细胞生物学物质的跨膜运输

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细胞生物学名词解释第五章物质的跨膜运输

钙泵作用
维持细胞内较低的Ca2+浓度
钙泵作用机制
原理与钠钾泵相似，Ca2+泵含有10个α螺旋，Ca2+泵处于非磷酸化状态时，2个α螺旋中断形成胞质侧结合2个Ca2+的空穴，ATP在胞质侧与其结合位点结合，水解使相邻结构域Asp磷酸化，导致跨膜螺旋重排，破坏了Ca2+结合位点并释放Ca2+到膜的另一侧。每分解一个ATP，泵出2个Ca2+，将Ca2+输出细胞或泵入内质网腔中储存起来
膜转运蛋白分为两类：载体蛋白和通道蛋白
载体蛋白
多次跨膜蛋白，能与特定的溶质分子结合，通过改变构象介导跨膜转运，有专一性，介导被动运输，也可以介导主动运输
通道蛋白
3种类型：离子通道、孔蛋白、水孔蛋白
形成选择性和门控性跨膜通道。
离子通道
亲水性跨膜通道，允许适当大小的离子顺浓度梯度通过
离子通道的特征：转运速率高，没有饱和值，并非连续性开放而是门控（可开/关控制其活性）、选择性。
胞吐作用
exocytosis
细胞内合成的生物分子（蛋白质和脂质等）和代谢物以分泌泡的形式与质膜融合，将内容物释放到细胞表面或胞外的过程。分为组成型和调节性胞吐途径
胞吞作用
endocytosis
通过质膜内陷形成膜泡，将细胞外或细胞质膜表面的物质包裹到膜泡内并转运到细胞内以维持细胞正常的代谢活动。（胞饮和吞噬作用）。
细胞生物学
第五章物质的跨膜运输
简单扩散、被动运输（协助扩散）、主动运输、胞吞胞吐中文英Fra bibliotek/备注解释
被动运输
指溶质顺着电化学梯度或浓度梯度，在膜转运蛋白协助下的跨膜转运方式，又叫协助扩散。不需要能量。
简单扩散
小分子的热运动使分子以扩散的方式，从膜的一侧沿浓度梯度降低的方向进入另一侧，也叫自由扩散(无需能量和转运蛋白协助)

细胞生物学-物质的跨膜运输(翟中和第四版)-含注释!!!

动物、植物细胞主动运输比较
三、ABC 超家族
• ABC 超家族也是一类ATP 驱动泵 • 广泛分布于从细菌到人类各种生物中，是最大的一类转运蛋白 • 通过ATP 分子的结合与水解完成小分子物质的跨膜转运
（一）ABC转运蛋白的结构与工作模式
• 4 个“核心”结构域
– 2 个跨膜结构域，分别含6 个跨
H+/K+ ATPase Control of acid secretion in the stomach
二、V 型质子泵和 F 型质子泵
• V 型质子泵广泛存在于动物细胞的胞内体膜、溶酶体膜，破骨细胞和某些肾小管细胞的质膜，以及植物、酵母及其他真菌细胞的液泡膜上（V 为 vesicle） • 转运 H+ 过程中不形成磷酸化的中间体
导兴奋）
B. 配体门通道（胞外配体）
（突触后膜接收乙酰胆碱的
受体）
C. 配体门通道（胞内配体）
D. 应力激活通道（内耳的听毛细胞）
含羞草“害羞”的机制
• 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%，细胞用在物质转运方面的能量达细胞总消耗能量的2/3。
• 两类主要转运蛋白：
P型泵的主要特点:都是跨膜蛋白，并且是由一条多肽完成所有与运输有关的功能，包括ATP的水解、磷酸化和离子的跨膜运输。
Na+-K+ATP酶的分子结构：
α β 两种亚基组成的二聚体。
α 亚基具有ATP酶的活性；
β 亚基是具有组织特异性的糖蛋白。
（一）Na+-K+ 泵（Na+-K+ ATPase）
Figure 11-14 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

