADP轉(zhuǎn)化成ATP也可以利用水解ATP釋放的能量轉(zhuǎn)移質(zhì)子。三、ABC超家族（一）ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的結(jié)構(gòu)與工作模式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）。ABC轉(zhuǎn)運(yùn)器廣泛分布在細(xì)菌、植物、動(dòng)物和人類等各種生物中，屬于一個(gè)龐大而多樣的蛋白家族，每個(gè)成員都含有2個(gè)高度保守的ATP結(jié)合區(qū)（ATPbindingcassette），故名ABC轉(zhuǎn)運(yùn)器。作用：1） 轉(zhuǎn)運(yùn)離子、氨基酸、核甘酸、多糖、多肽、蛋白質(zhì)、磷脂、親脂性藥物、膽固醇和其他小分子物質(zhì)

19、，維持細(xì)胞正常生理活動(dòng)，將天然毒物和代謝廢物排除體外。2） ABC轉(zhuǎn)運(yùn)器還可催化脂雙層的脂類在兩層之間翻轉(zhuǎn)，這在膜的發(fā)生和功能維護(hù)上具有重要的意義。（二）ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白與疾病多藥抗性蛋白（multidrugresistaneeprotein,MDR）:癌細(xì)胞中過表達(dá)，將藥物泵出細(xì)胞外，降低了化學(xué)治療的療效。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（multidrugresistaneeprotein,MDR,該基因通常在肝癌患者的癌細(xì)胞中過表達(dá)，將通過簡(jiǎn)單擴(kuò)散進(jìn)入到細(xì)胞中的治療藥物（秋水仙堿、長(zhǎng)春花堿等一一阻斷微管組裝）泵出細(xì)胞外，降低了化學(xué)治療的療效，需要增加劑量。約40%的患者的

20、癌細(xì)胞內(nèi)該基因過度表達(dá)。ABC轉(zhuǎn)運(yùn)器還與病原體對(duì)藥物的抗性有關(guān)。一些人類遺傳病的發(fā)生與ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白功能改變有關(guān)：如囊性纖維化。四、離子跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)與膜電位1?膜電位：細(xì)胞膜兩側(cè)各種帶電物質(zhì)形成的電位差。2 .靜息電位：細(xì)胞在靜息狀態(tài)下的膜電位。3 ?動(dòng)作電位：在刺激條件下產(chǎn)生行使通訊功能的快速變化的膜電位。4?極化：靜息電位是細(xì)胞膜內(nèi)外相對(duì)穩(wěn)定的電位差，膜內(nèi)為負(fù)，膜外為正，這種現(xiàn)象稱為極化。靜息膜電位的外正內(nèi)負(fù)極化現(xiàn)象，在動(dòng)物細(xì)胞主要是通過Na+-K+泵使Na+外高內(nèi)低、K+外低內(nèi)高,以及靜息狀態(tài)下門控的K滲漏通道（通常是開放的，而其他離子如Na+、Cl-、Cf通道通常是關(guān)閉的）使K+順化學(xué)梯度

21、流出胞外（其他離子如Cl-甚至凈電荷為負(fù)的蛋白質(zhì)分子對(duì)靜息膜電位的大小也有一定影響）；在植物和真菌細(xì)胞，靜息膜電位的外正內(nèi)負(fù)極化現(xiàn)象的維持主要是通過ATP驅(qū)動(dòng)的質(zhì)子泵將大量H+從細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞外。5?電壓感受器：電壓門離子通道的特殊的帶電荷的蛋白結(jié)構(gòu)域，對(duì)膜電位的變化極端敏感，從而控制通道蛋白轉(zhuǎn)換其關(guān)一開構(gòu)象。6?去極化、反極化、再極化和超極化：細(xì)胞接受閾值刺激時(shí)（刺激信號(hào)為電信號(hào)，化學(xué)信號(hào)，只有達(dá)到一定刺激閾時(shí)，動(dòng)作電位才會(huì)出現(xiàn)，是一種“全”或“無(wú)”的正反饋閾值）-|,Na+通道打開，瞬時(shí)大量Nh流入細(xì)胞內(nèi)，靜息膜電位減小乃至消失，稱為去極化；當(dāng)細(xì)胞內(nèi)Na+進(jìn)一步增加達(dá)到Nh平衡電位，形成

22、瞬間內(nèi)正外負(fù)的動(dòng)作電位，稱為質(zhì)膜的反極化；隨著Na+大量進(jìn)入細(xì)胞時(shí)，Na+通道從失活到關(guān)閉，電壓門K+通道打開，K+流出細(xì)胞從而使質(zhì)膜再度極化，以至于超過原來(lái)的靜息電位，此時(shí)稱為超極化。超極化時(shí)膜電位使X通道關(guān)閉，膜電位又恢復(fù)至靜息狀態(tài)。細(xì)胞質(zhì)膜膜電位具有重要的生物學(xué)意義，特別是在神經(jīng)、肌肉等可興奮細(xì)胞中，是化學(xué)信號(hào)或電信號(hào)引起的興奮傳遞的重要方式。第三節(jié)胞吞作用與胞吐作用大分子與顆粒性物質(zhì)（如蛋白質(zhì)、多核甘酸、多糖、代謝廢物等）的跨膜運(yùn)輸在真核細(xì)胞通過胞吞作用（endocytosis）和胞吐作用（exocytosis）來(lái)完成。在轉(zhuǎn)運(yùn)過程中，轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)包裹在脂雙層膜包被的囊泡中，因此又稱膜泡運(yùn)輸

