5物质的跨膜运输

②有饱和动力曲线；
③受抑制剂的影响。
不同点：①可改变过程的平衡点；
②不对溶质分子作任何共价修饰。
2.通道蛋白（channel protein）
(1)概念：通道蛋白（channel protein）是横跨质膜的亲水性
通 道，允许适当大小的分子和带电荷的离子顺梯度通过，又
称为离子通道。
(2)特征： ① 具有极高的转运速率；
(三)协同转运
1.概念：协同运输（cotransport）是指一种物质的运输伴随
另一种物质的运输。它是一类靠间接提供能量完成的主动运输
方式。 2.能量：钠钾泵或质子泵通过消耗ATP产生膜两侧的电化学浓 度梯度，驱动协同运输的进行。 动物细胞中常常利用膜两侧Na+浓度梯度来驱动，
植物细胞和细菌常利用H+浓度梯度来驱动。
网格蛋白和接合素蛋白 微丝和结合蛋白
（二）受体介导的胞吞作用
受体介导的胞吞作用：配体和受体结合 有被小窝 网格蛋白聚集 有被小泡 溶酶体
去被的囊泡和胞内体融合
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。
低密度脂蛋白
（low-density lipoproteins,LDL ):是胆固醇在肝 细胞合成后与磷 脂和蛋白质形成 的复合物,进入血 液，通过与细胞 表面的LDL受体 结合形成受体LDL复合物，通 过网络蛋白有被 小泡的内化作用 进入细胞，经脱 被与包内体融合。 包内体是动物细 胞内由膜包围的 细胞器，作用是 传输新吞入细胞 的物质到溶酶体 被降解。
2.特点：①沿浓度梯度（或电化学梯度）扩散；
②不需要提供能量； ③没有膜蛋白的协助。 某种物质对膜的通透性（P）可以根据它在水和油中的分配系数 （K）及扩散系数（D）来计算：P=KD/t（t为膜的厚度）
小的非极性分子
游离的无机离子
疏水分子
大的非极性分子

人工膜对各类物质的通透率：
脂溶性越高通透性越大，水溶性越高通透性越小；
电压门控离子通道：铰链细胞失水
应力激活的离子通道：2X1013N，0.04nm
二、被动运输与主动运输

简单扩散 水孔蛋白 协助扩散 主动运输
被动运输
概念：被动运输（passive transport）是通过简单扩散或
协助扩散实现物质由高浓度向低浓度方向的跨膜运
转。
特点：运输方向；跨膜动力；能量消耗；膜转运蛋白。

包内体膜上 有ATP驱动的 质子泵，将 H+泵进包内 体腔中，使 腔内pH降低， 引起LDL与 受体分离。 包内体以出 芽的方式形 成运载受体 的小泡，返 回细胞膜， 重复使用。 含LDL的包 内体与溶酶 体融合， LDL被水解， 释放出胆固 醇和脂肪酸 供细胞利用。
不同类型受体的胞内体的分选途径：
②没有饱和值 ③离子通道是门控的(其活性由通道开或关两种构象调节)。 (3)类型：电压门通道（voltage-gated channel） 配体门通道（ligand-gated channel） 应力激活通道（stress-activated channel）
A.电压门通道
B.配体门通道
C.压力激活通道
（1）返回原来的质膜结构域，重新发挥受体的作用； （2）进入溶酶体中被消化掉，称为受体下行调节； （3）被运至质膜的不同结构域，称为转胞吞作用。
（三）胞吐作用


1. 以动物细胞从胞外选择性摄取低密度脂蛋白LDL为 例，说明受体介导的网络（或称笼形）蛋白有被小泡 内吞的过程及生理意义。（2002年武汉大学细胞） 2.下列物质如何进入细胞并简述其过程：CO2、细菌、 LDL。 3.叙述细胞物质跨膜转运的类型及其形式的特点。 （中山医大2000）
包涵素：分子量为180，000道尔顿的蛋白质， 包裹在“被覆窝”的细胞质表面上，与受体 介导的对低密度脂蛋白(LDL)、胰岛素及其 他配体的内摄作用有关
胞饮作用和吞噬作用的区别
特 征
物质
胞吞泡的大小
转运方式
胞吞泡形成机制
胞饮作用 吞噬作用
溶液 大颗粒
小于150nm 大于250nm
连续的过程 受体介导的信 号触发过程
类型：简单扩散（simple diffusion）
协助扩散（facilitated diffusion）
（一）简单扩散(simple diffusion)
1.概念：又称为自由扩散（free diffusion），是疏水小分子 或小的不带电荷的极性分子，不需要能量也不需要膜蛋白参 与的跨膜运输方式。
1.钠钾泵（Na+-K+ -ATP酶）的结构
寡糖
Na+-K+ 泵的结构
2.
Na+-K+
泵的 作用 机制
（二）钙泵（Ca2+-ATP酶）及其他P-型离子泵 1.钙泵（Ca2+-ATP酶）
Ca2+-ATP酶主动运输的构象变化模型
2.质子泵
可分为三种:
（三）ABC超家族
哺乳动物多药抗性蛋白1
溶液中，卵母细胞迅速膨胀，5 分钟内破裂。细胞的这种
吸水膨胀现象会被Hg2+抑制。