细胞生物学第五章物质的跨膜运输

离子流，产生电信号。编辑ppt
离子通道的三种类型
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电压门控离子通道：铰链细胞失水原理：含羞草的叶柄基部和复叶基部,都有一个膨大部分,叫作叶枕。叶枕细胞（铰链细胞）受刺激时，其膜钙离子门控通道打开，钙内流，产生AP，致使铰链细胞的液泡快速失水而失去膨压，从而叶枕就变得瘫软,小羽片失去叶枕的支持,依次地合拢起来。
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应力激活的离子通道：2X1013N，0.04nm
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❖ 2、通道蛋白 ❖ 离子通道的特征： ❖ （1）具有极高的转运速率 ❖ 比载体转运速率高1000倍以上；带电离子
的跨膜转运动力来自跨膜电化学梯度。 ❖ （2）离子通道没有饱和值 ❖ 离子浓度增大，通过率也随之增大。 ❖ （3）离子通道是门控的，并非连续开放 ❖ 离子通道的开与闭编辑p受pt 控于适当的细胞信号。
❖ Couple uphill transport to the hydrolysis of ATP.
❖ Mainly in bacteria, couple uphill transport to an input of
energy from light.
编辑ppt
第二节离子泵和协同转运 ❖ ATP 驱动泵分类：
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水分子通过水孔蛋白
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第一节膜转动蛋白与物质的跨膜运输
❖ 二、物质的跨膜运输 ❖ (一)被动运输 ❖ 2、协助扩散 ❖ 各种极性分子和无机离子，以及细
胞代谢产物等顺其浓度梯度或电化学梯度跨膜转运，无需细胞提供能量，但需膜转运蛋白“协助”。
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葡萄糖载体蛋白家族
❖ 人类基因组编码12种与糖转运相关的载体蛋白GLUT1～GLUT12，构成GLUT。

细胞生物学课程第4章细胞膜和物质的跨膜运输(医学院) 厦门大学

膜脂分子的运动
1. 侧向扩散：同一平面上相邻的脂分子交换位置。 2. 旋转运动：膜脂分子围绕与膜平面垂直的轴进行快速旋转。 3. 摆动运动：膜脂分子围绕与膜平面垂直的轴进行左右摆动。 4. 伸缩震荡：脂肪酸链沿着与纵轴进行伸缩震荡运动。 5. 翻转运动：膜脂分子从脂双层的一层翻转到另一层。是在翻转酶
脑苷脂
神经节苷脂
（1）分布与定位
糖脂是含糖而不含磷酸的脂类，普遍存在于原核和真核细胞的质膜上（含量5％以下），神经细胞膜上含量较高（5-10 ％）。
糖脂是两性分子。其结构与鞘磷脂很相似，只是由一个或多个糖残基代替了磷脂酰胆碱而与鞘氨醇的羟基结合。糖脂均位于细胞膜的非细胞质面，及外侧的脂质分子中。
❖ 糖脂是位于脂双层的外侧，——可能作为细胞外配体(ligand)的受体。 ❖ 磷脂酰丝氨基——集中在脂双层的内叶，在生理pH下带负电荷，这种带
电性使得它能够同带正电的物质结合，如同血型糖蛋白A跨膜α螺旋邻近的赖氨酸、精氨酸结合。 ❖ 磷脂酰胆碱——在衰老的淋巴细胞外表面，作为让吞噬细胞吞噬的信号；磷脂酰胆碱出现在血小板的外表面，作为血凝固的信号。 ❖ 磷脂酰肌醇——集中在内叶，它们在将细胞质膜的刺激向细胞质传递中起关键作用。
质完成的。如： • 载体蛋白——膜内外的物质运输 • 连接蛋白——细胞的相互作用 • 受体蛋白——信号转导 • 各类酶——相关的代谢反应
在不同细胞中膜蛋白的含量及类型有很大差异，依在膜上存在方式不同可分为：
1.整合蛋白（integral protein） 2.外周蛋白（peripheral protein） 3.脂锚定蛋白（lipid-anchored protein）
➢ 通道蛋白
是一类跨膜蛋白，它们都是通过疏水的氨基酸链进行重排，形成水性通道，允许适宜的分子通过。通道蛋白具有选择性，所以在细胞膜中有各种不同的通道蛋白。通道蛋白参与的只是被动运输，并且是从高浓度向低浓度运输，所以不消耗能量。运输特点： ①蛋白不与溶质分子结合，形成跨膜通道介导离子顺浓度梯度通过； ②有些通道蛋白形成的通道通常处于开放状态，如钾泄漏通道，允许钾离子不断外流； ③有些通道蛋白具有选择性和门控性，平时处于关闭状态，仅在特定刺激下才打开，又称为门通道。主要有：电压门通道、配体门通道、机械门通道。

