小分子物质的跨膜运输-细胞生物学-课件1-09
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
离子梯度驱动力—偶联载体
3. 参与形成内负外正的膜电位
3个Na+出、2个K+入
小肠上皮细胞底侧面Na+- K+泵的作用
肠腔 主动运输蛋白(偶联载体)
上皮下 组织间隙
Na+- K+泵
被动运输蛋白
The Nobel Prize in Chemistry 1997
"for the first discovery of an ion-transporting enzyme, Na+, K+ -ATPase" "for their discoveries concerning the function of single ion channels in cells"
肌肉细胞
突触小泡
乙酰胆碱（神经递质） 下图:激活状态
乙酰胆碱受体（通道蛋白）
The Nobel Prize in Chemistry 2003
"for discoveries concerning channels in cell membranes" "for structural and mechanistic studies of ion channels" "for the discovery of water channels"
酶,能将ATP水解成ADP / 一个小的糖蛋白 (功能未明)。 • 催化亚基的胞质面有Na+和ATP结合位点, 外表面有 K+结合位点。 • 整个分子能可逆地磷酸化和去磷酸化
作用: Na+ -K+泵 既可以作为ATP酶水解ATP，又能够
作为载体蛋白运输Na+和K+ ，两个作用过程紧密偶联。
每水解1分子ATP, 泵出3个Na+, 泵入2个K+。
载体蛋白
Protéines porteuses
运输原理 与所运物质结合,然后 自身构象改变将物质 在膜另一侧释放。
通道蛋白
Protéines canalaires
形成跨膜的充水通道 让所运物质通过。
运输特点
主动或被动运输，与 被动运输，与所运物质 所运物质互相作用较强， 互相作用较弱，运输速度 运输速度较慢。 较快。 离子、氨基酸、 单糖、核苷酸等 各种离子、水
• 提供K+自由跨膜的途径，造成膜静息电位（-70mV）。
• • 使K+能被固有阴离子吸引于胞内，然后在Na+- K+泵作用下 维持在胞内的高浓度。 存在于所有细胞膜上，不需要特异刺激就可打开。
跨膜运输
5. 乙酰胆碱受体与神经肌接头（运动
神经元与骨骼肌之间的特化突触）的化学-
电信号转换
神经细胞
上图:静息状态
小肠上皮细胞的吸收功能依靠两类不同的载体蛋白
小肠上皮细胞顶面Na+驱动的同向偶联葡萄糖运输载体
肠腔
主动运输
小肠 上皮 细胞
上皮下的 组织间隙
被动运输
小肠上皮细胞底侧面不依赖Na+的葡萄糖单一运输载体
三、ATP驱动泵
la pompe entraî e par l’ATP né
1. Na+-K+泵
2. Ca
第一节 跨膜运输的原理 第二节 载体蛋白介导的运输 第三节 通道蛋白介导的运输 第四节 离子导体（略）
如果膜是单纯的脂双层……
可以经膜运输的只是很少几
种物质,这些物质的性质是?
能通透的
♦疏水的（脂溶性）小分子， 疏水分子 如O2、N2、CO2、苯。 不带电极性 不带电的极性小分子， 小分子 如水、乙醇、尿素、 不带电极性 甘油等。 较大分子
一、单纯扩散
能进行单纯扩散的物质:
疏水的小分子
疏水分子 不带电极性 小分子 不带电极性 较大分子 离子
不带电的极性小分子
不需要膜蛋白的作用而
自由透过生物膜的脂双层， 这种跨膜运输形式称为 单纯扩散。
人工合成的脂双层
二、膜蛋白介导的物质运输
对于生物膜来说，
人工脂双层
真正细胞膜
• 各种极性分子、带电离子都可以跨越脂双层。
2+泵
（略）
3. H+泵 （略）
• 许多载体蛋白依赖Na+离子梯度驱
动力完成主动运输, 那么Na+离子梯度
又是如何建立起来并得到维持的呢?
• Na+离子不停地进入细胞,怎样把它们送回细胞 外呢?
Na+ -K+泵
细胞能量1/3~2/3耗费于此!
