細(xì)胞生物學(xué)物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸

1、第一節(jié)第一節(jié) 膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白與物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白與物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸1.1.脂雙層的不透性和膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白脂雙層的不透性和膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白2.2.被動運(yùn)輸和主動運(yùn)輸被動運(yùn)輸和主動運(yùn)輸?shù)谌?jié)第三節(jié) 胞吞作用與胞吐作用胞吞作用與胞吐作用1.1.胞飲作用與吞噬作用胞飲作用與吞噬作用2.2.受體介導(dǎo)的胞吞作用受體介導(dǎo)的胞吞作用3.3.胞吐作用胞吐作用第二節(jié)第二節(jié) 離子泵和協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)離子泵和協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)1.P-1.P-型離子泵型離子泵2.V-2.V-型質(zhì)子泵和型質(zhì)子泵和F-F-型質(zhì)子泵型質(zhì)子泵3.ABC3.ABC超家族超家族4.4.協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)5.5.離子跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)和膜電位離子跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)和膜電位第一節(jié)第一節(jié) 膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白與

2、物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白與物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸1.脂雙層的不透性和膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白脂雙層的不透性和膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白細(xì)胞內(nèi)外的離子差別分布的兩種調(diào)控機(jī)制：細(xì)胞內(nèi)外的離子差別分布的兩種調(diào)控機(jī)制： 一是取決與一套特殊的膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的活性。一是取決與一套特殊的膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的活性。 二是取決于質(zhì)膜本身的脂雙層所具有的疏水性特征。二是取決于質(zhì)膜本身的脂雙層所具有的疏水性特征。膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白：膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白： 載體蛋白：載體蛋白：1.1.載體蛋白幾乎存在所有類型的生物膜上，屬于多次跨載體蛋白幾乎存在所有類型的生物膜上，屬于多次跨膜蛋白。膜蛋白。2.2.不同部位的生物膜往往含有各自功能相關(guān)的不同載體不同部位的生物膜往往含有各自功能相關(guān)的不

3、同載體蛋白。蛋白。載體蛋白具有特異性結(jié)合位點，所以每種載體蛋白對底載體蛋白具有特異性結(jié)合位點，所以每種載體蛋白對底物具有高度選擇性，通常只能轉(zhuǎn)運(yùn)一種類型的分子；物具有高度選擇性，通常只能轉(zhuǎn)運(yùn)一種類型的分子；4.4.轉(zhuǎn)運(yùn)過程具有類似于酶與底物作用的飽和動力學(xué)特征；轉(zhuǎn)運(yùn)過程具有類似于酶與底物作用的飽和動力學(xué)特征；5.5.既可被底物類似物競爭性地抑制，又可被某種抑制劑既可被底物類似物競爭性地抑制，又可被某種抑制劑非競爭性抑制以及對非競爭性抑制以及對pHpH有依賴性等，因此有人將載體蛋有依賴性等，因此有人將載體蛋白稱為通透酶。白稱為通透酶。 通道蛋白：通道蛋白：提供親水通道。目前已發(fā)現(xiàn)提供親水通道。目

4、前已發(fā)現(xiàn)100多種，幾乎都是離子通多種，幾乎都是離子通道，具有離子選擇性和門控性，主要有道，具有離子選擇性和門控性，主要有3類：電位閘門通類：電位閘門通道、配體閘門通道、機(jī)械閘門通道。只參與被動運(yùn)輸。道、配體閘門通道、機(jī)械閘門通道。只參與被動運(yùn)輸。2.2.被動運(yùn)輸和主動運(yùn)輸被動運(yùn)輸和主動運(yùn)輸細(xì)胞膜的物質(zhì)運(yùn)輸方式：細(xì)胞膜的物質(zhì)運(yùn)輸方式：（）小分子物質(zhì)和離子的跨膜運(yùn)輸（）小分子物質(zhì)和離子的跨膜運(yùn)輸（被動運(yùn)輸被動運(yùn)輸、主動運(yùn)輸主動運(yùn)輸）（）大分子和顆粒物質(zhì)的（）大分子和顆粒物質(zhì)的膜泡運(yùn)輸膜泡運(yùn)輸（胞吞作用、胞吐作用）（胞吞作用、胞吐作用）（一）被動運(yùn)輸被動運(yùn)輸：物質(zhì)由高濃度一側(cè)通過膜到低濃度一側(cè)而不