细胞生物学之物质的跨膜运输与信号转导学习资料

配体
受体
网格蛋白再循环
接合素蛋白
网格蛋白有被小泡
GDP结合蛋白 dynamin
衣被蛋白循环
无被小泡
网格蛋白有被小窝
运输小泡
次级溶酶体消化
（分选）
穿胞运输
胞内体
受体同配体结合→启动内化作用,网格蛋白组装→在网格蛋白的作用下形成网格蛋白有被小泡→进入胞质，脱去衣被蛋白、网格蛋白等；蛋白再循环→胞内体分选→溶酶体消化或穿胞运输。
Vs
Addition
*
学习资料
（四）、主动运输（active transport）
主动运输是物质逆浓度梯度或电化学梯度运输的跨膜运输方式。
特点： ①逆浓度梯度（逆化学梯度）运输； ②需要能量，与某种释放能量的过程相耦联; ③需要载体蛋白，具有选择性和特异性。
类型：
依据
主动运输
*
学习资料
三、胞吞作用与胞吐作用
主动运输能量来源的三种不同类型
ATP驱动泵 (通过水解ATP 获得能量 )
耦联转运蛋白（协同运输中的离子梯度动力）
光驱动泵 (利用光能运输物质，见于细菌 )
*
学习资料
小亚基
*
学习资料
ATP分解，酶被磷酸化
酶构象变化，与Na+结合部位转向膜外侧
磷酸化酶对Na+的亲和力低而膜外侧释放Na+；对K+的亲和力高而结合2个K+
特化的分泌细胞产生的分泌物（如激素、粘液或消化酶）储存在分泌泡内，当细胞在受到胞外信号刺激时，分泌泡与质膜融合并将内含物释放出去。
*
学习资料
胞吞作用和胞吐作用的动态过程对质膜更新和维持细胞的生存与生长是必要的

第五章物质的跨膜运输翟中和细胞生物学

1、通道蛋白:根据溶质大小和电荷进行辨别,假如通道处于
开放状态,那么足够小得和带有适当电荷得分子或离子就能通过。
2、载体蛋白:只容许与载体蛋白上结合部位相适合得溶质
分子通过,而且载体蛋白每次转运都发生自身构象得改变。
二、被动运输与主动运输
物质得跨膜运输就是细胞维持正常生命活动得基础之一 ● 被动运输(passive transport) ● 主动运输(active transport)
第五章物质的跨膜运输翟中和细胞生物学
一、脂双层得不透性和膜转运蛋白
载体蛋白通道蛋白通道蛋白与载体蛋白得异同
㈠、载体蛋白
结构:多次跨膜得整合性膜蛋白
机制:通过构象得改变介导与之结合得溶质分子得跨膜转运
特征:
如同酶具有特异性结合位点,具有高度得选择性一次只能与膜一侧得一种溶质结合,经构象变化转运溶质转运过程具有类似于酶与底物作用得饱和动力学特征与酶不同对转运得溶质分子不作任何得共价修饰
㈡、通道蛋白
通道蛋白得结构通道蛋白得特征通道蛋白得类型
结构
通道蛋白形成跨膜得离子选择性通道。对离子得选择性依赖于通道得直径和形状以及通道内衬带电荷氨基酸得分布。她所介导得被动运输不需要与溶质子结合,只有大小和电荷适宜得离子才能通过。
特征
具有极高得转运速率驱动带电荷离子得跨膜转运动力来自溶质得浓度梯
因此,人们推测水得跨膜转运除了简单扩散外, 还存在某种特殊得机制, 并提出了水通道得概念。
1988年Agre在分离纯化红细胞膜上得Rh血型抗原时,发现了一个疏水性跨膜蛋白 , 称为 CHIP28 (Channel-Forming integral membrane protein)。1991年得到CHIP28得cDNA序列,Agre将CHIP28得mRNA注入非洲爪蟾得卵母细胞中,在低渗溶液中,卵母细胞迅速膨胀,并于5分钟内破裂,纯化得CHIP28置入脂质体,也会得到同样得结果。细胞得这种吸水膨胀现象会被 Hg2+抑制,而这就是已知得抑制水通透得处理措施。这一发现揭示了细胞膜上确实存在水通道,Agre因此而与离子通道得研究者共享2003年得诺贝尔化学奖。