存在于几乎所有动物细胞膜上, 利用ATP水 解供应能量, 建立和维持细胞内外的Na+梯 度。又称Na+ -K+ ATP酶。
一、载体蛋白介导运输的原理和特点
原理: 载体蛋白经历一次构象变化，先后交替地
把所运物质与之结合的位点暴露于膜的两侧，从
而完成运输。
一、载体蛋白介导运输的原理和特点
特点： 1.与酶-底物反应类似
与所运输物质有特异的结合位点，但不改变其性质。
一、载体蛋白介导运输的原理和特点
特点： 2.多种运输方式
本章重点
基本概念（2）
• 在跨膜运输中, 被动运输指不需能量的运输, 等于 易化扩散,即膜运输蛋白帮助所运物质顺其电化学梯 度跨越过膜。进行被动运输是所有的通道蛋白和一部 分载体蛋白。
• 主动运输指需消耗能量的运输，即膜运输蛋白将所 运物质逆其电化学梯度泵运过膜。只有载体蛋白能进 行主动运输。它们偶联的能量来源有3种：离子梯度 驱动力、ATP驱动力、光驱动力。
2. Na+通道与动作电位（略）
3. K+通道与动作电位（略）
4. Ca 2+通道与动作电位（略）
5. 乙酰胆碱受体与神经肌接头的化学-电
信号转换（信号分子）
6. 其它（水通道）
1. K+通道与静息电位
膜电位(内负外正)是由膜两侧电荷差异形成的， 主要由离子被动运输造成，其中K+的跨膜电 化学梯度是决定因素。
所运物质
本章重点
载体介导运输举例（1）
• Na+驱动的同向运输载体运输葡萄糖的机理是：
载体蛋白的结合位点先向胞外侧开放，葡萄糖和Na+ 结合于各自位点。然后载体经历了构象变化，结合位 点向胞质侧开放，葡萄糖和Na+离开各自位点，由此 两者被运入细胞. • 葡萄糖经历主动运输,能量来自Na+梯度驱动力.
运物质主要是离子（ Na+ 、K+ 、Ca 2+ ）和
水。不需要消耗能量，被动运输物质。
一、通道蛋白介导运输的原理和特点
与简单充水孔道不同：
1. 离子选择性：种类、大小 2. 门控性：开关
特点：
1. 被动运输
2. 速率很高
3. 受调控：跨膜电压、机械刺激、信号分子
二、几种通道蛋白
1. K+通道与静息电位（跨膜电压）
Jens C. Skou Denmark
Bert Sakmann Federal Republic Germany of
第三节 通道蛋白介导的运输
一、原理和特点
二、几种通道蛋白及其功能
三、神经肌肉传导中的通道激活（略）
一、通道蛋白介导运输的原理和特点
原理：
通道蛋白（离子通道）形成贯穿膜层的充水
孔道，让所运物质顺其电化学梯度通过。所
Na+
胞外侧
- 胞外侧 K+ 胞质侧 泵 作 胞质侧 用 1. 细胞内的Na+结合至催化亚基 机 制 2. ATP水解成ADP, 催化亚基被磷酸化。
3. 催化亚基构象变化, Na+被运出细胞。
Na+ 5. 催化亚基去磷酸化 K+ 6. 催化亚基构象恢复, K +被运入细胞。 泵 胞外侧 作 用 机 制
1. 离子梯度驱动力—偶联载体 通过偶联运输使一种物质的“下坡” 带动另一种物质的“上 坡”
2. ATP驱动泵: ATP水解提供能量
二、偶联载体 transporteurs couplé s
进行偶联运输的载体蛋白称为偶联载体，特点 是利用一种物质的电化学梯度中储存的能量来 运输另一种物质。 1. Na+驱动的同向运输载体
4. 细胞外的K +结合至催化亚基
胞质侧
Na+ K+ 泵 作 用 机 制
胞外侧
胞质侧 跨膜运输
Na+ -K+泵 作用的直接效应
• 建立和维持 细胞外高钠、细胞内高钾
的特殊离子梯度
Na+ -K+泵 作用的间接效应
通过维持Na+梯度
1. 维持渗透压平衡, 调节细胞容积。
使细胞内外离子的数量平衡
2. 保证一些物质的主动运输所需能量
单一运输
同向运输
反向运输
偶联运输
载 体 蛋白运 输 的 几 种 形 式
葡萄糖单一运输方式 被动运输 (大多数细胞从细胞外 摄取葡萄糖的方式)
葡萄糖同向运输方式 主动运输
（肠道、肾脏上皮细胞）
载体蛋白介导的被动运输
浓度梯度
不需要能量，顺物质的化学浓度梯度运输。
载体蛋白介导的主动运输
电化学梯度
偶联载体 ATP驱动泵 光驱动泵 载体蛋白与一种能源相连，能源形式 :
这些物质由特殊的膜蛋白运输，称为膜运输蛋白。
第一节 跨膜运输的原理
Principles du transport membranaire
一、单纯扩散
diffusion simple
二、膜蛋白介导的运输
transport aux dé pends des proté ines membranaires
Na+ ATP给我力量 K+
泵
问题：为什么Na+ -K+泵 又叫 Na+ -K+ATP酶
3个Na+出细胞
细胞能量1/3~2/3耗费于此! 分布于所有动物细胞膜上。
Na+ 电化学梯度
钠-钾离子泵吸钾排钠
K+ 电化学梯度
逆电化学梯度运输!