23、。膜泡運(yùn)輸涉及膜的融合與膜泡分離，需要能量，屬于主動(dòng)運(yùn)輸。膜泡運(yùn)輸常?？赏瑫r(shí)轉(zhuǎn)運(yùn)1種以上數(shù)量不等的大分子和顆粒性物質(zhì)，因此有人稱之為批量運(yùn)輸。胞吞作用：通過質(zhì)膜內(nèi)陷形成囊泡（胞吞泡），將轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)攝取到細(xì)胞內(nèi)的過程。胞吐作用：細(xì)胞內(nèi)合成的生物分子（蛋白質(zhì)和脂質(zhì)等）和代謝物以分泌泡的形式與質(zhì)膜融合而將內(nèi)含物分泌到細(xì)胞表面或細(xì)胞外的過程。一、胞吞作用的類型根據(jù)胞吞泡形成的分子機(jī)制和大小，胞吞作用分為2種類型：吞噬作用、胞飲作用。（一）吞噬作用吞噬作用：胞吞物為較大的顆粒物質(zhì)（如細(xì)菌、細(xì)胞碎片等），為一信號(hào)觸發(fā)過程，吞噬泡較大（直徑大于250mm）、形成需要微絲及其結(jié)合蛋白的幫助（如用降解微絲的藥物如

24、細(xì)胞松弛素B處理細(xì)胞，可阻斷吞噬泡的形成，但胞飲作用仍繼續(xù)進(jìn)行）。吞噬作用是原生動(dòng)物獲取食物的主要方式（將胞外的營(yíng)養(yǎng)物攝取到吞噬體最后在溶酶體中消化成小分子物質(zhì)供細(xì)胞利用。）。在高等多細(xì)胞生物中，吞噬作用往往發(fā)生在特化的吞噬細(xì)胞（如巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞），除攝取營(yíng)養(yǎng)外，主要是清除侵染機(jī)體的病原體以及衰老或凋亡的細(xì)胞。（二）胞飲作用胞飲作用：胞吞物為液體或極小的顆粒物質(zhì)，胞飲泡較?。ㄖ睆叫∮?50mm,為連續(xù)發(fā)生的組成型過程，幾乎發(fā)生在所有類型的真核細(xì)胞。分為4種類型：網(wǎng)格蛋白依賴的胞吞作用、胞膜窖依賴的胞吞作用、大型胞飲作用、非網(wǎng)格蛋白/胞膜窖依賴的胞吞作用。其中，了解最多的胞飲作用是網(wǎng)格蛋白

25、依賴的胞吞作用。受體介導(dǎo)的胞吞作用：根據(jù)胞吞的物質(zhì)是否有專一性，胞吞作用分為非特異性胞吞作用和受體介導(dǎo)的胞吞作用受體介導(dǎo)的胞吞作用是一種選擇性濃縮機(jī)制，既可保證細(xì)胞大量地?cái)z入特定的大分子，同時(shí)又避免了吸入細(xì)胞外大量的液體。膽固醇、運(yùn)鐵蛋白、生長(zhǎng)因子、胰島素等蛋白類激素、糖蛋白、維生素B12等，都是通過受體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用進(jìn)行的。受體介導(dǎo)的胞吞作用也被某些病毒利用，流感病毒和AIDS病病毒（HIV）就是通過受體介導(dǎo)的胞吞途徑侵染細(xì)胞的。受體介導(dǎo)的胞吞作用舉例一一膽固醇的攝取膽固醇主要在肝細(xì)胞中合成，在血液中是與磷脂和蛋白質(zhì)形成低密脂蛋白（low-densitylipoproteins,LDL）的形

26、式運(yùn)輸。LDL顆粒的質(zhì)量為3X106Da直徑2030nm,芯部含有大約1500個(gè)膽固醇分子，這些膽固醇分子被酯化成長(zhǎng)鏈脂肪酸。芯部周圍由一脂單層包圍，脂單層包含磷脂分子和未酯化的膽固醇以及一個(gè)非常大的單鏈糖蛋白質(zhì)（apolipoproteinB-100）,這個(gè)蛋白質(zhì)分子可以和靶膜上的受體結(jié)合。圖LDL的結(jié)構(gòu)當(dāng)細(xì)胞進(jìn)行膜合成需要膽固醇時(shí)，細(xì)胞即合成LDL跨膜受體蛋白，弁將其嵌插到質(zhì)膜中。受體與LDL顆粒結(jié)合后，形成衣被小泡；進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)的衣被小泡隨即脫掉籠形蛋白衣被，成為平滑小泡，同早期內(nèi)體融合，內(nèi)體中PH值低，使受體與LDL顆粒分離；再經(jīng)晚期內(nèi)體將LDL送人溶酶體。在溶酶體中，LDL顆粒中的膽固醇酯被水解成游離的膽固醇而被利用。細(xì)胞對(duì)膽固醇的利用具有調(diào)節(jié)能力，當(dāng)細(xì)胞中的膽固醇積累過多時(shí)，細(xì)胞即停止合成自身的膽固醇，同時(shí)也關(guān)閉了LDL受體蛋白的合成途徑，暫停吸收外來(lái)的膽固醇。有的人因