细胞生物学第五章物质的跨膜运输与信号传递

钙泵和质子泵
钙泵：动物细胞质膜及内质网膜，1000 Aa组成的跨膜蛋白，与Na+-K+ 泵的亚基同源，每一泵单位约10个跨膜螺旋，与胞内钙调蛋白结合调节其活性
质子泵
P型质子泵：真核细胞膜 V型质子泵：溶酶体膜和液泡膜 H+-ATP酶：顺浓度梯度，线粒体内膜，类囊体膜和细菌
质膜
在动物、植物细胞由载体蛋白介导的协同运输异同点的比较
调节型胞吐途径：蛋白分选由高尔基体反面管网区受体类蛋白决定
BACK
第二节细胞通信与信号传递
细胞通讯与信号传递通过细胞内受体介导的信号传递通过细胞表面受体介导的信号跨膜传递由细胞表面整联蛋白介导的信号传递细胞信号传递的基本特征与蛋白激酶的网络整合
信息
一、细胞通讯与信号传递
道
主动运输(active transport)
●特点：运输方向、能量消耗、膜转运蛋白 ●类型：
由ATP直接提供能量的主动运输钠钾泵钙泵质子泵
协同运输(cotransport) 由Na+-K+泵（或H+-泵）与载体蛋白协同作用
物质的跨膜转运与膜电位
钠钾泵(Na+-K+ pump)
动物细胞 1/3-2/3能量用于细胞内外Na+-K+ 浓度和二亚基组成，亚基120kD，亚基50kD 亚基Asp磷酸化与去磷酸化 1ATP转运3 Na+和2K+ 抑制剂：乌本苷促进：Mg2+和膜脂作用：保持渗透平衡
载体蛋白(carrier proteins)及其功能
与特定溶质分子结合，通过一系列构象变化介导溶质分子的跨膜转运
通透酶，但改变平衡点，加速物质沿自由能减少方向跨膜运动的速率

细胞生物学第四章物质的跨膜运输

一、膜转运蛋白
• 载体蛋白的特点：4个 s 每种载体蛋白对底物都具
有高度选择性，通常只转运一种类型的分子； s 转运过程具有饱和动力学特征； s 可被溶质类似物竞争性地抑制，并可被某种抑制剂非竞争性抑制； s 对pH有依赖性。
一、膜转运蛋白
（二）通道蛋白及其功能 • 通道蛋白（channel protein）：
§3 胞吞作用与胞吐作用
（二、胞吞作用与细胞信号转导）三、胞吐作用 • 胞吐作用（exocytosis）：细胞内合
成的生物大分子（蛋白质、脂质等）和代谢物，先由膜包围成膜泡，膜泡与质膜融合，而将内含物分泌到细胞表面或细胞外的过程。 s 组成型胞吐途径：所有真核细胞都存在的从高尔基体反面管网结构分泌的膜泡向质膜流动并与之融合的稳定过程。 s 调节型胞吐途径：分泌细胞产生的分泌物（如激素、酶等）储存在分泌泡内，当受到细胞外信号刺激时，分泌泡与质膜融合并将内含物释放出去的过程。
1、葡萄糖转运蛋白：是一种载体蛋白，通过构象改变完成葡萄糖的协助扩散；由高至低跨膜转运。
协助扩散
二、小分子物质的跨膜运输类型
2、水孔蛋白：水分子的跨膜通道 • 水分子：不带电荷但具有极性。
可以通过简单扩散——缓慢跨膜转运； • 还可以通过水孔蛋白（为一种通道蛋白）——快速跨膜转运。 • 如唾液和眼泪的形成、肾小管对水的重吸收等，水分子必须借助质膜上大量的水孔蛋白实现快速跨膜转运。
二、小分子物质的跨膜运输类型
• 水孔蛋白（aquaporin，AQP）：为内在膜蛋白，分子量为28KD。由4个亚基组成，每个亚基又都由6个跨膜α螺旋组成。每个亚基单独形成一个供水分子运动的中央孔，孔的直径约0.28nm（稍大于水分子的直径），孔长2nm。