5、消耗代謝能的一種運(yùn)輸方式。 1 1、簡單擴(kuò)散：物質(zhì)順濃度梯度從膜的一側(cè)運(yùn)送到另一側(cè)，、簡單擴(kuò)散：物質(zhì)順濃度梯度從膜的一側(cè)運(yùn)送到另一側(cè)，既不需要消耗能量，也無需專一性蛋白做載體（疏水（脂溶既不需要消耗能量，也無需專一性蛋白做載體（疏水（脂溶性）非極性小分子、不帶電的極性小分子）性）非極性小分子、不帶電的極性小分子） 2 2、水孔蛋白：水分子的跨膜通道、水孔蛋白：水分子的跨膜通道水分子不帶電荷但具有極性，盡管它可以通過簡單擴(kuò)散的方水分子不帶電荷但具有極性，盡管它可以通過簡單擴(kuò)散的方式緩慢通過雙脂層，但對于某些組織來說，水分子就必須借式緩慢通過雙脂層，但對于某些組織來說，水分子就必須借助質(zhì)膜上的大量

6、水孔蛋白以實現(xiàn)快速跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)。助質(zhì)膜上的大量水孔蛋白以實現(xiàn)快速跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)。此外，有些水孔蛋白還在植物逆境應(yīng)答如抗旱性中起重要作此外，有些水孔蛋白還在植物逆境應(yīng)答如抗旱性中起重要作用。用。3、協(xié)助擴(kuò)散協(xié)助擴(kuò)散：又稱易化擴(kuò)散，是物質(zhì)由高濃度到低濃度的一種穿膜運(yùn)輸方式，它不消耗細(xì)胞的代謝能，但需要專一性的跨膜蛋白的幫助a.a.閘門通道蛋白介導(dǎo)的協(xié)助擴(kuò)散閘門通道蛋白介導(dǎo)的協(xié)助擴(kuò)散 * 電壓閘門通道：只有當(dāng)膜電位發(fā)生變化時，閘門才開啟的離子通道（例：Na+通道、Ca2+通道）。 * 配體閘門通道：配體與通道蛋白上的受體結(jié)合，引起通道蛋白構(gòu)象發(fā)生變化，使閘門開放。 *壓力激活通道：受壓力調(diào)控，如聽覺毛細(xì)胞離子

7、通道。b.b.載體蛋白介導(dǎo)的協(xié)助擴(kuò)散載體蛋白介導(dǎo)的協(xié)助擴(kuò)散 在膜的一側(cè)，溶質(zhì)分子與載體蛋白上專一的結(jié)合位點結(jié)合，載體蛋白構(gòu)象發(fā)生變化，將溶質(zhì)分子運(yùn)至膜的另一側(cè)，載體蛋白與溶質(zhì)分離后，又恢復(fù)到原來的構(gòu)象（例：葡萄糖、氨基酸、核苷酸）C.C.特點特點（1）飽和性（2）高度選擇性（3）蛋白質(zhì)變性劑對膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白有抑制作用（二）主動運(yùn)輸主動運(yùn)輸：物質(zhì)由低濃度的一側(cè)通過膜到高濃度的一側(cè)，同時消耗代謝能的一種物質(zhì)運(yùn)輸方式。在運(yùn)輸過程中，需要載體蛋白的參與。根據(jù)能量來源的不同，可將主動運(yùn)輸分為：由ATP直接提供能量、簡介提供能量以及光驅(qū)動泵三種基本類型。1、ATP驅(qū)動泵是ATP酶直接利用水解ATP提供的能量，

