物质的跨膜运输(小分子)

特点 ✓ 具有载体和酶的双重作用 ✓ 具有专一性。如钙泵、氢泵、钠钾泵
①Ｎa＋ -Ｋ＋ -ATP酶（Ｎa＋-Ｋ＋泵）
载体（四聚体）： β小亚基，糖蛋白，分子量５万。 α大亚基，多次跨膜蛋白，分子量12万
1、结合Na+
Na+ 结合位点 （高亲和力）
2、A sp磷酸化 E1
Na+ 结合位点 （低亲和力）
㈠持续通道 ㈡配体闸门通道 ㈢电压闸门通道
+++
+-
+ +
++
电化学梯度
---
--
极化膜
+ + + --+
++
电化学梯度
---
--
去极化膜
㈡载体蛋白介导的被wenku.baidu.com运输（易化扩散）
⑴定义：在特异性的载体蛋白介导下，各种极性分 子和无机离子顺电化学梯度的跨膜转运。不消耗 细胞的代谢能，属于被动运输。
⑵特点：
主动运输： 特点：物质逆浓度或电化学梯度的跨膜转运；
需要膜特异性载体蛋白介导； 需消耗能量(直接水解ATP或来自离子电化学 梯度提供能量)
一、膜的选择性通透和简单扩散
细胞膜是选择性半透膜
气体
疏水分子 小的极性分子 大的极性分子
带电分子
苯
酒精
葡萄糖
氨基酸
简单扩散（simple diffussion）
进行物质转运，既介导被动运输又介导主动运输。 ✓ 通道蛋白：在膜上形成亲水孔道，贯穿脂双层，
介导特定离子转运，仅介导被动运输。
载体蛋白(carrier protein)：是一类运输蛋白，跨膜 蛋白，能与特异性分子或离子等结合通过改变自 身构象使溶质穿过膜。
载体蛋白结构上具有①特异性(特异结合位点)，
物质的跨膜运输(小分子)
小分子物质和离子的穿膜运输方式： 被动运输、主动运输
被动运输： 特点：物质顺浓度或电化学梯度的跨膜转运；
不需要消耗细胞代谢能量。 若被转运溶质不带电荷，膜两侧的浓度梯度 决定溶质的转运方向----顺浓度梯度 若被转运溶质带电荷，跨膜物质浓度梯度及 电位梯度的总和构成的电化学梯度决定溶质转运 方向----顺电化学梯度 方式： 简单扩散（被动扩散、自由扩散、单纯扩散） 离子通道扩散 易化扩散（被动转运）
允许某种离子快速跨膜转运。如乙酰胆碱受体是 典型的配体门控通道。
四种亚单位构成 的五聚体，形成 梅花状通道
高浓度
配体
低浓度
⑵电压门控通道
✓ 跨膜电位的改变诱发通道蛋白构象变化，使通道 开放，离子顺电化学浓度梯度自由扩散通过细胞 膜。
✓ 通道开放时间只有几毫秒，随即迅速自发关闭。
✓ 电压门控通道主要存在于可兴奋细胞，如神经元、 肌细胞及腺上皮细胞等。
㈢载体蛋白介导的主动运输 在生理条件下，细胞内外许多物质浓度存在
很大差异，如细胞内K＋浓度约为细胞外K＋浓度 的20倍。机体是如何维持细胞内外物质浓度差异 的呢？----主动运输维持细胞内外物质浓度差。
主动运输类型： ATP直接提供能量（ATP驱动泵） ATP间接提供能量
1、离子泵直接水解ATP进行主动运输
1、概念：小分子物质通过膜由高浓度侧 向低浓度侧扩散的现象。
浓度梯度
2、特点：
⑴不消耗细胞代谢能（所需能量来源于高浓度本身所具势能）
⑵顺浓度梯度，不需要膜蛋白协助；
⑶运输速度取决于分子的大小和脂溶性。且与溶质浓度差成正 比。（一般说，分子量越小脂溶性越强，通过速率越快。）
3、条件
⑴溶质在膜两侧保持一定的浓度差
其上结合点，能与某一种物质进行暂时性的、可
逆的结合和分离。②可变性(构象变化影响亲和 力改变)。③饱和性。
易化 扩散 机制
通道蛋白：运输蛋白，跨膜蛋白，蛋白形成一种充 满水溶液的亲水通道，贯穿脂双层。
通道蛋白结构上具有①特异性，一种通道蛋白只 允许某一种离子或一类离子通过。钠②\氢可反变向转性运体(构象 变化影响通道开闭)。
例：神经肌肉接头处神经冲动的传导引起肌肉 收缩活动过程：
1、电压门 控Ca2+通道
2、乙酰 胆碱受体
3、电压门 控Na+通道
突触小泡
4、电压门控 Ca2+通道
①当神经冲动传至神经末梢时,引起细胞膜去极化,导致细胞膜上的Ca2+通道瞬 时开放,大量的Ca2+从开放的通道涌入细胞内,引起神经末梢内突触小泡的乙酰 胆碱释放至突触间隙内;②释放的乙酰胆碱与突触后肌细胞膜上的乙酰胆碱受体 结合,促使其开放一阳离子通道, Na+ 流入肌细胞,引起细胞膜局部去极化;③肌 细胞膜去极化使电压闸门Na+ 离子通道短暂开放,大量Na+ 流入肌细胞,进一步去 极化至形成一去极化波;④肌细胞膜广泛去极化,使肌浆网上的Ca2+通道开放, Ca2+流入细胞质, Ca2+增加引起细胞内肌原纤维收缩.
✓ 具有选择性、特异性
✓ 具有饱和性
✓ 存在最大转运速度，转运速率远高于简单扩散， 低于离子通道扩散
✓ 可被竞争性抑制剂阻断、也可被非竞争性抑制剂 破坏。
如：人的红细胞膜 上葡萄糖载体蛋白， 载体为12次跨膜α 螺旋
（5万、5%、180个分子）
分布:
多数细胞:细胞外 肝细胞:细胞内
细胞内 细胞外
葡萄糖载体 蛋白
⑶应力激活通道
✓ 通道蛋白受应力作用，引起构象改变而开启“闸 门”，离子通过亲水通道进入细胞，引起膜电位 变化，产生电信号。
✓ 如内耳毛细胞感受声波震动
一些离子通道是持续开放的（如K+漏通道、 水通道），但绝大多数离子通道的开放是 受“闸门”控制，开放时间短暂，只有几 毫秒，随即关闭和。
离子通道的开放和关闭是连续相继的过程， 其开放和关闭快速切换，以调节细胞的活 动。
⑵溶质必须能透过膜
4、运输对象：
疏水（脂溶性）非极性小分子（O2、N2、苯）； 不带电的极性小分子（H2O、CO2、乙醇、甘油、尿素）
二、膜转运蛋白介导的运输
膜转运蛋白定义：是指细胞膜上负责转运不能通 过简单扩散穿膜物质的蛋白质。都是跨膜蛋白。
类型： ✓ 载体蛋白：与特定溶质分子结合，通过构象改变
载体蛋白既介导被动运输，也介导主动运输； 通道蛋白只介导被动运输。
㈠离子通道高效转运各种离子
1、离子通道的特点 ✓ 介导被动运输 ✓ 对离子有高度选择性 ✓ 转运速率高 ✓ 多数不持续开放，受“闸门”控制
2、门控通道的类型 ✓ 配体门控通道 ✓ 电压门控通道 ✓ 应力激活通道
⑴配体门控通道 ✓ 离子通道型受体 ✓ 与胞外特定配体结合后构象改变，“闸门”打开，