--细胞生物学第五章物质的跨膜运输

所有真核细胞连续分泌过程用于质膜更新（膜脂、膜蛋白、胞外基质组分、营养或信号分子） default pathway：除某些有特殊标志的駐留蛋白和调节型分泌泡外，其余蛋白的转运途径：粗面内质网→高尔基体→分泌泡→细胞表面
●调节型外排途径（regulated exocytosis pathway）
第五章物质的跨膜运输
(transmembrane transport)
物质的跨膜运输是细胞维持正常生命活动的基础之一。
膜转运蛋白与物质的跨膜运输
脂双层的不透性和膜转运蛋白被动运输与主动运输
离子泵和协同转运
P-型离子泵 V-型质子泵和F-型质子泵协同转运离子跨膜转运与膜电位
胞吞作用与胞吐作用
特化的分泌细胞储存——刺激——释放产生的分泌物（如激素、粘液或消化酶）具有共同的分选机制，分选信号存在于蛋白本身，分选主要由高尔基体TGN上的受体类蛋白来决定 ● 膜流：动态过程对质膜更新和维持细胞的生存与生长是必要的 ● 囊泡与靶膜的识别与融合
简单扩散与协助扩散的比较
在动物、植物细胞由载体蛋白介导的协同运输异同点的比较
胞饮作用与吞噬作用受体介导的胞吐作用
ABC超家族
胞吐作用
脂双层的不透性和膜转运蛋白
脂双层的不透性载体蛋白通道蛋白
细胞内外的离子差别分布由2种机制控制： 1、取决于一套特殊的膜转运蛋白的活性 2、取决于质膜本身的脂双层所具有的疏水性特征
膜转运蛋白包括--载体蛋白和通道蛋白：不同的是它们以不同的方式辨别溶质。通道蛋白主要根据溶质的大小和电荷进行辨别；只要通道处于开放状态，那么足够小的和带有适当电荷的分子或离子就能通过。载体蛋白只允许与之结合部位相适合的溶质分子通过，而且每次转运都发生自身构象的改变。

细胞生物学[第五章物质的跨膜运输]课程预习

细胞生物学[第五章物质的跨膜运输]课程预习第五章物质的跨膜运输物质跨膜运输主要有三种方式：(1)被动运输：包括简单扩散和载体介导的协助扩散；两类蛋白负责物质的跨膜转运：载体蛋白和通道蛋白。

(2)主动运输：由ATP直接提供能量(Na+一K+泵，Ca2+泵和质子泵)，由ATP 间接提供能量(协同运输)以及光能驱动三种基本类型。

(3)胞吞作用与胞吐作用：两类胞吞作用(胞饮作用和吞噬作用)；两类胞吐作用(组成型外排与调节型外排)；膜融合与膜泡运输。

一、膜转运蛋白与物质的跨膜运输(一)脂双层的不透性与物质的跨膜运输细胞膜上存在膜转运蛋白(membrane transport proteins)，负责无机离子和水溶性有机小分子的跨膜转运。

膜转运蛋白可分为两类：载体蛋白(carrier proteins)，它既可介导被动运输，又可介导逆浓度或电化学梯度的主动运输。

通道蛋白(channel proteins)，只能介导顺浓度或电化学的被动运输。

1．载体蛋白及其功能载体蛋白是几乎是所有类型的细胞膜上普遍存在的多次跨膜蛋白分子。

载体蛋白又称为通透酶(permease)，因其在细胞膜上有特异性结合位点，可与特异性底物(溶质)结合，一种特异性载体只转运一种类型的分子或离子。

转运过程具有类似于酶与底物作用的饱和动力学曲线。

既可被底物类似物竞争性抑制，又可被微量的某种抑制剂非竞争性抑制以及对pH的依赖性等。

2．通道蛋白及其功能通道蛋白所介导的被动运输不需要与溶质分子结合，横跨膜形成亲水通道，允许适宜大小的分子与带电荷的离子通过。

目前发现的通道蛋白已有100余种。

大多数通道蛋白能够形成与离子转运有关的选择性开关的多次跨膜通道，故又称为离子通道。

离子通道的举例离子通道有两个显著的特征：(1)具有离子选择性：离子通道对被转运的离子的大小与电荷都有高度的选择性，而且转运速率高，可达106个离子／s，其速率是已知任何一种载体蛋白的最快速率的1000倍以上。