2个K+入细胞
Na+ -K+泵 组成和作用
组成: 一个大的多次跨膜蛋白,为催化亚基,自身是ATP
gradient é lectrochimique
电化学梯度(浓度差和电位差)与运输方向
1、被动运输
所运物质若不带电, 顺其化学梯度运输。 所运物质若带电, 顺其电化学梯度运输。
2、主动运输
逆着所运物质的电化学梯度(“泵”)
第二节 载体蛋白介导的运输
一、原理和特点
二、偶联载体
三、ATP 驱动泵 四、运输蛋白超级家族（略）
•所以，葡萄糖、氨基酸、核苷酸、离子都能实现 跨膜运输（顺着或逆着其浓度梯度）。
•这些运输由膜蛋白介导，这些膜蛋白被称为膜运输蛋白。
分布于各种膜上的运输蛋白 （把守细胞城的城门）
每种运输蛋白只运输某一特定物质
什么样的膜蛋白能执行运输蛋白的功能？
1
2
3
4
wenku.baidu.com
5
6
7
－－多次穿膜的跨膜蛋白
膜运输蛋白的分类
2. H+驱动的同向运输载体 (略)
3. Na+驱动的反向运输载体 (略)
4. 载体蛋白的不对称分布与上皮细胞的吸收
功能
小肠上皮细胞依靠Na+驱动的同向运输载体 跨膜运输 摄入葡萄糖
构象A:结合位点向胞外侧开放, 葡萄糖和Na+结合于各自位点. Na+顺其电化学梯度
糖逆其电化学梯度
构象B:载体经历构象变化,结 合位点向胞质侧开放,葡萄糖 和Na+离开各自位点,由此两 者被运入细胞. 糖经历主动运 输,能量来自Na+梯度.
所运物质
主动运输和被动运输
transport actif et transport passif
被运输物质
通道蛋白
载体蛋白
浓度梯度
单纯扩散
被动运输
主动运输
1.被动运输 不需能量/所有通道蛋白,一部分载体蛋白
帮助所运物质顺其电化学梯度跨越过膜＝下坡
2、主动运输 需消耗能量/载体蛋白
将所运物质逆其电化学梯度泵运过膜＝上坡
钾离子浓度： 膜内比膜外 高10~20倍! 钙离子浓度： 膜外是膜内的 10000倍！
Na+:细胞外>细胞内
K+:细胞外<细胞内
膜两侧奇特的 离子分布
细胞内外、细胞器内外的分子组成截然不同
第九章 小分子物质的跨膜运输
Transport membranaire des petites molécules
不能通透的
离子
♦不带电荷的较大极性分子， 如葡萄糖、氨基酸等。 ♦离子。 人工合成的脂双层
物质的通透性主要取决于分子的大小、分子的极性、 是否带电荷。
生物膜能选择性地允许多种物质通过
葡萄糖：细胞的能量来源、多糖的原料 氨基酸：细胞的能量来源、蛋白质的原料 离子：渗透压、酸碱度、膜的电性质、酶 核苷酸：细胞的能量来源、核酸的原料
载体蛋白
通道蛋白
膜运输蛋白
运输原理
载体蛋白
与所运物质结合,然后 自身构象改变将物质 在膜另一侧释放。
通道蛋白
形成跨膜的充水通道 让所运物质通过。
运输特点
主动或被动运输，与 被动运输，与 所运物质互相作用较强， 所运物质互相作用较弱， 运输速度较慢 运输速度较快 离子、氨基酸、 单糖、核苷酸等 各种离子、水
发现K+通道结构
发现水通道
6.水通道
水孔蛋白
快速运输水的通道蛋白，多分布于肾脏、大脑、晶状体。
肾小管
水孔蛋白 （水通道）
血管加压素
水 孔 蛋 白 （水通道）
哺乳动物肾脏对尿液的重吸收
水孔蛋白 （水通道）
水 孔 蛋 白 （水通道）
哺乳动物肾脏对尿液的重吸收
动画
本章重点
基本概念（1）
• 疏水分子(如脂类)和少量不带电极性小分子(如 乙醇)可以自由扩散通过脂双层, 但是机体所需营 养物质小分子如葡萄糖、氨基酸、核苷酸和无机 离子都由膜蛋白介导跨膜运输。 • 执行跨膜运输的膜蛋白叫作膜运输蛋白，分成载 体和通道两类。它们在运输机理、特点和对象上 都不同。
3. 参与形成内负外正的膜电位
3个Na+出、2个K+入
小肠上皮细胞底侧面Na+- K+泵的作用