2003年Agre与离子通道的研究者MacKinnon同获诺贝尔化 学奖。 目前在人类细胞中已发现的此类蛋白至少有11种，被命名

为水通道蛋白（Aquaporin，AQP）。
2003年，美国科学家彼得· 阿格雷和罗德里克· 麦金农，分别 因对细胞膜水通道，离子通道结构和机理研究而获诺贝尔化 学奖。


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，但速度较慢；

小分子比大分子容易透过；分子量略大一点的葡萄糖、蔗
糖则很难透过；

人工膜对带电荷的物质，如各类离子是高度不通透的。
（二）水通道（水孔蛋白）

水扩散通过人工膜的速率较低，人们推测膜上有水通道。
1991年Agre发现第一个水通道蛋白CHIP28 （28 KD ）， 他将CHIP28的mRNA注入非洲爪蟾的卵母细胞中，在低渗
（膜泡形成） （转运分子受体） （接合素蛋白） （网格蛋白：轻链和重链组成包被的结构单位 ）
↑
有被小窝 （转运分子-配体）
通过网络蛋白有被小泡介导的选择性运输示意图
2.吞噬作用
特点：胞吞物为大分子和颗粒物质； 形成的胞吞泡大（直径大于250nm）； 信号触发过程；
微丝和结合蛋白。
作用：防御侵染和垃圾清除工。
1. 载体蛋白（carrier protein）及其功能 载体蛋白（carrier protein）是在生物膜上普遍 存在的多次跨膜蛋白分子。可以和特定的溶质分子 结合，通过构象改变介导溶质的主动和被动跨膜运 输。
浓度梯度
图示载体蛋白通过构象改变介导溶质被动运输的模型
载体蛋白和酶的异同点：
相同点：①特异性，有特异的结合位点；
1.胞饮作用
特点：胞吞物为液体和溶质； 形成的胞吞泡小（直径小于150nm）； 连续发生的组成型过程； 网格蛋白和结合素蛋白。 胞吞泡的形成：配体和受体结合 有被小窝 网格蛋白聚集 有被小泡
去被的囊泡和胞内体融合
细胞膜
胞 饮 作 用 示 意 图
膜外蛋白
膜内蛋白
胞饮物
胞饮泡膜
配体（Ligand）是通常本身具有特别的生物活性，并且能和受 体(receptor)结合，呈现特异性的生物活性分子。
膜电位：细胞膜两侧各种带电物质形成的电位差的总和。
静息电位（resting potential）：细胞在静息状态下的膜电位。 动作电位（active potential）：细胞在刺激作用下的膜电位。 极化：在静息电位状态下，质膜内为负值，外为正值的现象。 去极化：由于离子的跨膜运输使膜的静息电位减小或者消失。 反极化：离子的跨膜运输导致瞬间内正外负的动作电位的现象。 超极化：离子的跨膜运输导致静息电位超过原来的值。
耦联转运蛋白
ATP驱动泵
光驱动泵
电化学梯度
第二节 离子泵和协同转运
ATP驱动泵



P-型离子泵：Na+—K+泵、钙泵、H+泵 V-型质子泵 F-型质子泵 ABC超家族
Four types of ATP-powered pumps
（一）钠钾泵（Na+-K+ -ATP酶）
结构和作用机制 作用：①维持细胞的渗透性，保持细胞的体积； ②维持低Na+高K+的细胞内环境，维持细胞的静息 电位。
3.类型：共运输（同向协同（symport）） 对运输（反向协同（antiport））
小 肠 上 皮 细 胞 吸 收 葡 萄 糖 示 意 图
The difference between animal and plant cells to absorb nutrients
（四）物质的跨膜运输和膜电位
主动运输
概念：主动运输（active transport）是指由载体蛋白介导的 物质逆浓度梯度（或电化学梯度）的由浓度低的一侧 向 浓度高的一侧的跨膜运输方式。 特点： ①运输方向； ②膜转运蛋白； ③消耗能量。 主动运输所需能量的来源主要有： 1. ATP直接提供能量（ATP驱动泵） 2. ATP间接提供能量（耦联转运蛋白） 3. 光能驱动
第三节 膜泡运输
—胞吞作用和胞吐作用
膜泡运输完成大分子和颗粒性物质的跨膜运输，因质膜形成 囊泡而得名，又称批量运输（bulk transport）。 根据物质的运输方向分为：胞吞作用（endocytosis） 胞吐作用（exocytosis）
（一）胞吞作用
概念：胞吞作用通过细胞膜内陷形成囊泡（胞吞泡）， 将外界物质裹进并输入细胞的过程。 类型：胞饮作用（pinocytosis） 吞噬作用（phagocytosis）