细胞生物学-第五章物质的跨膜运输

活通道。
通道蛋白所介导的被动运输不需要与溶质分子结合，它横跨膜形成亲水通道，允许适宜大小的分子和带电荷的离子通过。目前发现的通道蛋白已有50多种，主要是离子通道蛋白
Ion Channels
----or----
1、配体门通道(ligand gated channel)
特点：受体与细胞外的配体结合，引起门通道蛋白发生构象变化， “门”打开。又称离子通道型受体。可分为阳离子通道，如乙酰胆碱、谷氨酸和五羟色胺受体，和阴离子通道，如甘氨酸和γ－氨基丁酸受体。 Ach受体是由4种不同的亚单位组成的5聚体蛋白质，形成一个结构为α2βγδ的梅花状通道样结构，其中的两个α亚单位是同两分子Ach相结合的部位。
个磷酸基团转移到钠钾泵的一个天冬氨酸残基上，导致构
象变化），所以这类离子泵叫做P-type。 Na+-K+泵的作用： 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； ③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。
（二）、钙离子泵
Na+、而与K+结合。K+与磷酸化酶结合后促使酶去磷酸化，酶的构象恢复
原状，于是与K+ 结合的部位转向膜内侧，K+ 与酶的亲和力降低，使K+在膜内被释放，而又与Na+结合。其总的结果是每一循环消耗一个ATP；转运出三个Na+，转进两个K+。
钠钾泵对离子的转运循环依赖自磷酸化过程（ATP上的一
③肌肉细胞膜的去极化， ④肌肉细胞去极化又引起肌浆网上的Ca2+ 通道开放。又使膜上的电压闸门Na+ Ca2+ 从肌浆网内流入细胞更多的涌入，进一步促质，细胞质内Ca2+ 浓度急进膜的去极化，扩展到剧升高，肌原纤维收缩。

细胞生物学第四章细胞膜及物质的跨膜运输

0.23 0.7 1.5 1.5-4 3.2
(一) 膜脂生物膜上的脂类统称膜脂。
磷脂膜脂胆固醇
糖脂
均为“双亲性分子”(★★)
既有亲水性一端，又有疏水性一端的分子。
1、磷脂的类型
X
极
磷脂酰胆碱（卵磷脂）
性头
磷磷脂酰乙醇胺（脑磷脂）
部（
脂磷脂酰丝氨酸
亲水性
鞘磷脂
）
非
极
性
尾
鞘
部（
（一）吞噬作用
※指细胞内吞较大的固体颗粒或分子复合物的过程，
如细菌、细胞碎片、无机尘粒等。
※吞噬作用形成的囊泡称吞噬体。
※是原生动物获取营养的重要方式。 ※在高等动物和人类是机体免疫系统的重要功能
（如巨噬细胞等）。
（二）胞饮作用
※是指细胞内吞液体或小溶质分子的活动。 ※胞饮形成的囊泡称胞饮体。
※大多数细胞具有胞饮作用。
ATP
Na+
细胞外
Na+
小亚基小亚基小亚基
Na+
Na+ Na+
细胞内
K+ K+
K+
浓钾结合部位度
梯度 30 倍
ADP+Pi
K+
K+
K+
K+
K+ K+
K+
K+
K+
K+
K+ K+
K+ K+
K+
K+
K+
K+
K+
K+ K+

细胞生物学 5.第五章物质的跨膜运输与信号转导

图5-1 不同物质透过人工脂双层的能力
图5-6 钾电位门通道
图5-13 吞噬作用图5-14胞饮作用
图5-15外排作用
图5-19化学通信的类型
图5-21细胞间隙连接
图5-23 鸟苷酸环化酶
图5-24 NO的作用机制三、膜表面受体介导的信号转导
图5-25 膜表面受体主要有三类
图5-26 离子通道型受体
5-29 G蛋白耦联型受体为7次跨膜蛋白
图5-30 腺苷酸环化酶
Protein Kinase A，PKA）：由两个催化亚基和两个调节亚基，在没有cAMP时，以钝化复合体形式存在。