肠腔 主动运输蛋白(偶联载体)
上皮下 组织间隙
Na+- K+泵
被动运输蛋白
The Nobel Prize in Chemistry 1997
"for the first discovery of an ion-transporting enzyme, Na+, K+ -ATPase" "for their discoveries concerning the function of single ion channels in cells"
肌肉细胞
突触小泡
乙酰胆碱（神经递质） 下图:激活状态
乙酰胆碱受体（通道蛋白）
The Nobel Prize in Chemistry 2003
"for discoveries concerning channels in cell membranes" "for structural and mechanistic studies of ion channels" "for the discovery of water channels"
酶,能将ATP水解成ADP / 一个小的糖蛋白 (功能未明)。 • 催化亚基的胞质面有Na+和ATP结合位点, 外表面有 K+结合位点。 • 整个分子能可逆地磷酸化和去磷酸化
作用: Na+ -K+泵 既可以作为ATP酶水解ATP，又能够
作为载体蛋白运输Na+和K+ ，两个作用过程紧密偶联。
每水解1分子ATP, 泵出3个Na+, 泵入2个K+。
载体蛋白
Protéines porteuses
运输原理 与所运物质结合,然后 自身构象改变将物质 在膜另一侧释放。
通道蛋白
Protéines canalaires
形成跨膜的充水通道 让所运物质通过。
运输特点
主动或被动运输，与 被动运输，与所运物质 所运物质互相作用较强， 互相作用较弱，运输速度 运输速度较慢。 较快。 离子、氨基酸、 单糖、核苷酸等 各种离子、水
• 提供K+自由跨膜的途径，造成膜静息电位（-70mV）。
• • 使K+能被固有阴离子吸引于胞内，然后在Na+- K+泵作用下 维持在胞内的高浓度。 存在于所有细胞膜上，不需要特异刺激就可打开。
跨膜运输
5. 乙酰胆碱受体与神经肌接头（运动
神经元与骨骼肌之间的特化突触）的化学-
电信号转换
神经细胞
上图:静息状态
小肠上皮细胞的吸收功能依靠两类不同的载体蛋白
小肠上皮细胞顶面Na+驱动的同向偶联葡萄糖运输载体
肠腔
主动运输
小肠 上皮 细胞
上皮下的 组织间隙
被动运输
小肠上皮细胞底侧面不依赖Na+的葡萄糖单一运输载体
三、ATP驱动泵
la pompe entraî e par l’ATP né
1. Na+-K+泵
2. Ca
第一节 跨膜运输的原理 第二节 载体蛋白介导的运输 第三节 通道蛋白介导的运输 第四节 离子导体（略）
如果膜是单纯的脂双层……
可以经膜运输的只是很少几
种物质,这些物质的性质是?
能通透的
♦疏水的（脂溶性）小分子， 疏水分子 如O2、N2、CO2、苯。 不带电极性 不带电的极性小分子， 小分子 如水、乙醇、尿素、 不带电极性 甘油等。 较大分子
一、单纯扩散
能进行单纯扩散的物质:
疏水的小分子
疏水分子 不带电极性 小分子 不带电极性 较大分子 离子
不带电的极性小分子
不需要膜蛋白的作用而
自由透过生物膜的脂双层， 这种跨膜运输形式称为 单纯扩散。
人工合成的脂双层
二、膜蛋白介导的物质运输
对于生物膜来说，
人工脂双层
真正细胞膜
• 各种极性分子、带电离子都可以跨越脂双层。
2+泵
（略）
3. H+泵 （略）
• 许多载体蛋白依赖Na+离子梯度驱
动力完成主动运输, 那么Na+离子梯度
又是如何建立起来并得到维持的呢?
• Na+离子不停地进入细胞,怎样把它们送回细胞 外呢?
Na+ -K+泵
细胞能量1/3~2/3耗费于此!