8、實現(xiàn)離子或小分子逆濃度梯度或電化學(xué)梯度的跨膜運(yùn)輸。2、耦聯(lián)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白：耦聯(lián)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白介導(dǎo)各種離子和分子的跨膜運(yùn)動。這類轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白包括兩種基本類型：通向協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白和反向協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白。3、光驅(qū)動泵：主要發(fā)現(xiàn)于細(xì)菌細(xì)胞，對溶質(zhì)的主動運(yùn)輸與光能的輸入想耦聯(lián)。第二節(jié) 離子泵和協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)（一）（一）P型泵型泵：所有P型泵都有2個獨立的催化亞基，具有ATP結(jié)合位點；絕大多數(shù)還具有2個起調(diào)節(jié)作用的小的亞基。 1、Na+K+泵泵（1）、Na+K+泵的結(jié)構(gòu)與運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)制（2）、Na+K+泵主要生理功能： 維持細(xì)胞膜點位 維持動物細(xì)胞滲透平衡 吸收營養(yǎng)2、Ca2+泵及其他泵及其他P型泵型泵（1）、Ca2+泵的結(jié)構(gòu)與功能（2）

9、、P型H+ 泵（二）、（二）、V型質(zhì)子泵和型質(zhì)子泵和F型質(zhì)子泵型質(zhì)子泵：V型質(zhì)子泵廣泛存在于動物細(xì)胞的胞內(nèi)體膜、溶酶體膜，破骨細(xì)胞核某些腎小管細(xì)胞的質(zhì)膜，以及植物、酵母及其它真菌細(xì)胞的液泡膜上。（三）、（三）、ABC超家族：超家族：ABC超家族也是一類ATP驅(qū)動泵，又叫ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白。ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白與疾病：在正常生理條件下，ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白是細(xì)菌質(zhì)膜上糖、氨基酸、磷脂和肽的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，是哺乳類細(xì)胞質(zhì)膜上磷脂、親脂性藥物、膽固醇和其他小分子的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白。( (四四) )協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)：協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)：由膜兩側(cè)離子梯度貯存的能量提供動力，間接消耗ATP，同時也需要膜上的特異性載體參與。同向協(xié)同運(yùn)輸：Na+與葡萄糖反

10、向協(xié)同運(yùn)輸：Na+與H+（五）（五）離子跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)和膜電位離子跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)和膜電位第三節(jié)第三節(jié) 胞吞作用與胞吐作用胞吞作用與胞吐作用膜泡運(yùn)輸：膜泡運(yùn)輸：細(xì)胞在轉(zhuǎn)運(yùn)大分子和顆粒物質(zhì)的過程中，物質(zhì)被包裹在膜脂雙分子層圍成的囊泡中，通過囊泡與細(xì)胞膜的融合進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)，這種運(yùn)輸方式稱為膜泡運(yùn)輸。特點：特點：不與細(xì)胞質(zhì)內(nèi)其他結(jié)構(gòu)直接接觸和混合囊泡只與特定膜融合，直接轉(zhuǎn)運(yùn)消耗代謝能。基本形式：基本形式：胞吞作用、胞吐作用（一）胞吞作用：胞吞作用：又稱入胞作用，指通過細(xì)胞膜的變形運(yùn)動，將細(xì)胞分外大分子或顆粒物質(zhì)包裹成膜泡運(yùn)進(jìn)細(xì)胞的過程。胞吞作用主要分為兩類： 1.吞噬作用吞噬作用：攝入大的顆粒，如細(xì)菌和細(xì)胞碎片。原生動物攝食方式，哺乳動物只有少數(shù)特化的細(xì)胞，如巨噬細(xì)胞等才有攝入和消化大顆粒的吞噬作用。 2.胞飲作用胞飲作用：攝入液體和溶質(zhì)分子進(jìn)入細(xì)胞的過程。大多數(shù)細(xì)胞都具有胞飲作用。（二）（二）受體介導(dǎo)的胞吞作用受體介導(dǎo)的胞吞作用：有一些物質(zhì)的內(nèi)吞，首先與細(xì)胞膜上的受體結(jié)合，然后細(xì)胞膜內(nèi)陷形成有被小窩有被小窩，繼而形成有被小泡有被小泡，這種內(nèi)吞方式稱為受體