调节亚基结合，改变调节亚基构象，使调节亚基和催化亚基解离，释放
图5-31 蛋白激酶A
图5-33 Gs调节模型
cAMP信号途径的反应速度不同，在肌肉细胞
启动糖原降解为葡糖1-磷酸（图5-34），而抑制糖原的合成。

在某些分泌细
图5-34 cAMP信号与糖原降解图5-35 cAMP信号与基因表达
图5-38 IP3和DG的作用
与内质网上的IP3配体门钙通道结合，开启钙通道，使胞内
图5-39 Ca2+信号的消除
图5-41 受体酪氨酸激酶的二聚化和自磷酸化
图5-44 IRS。

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3、协助扩散：又称易化扩散，是物质由高浓度到低浓度的一种穿膜运输方式，它不消耗细胞的代谢能，但需要专一性的跨膜蛋白的帮助
a.闸门通道蛋白介导的协助扩散
* 电压闸门通道：只有当膜电位发生变化时，闸门才开启的离子通道（例：Na+通道、Ca2+通道）。
* 配体闸门通道：配体与通道蛋白上的受体结合，引起通道蛋白构象发生变化，使闸门开放。
合位点；绝大多数还具有2个起调节作用的小的β亚基。 1、Na+—K+泵
（1）、Na+—K+泵的结构与运转机制（2）、Na+—K+泵主要生理功能：
①维持细胞膜点位
②维持动物细胞渗透平衡
③吸收营养
2、Ca2+泵及其他P型泵
（1）、Ca2+泵的结构与功能（2）、P型H+ 泵
（二）、V型质子泵和F型质子泵：V型质子泵广泛存在于动
细胞生物学第五章物质的跨膜运输
制作人：15级生科二班
罗亚林孔令陶冯彩云李发贵李泽文丁谷木王祥星
第一节膜转运蛋白与物质的跨膜运输
1.脂双层的不透性和膜转运蛋白 2.被动运输和主动运输
第二节离子泵和协同转运
1.P-型离子泵 2.V-型质子泵和F-型质子泵 3.ABC超家族 4.协同转运 5.离子跨膜转运和膜电位
过程：RER上合成分泌蛋白－高尔基复合体上加工－分泌囊泡－与膜结合，释放到膜外胞吐作用分为两种途径：组成型分泌途径（几乎存在于所有细胞中）、调节分泌途径（只存在于某些特化的分泌细胞）
• 2、耦联转运蛋白：耦联转运蛋白介导各种离子和分子的跨膜运动。
• 这类转运蛋白包括两种基本类型：通向协同转运蛋白和反向协同转运蛋白。
• 3、光驱动泵：主要发现于细菌细胞，对溶质的主动运输与光能的输入想耦联。
第二节离子泵和协同转运
（一）P型泵：所有P型泵都有2个独立的α催化亚基，具有ATP结
（一）被动运输：物质由高浓度一侧通过膜到低浓度一侧而不消耗代谢能的一种运输方式。
• 1、简单扩散：物质顺浓度梯度从膜的一侧运送到另一侧，既不需要消耗能量，也无需专一性蛋白做载体（疏水（脂溶性）非极性小分子、不带电的极性小分子）
• 2、水孔蛋白：水分子的跨膜通道水分子不带电荷但具有极性，尽管它可以通过简单扩散的方式缓慢通过双脂层，但对于某些组织来说，水分子就必须借助质膜上的大量水孔蛋白以实现快速跨膜转运。此外，有些水孔蛋白还在植物逆境应答如抗旱性中起重要作用。
第三节胞吞作用与胞吐作用
1.胞饮作用与吞噬作用 2.受体介导的胞吞作用 3.胞吐作用
第一节膜转运蛋白与物质的跨膜运输 1.脂双层的不透性和膜转运蛋白
细胞内外的离子差别分布的两种调控机制： • 一是取决与一套特殊的膜转运蛋白的活性。 • 二是取决于质膜本身的脂双层所具有的疏水性特征。
膜转运蛋白：
*压力激活通道：受压力调控，如听觉毛细胞离子通道。
b.载体蛋白介导的协助扩散
在膜的一侧，溶质分子与载体蛋白上专一的结合位点结合，载体蛋白构象发生变化，将溶质分子运至膜的另一侧，载体蛋白与溶质分离后，又恢复到原来的构象（例：葡萄糖、氨基酸、核苷酸）
C.特点（1）饱和性
（2）高度选择性（3）蛋白质变性剂对膜转运蛋白有抑制作用
载体蛋白：
1.载体蛋白几乎存在所有类型的生物膜上，属于多次跨膜蛋白。 2.不同部位的生物膜往往含有各自功能相关的不同载体蛋白。载体蛋白具有特异性结合位点，所以每种载体蛋白对底物具有高度选择性，通常只能转运一种类型的分子； 4.转运过程具有类似于酶与底物作用的饱和动力学特征； 5.既可被底物类似物竞争性地抑制，又可被某种抑制剂非竞争性抑制以及对pH有依赖性等，因此有人将载体蛋白称为通透酶。
特点：不与细胞质内其他结构直接接触和混合囊泡只与特定膜融合，直接转运消耗代谢能。
基本形式：胞吞作用、胞吐作用
（一）胞吞作用：又称入胞作用，指通过细胞膜的变形运动，将细胞分外大分子或颗粒物质包裹成膜泡运进细胞的过程。胞吞作用主要分为两类：
1.吞噬作用：摄入大的颗粒，如细菌和细胞碎片。原生动物摄食方式，哺乳动物只有少数特化的细胞，如巨噬细胞等才有摄入和消化大颗粒的吞噬作用。
（二）主动运输：物质由低浓度的一侧通过膜到高浓度的一侧，同时消耗代谢能的一种物质运输方式。在运输过程中，需要载体蛋白的参与。
• 根据能量来源的不同，可将主动运输分为：由ATP直接提供能量、简介提供能量以及光驱动泵三种基本类型。
• 1、ATP驱动泵是ATP酶直接利用水解ATP提供的能量，实现离子或小分子逆浓度梯度或提供动力，间接消耗ATP，同时也需要膜上的特异性载体参与。
同向协同运输：Na+与葡萄糖反向协同运输：Na+与H+
（五）离子跨膜转运和膜电位
第三节胞吞作用与胞吐作用
膜泡运输：细胞在转运大分子和颗粒物质的过程中，物质被包裹在膜脂双分子层围成的囊泡中，通过囊泡与细胞膜的融合进行转运，这种运输方式称为膜泡运输。
通道蛋白：
提供亲水通道。目前已发现100多种，几乎都是离子通道，具有离子选择性和门控性，主要有3类：电位闸门通道、配体闸门通道、机械闸门通道。只参与被动运输。
2.被动运输和主动运输
细胞膜的物质运输方式：（１）小分子物质和离子的跨膜运输
（被动运输、主动运输）（２）大分子和颗粒物质的膜泡运输
（胞吞作用、胞吐作用）
物细胞的胞内体膜、溶酶体膜，破骨细胞核某些肾小管细胞的质膜，以及植物、酵母及其它真菌细胞的液泡膜上。
（三）、ABC超家族：ABC超家族也是一类ATP驱动泵，又叫ABC转运蛋白。
ABC转运蛋白与疾病：在正常生理条件下，ABC转运蛋白是细菌质膜上糖、氨基酸、磷脂和肽的转
运蛋白，是哺乳类细胞质膜上磷脂、亲脂性药物、胆固醇和其他小分子的转运蛋白。
2.胞饮作用：摄入液体和溶质分子进入细胞的过程。大多数细胞都具有胞饮作用。
（二）受体介导的胞吞作用：有一些物质的内吞，首先与细胞膜上的受体结合，然后细胞膜内陷形成有被小窝，继而形成有被小泡，这种内吞方式称为受体介导的胞吞作用。
（二）胞吐作用：又称出胞作用，指将细胞内的分泌物质、未分解物质等，通过膜泡转运至细胞膜与之融合，将膜泡内物质排出细胞外的过程。