存在于几乎所有动物细胞膜上, 利用ATP水 解供应能量, 建立和维持细胞内外的Na+梯 度。又称Na+ -K+ ATP酶。
一、载体蛋白介导运输的原理和特点
原理: 载体蛋白经历一次构象变化，先后交替地
把所运物质与之结合的位点暴露于膜的两侧，从
而完成运输。
一、载体蛋白介导运输的原理和特点
特点： 1.与酶-底物反应类似
与所运输物质有特异的结合位点，但不改变其性质。
一、载体蛋白介导运输的原理和特点
特点： 2.多种运输方式
本章重点
基本概念（2）
• 在跨膜运输中, 被动运输指不需能量的运输, 等于 易化扩散,即膜运输蛋白帮助所运物质顺其电化学梯 度跨越过膜。进行被动运输是所有的通道蛋白和一部 分载体蛋白。
• 主动运输指需消耗能量的运输，即膜运输蛋白将所 运物质逆其电化学梯度泵运过膜。只有载体蛋白能进 行主动运输。它们偶联的能量来源有3种：离子梯度 驱动力、ATP驱动力、光驱动力。
2. Na+通道与动作电位（略）
3. K+通道与动作电位（略）
4. Ca 2+通道与动作电位（略）
5. 乙酰胆碱受体与神经肌接头的化学-电
信号转换（信号分子）
6. 其它（水通道）
1. K+通道与静息电位
膜电位(内负外正)是由膜两侧电荷差异形成的， 主要由离子被动运输造成，其中K+的跨膜电 化学梯度是决定因素。
所运物质
本章重点
载体介导运输举例（1）
• Na+驱动的同向运输载体运输葡萄糖的机理是：
载体蛋白的结合位点先向胞外侧开放，葡萄糖和Na+ 结合于各自位点。然后载体经历了构象变化，结合位 点向胞质侧开放，葡萄糖和Na+离开各自位点，由此 两者被运入细胞. • 葡萄糖经历主动运输,能量来自Na+梯度驱动力.
运物质主要是离子（ Na+ 、K+ 、Ca 2+ ）和
水。不需要消耗能量，被动运输物质。
一、通道蛋白介导运输的原理和特点
与简单充水孔道不同：
1. 离子选择性：种类、大小 2. 门控性：开关
特点：
1. 被动运输
2. 速率很高
3. 受调控：跨膜电压、机械刺激、信号分子
二、几种通道蛋白
1. K+通道与静息电位（跨膜电压）
Jens C. Skou Denmark
Bert Sakmann Federal Republic Germany of
第三节 通道蛋白介导的运输
一、原理和特点
二、几种通道蛋白及其功能
三、神经肌肉传导中的通道激活（略）
一、通道蛋白介导运输的原理和特点
原理：
通道蛋白（离子通道）形成贯穿膜层的充水
孔道，让所运物质顺其电化学梯度通过。所
Na+
胞外侧
- 胞外侧 K+ 胞质侧 泵 作 胞质侧 用 1. 细胞内的Na+结合至催化亚基 机 制 2. ATP水解成ADP, 催化亚基被磷酸化。
3. 催化亚基构象变化, Na+被运出细胞。
Na+ 5. 催化亚基去磷酸化 K+ 6. 催化亚基构象恢复, K +被运入细胞。 泵 胞外侧 作 用 机 制
1. 离子梯度驱动力—偶联载体 通过偶联运输使一种物质的“下坡” 带动另一种物质的“上 坡”
2. ATP驱动泵: ATP水解提供能量
二、偶联载体 transporteurs couplé s
进行偶联运输的载体蛋白称为偶联载体，特点 是利用一种物质的电化学梯度中储存的能量来 运输另一种物质。 1. Na+驱动的同向运输载体
4. 细胞外的K +结合至催化亚基
胞质侧
Na+ K+ 泵 作 用 机 制
胞外侧
胞质侧 跨膜运输
Na+ -K+泵 作用的直接效应
• 建立和维持 细胞外高钠、细胞内高钾
的特殊离子梯度
Na+ -K+泵 作用的间接效应
通过维持Na+梯度
1. 维持渗透压平衡, 调节细胞容积。
使细胞内外离子的数量平衡
2. 保证一些物质的主动运输所需能量
单一运输
同向运输
反向运输
偶联运输
载 体 蛋白运 输 的 几 种 形 式
葡萄糖单一运输方式 被动运输 (大多数细胞从细胞外 摄取葡萄糖的方式)
葡萄糖同向运输方式 主动运输
（肠道、肾脏上皮细胞）
载体蛋白介导的被动运输
浓度梯度
不需要能量，顺物质的化学浓度梯度运输。
载体蛋白介导的主动运输
电化学梯度
偶联载体 ATP驱动泵 光驱动泵 载体蛋白与一种能源相连，能源形式 :
这些物质由特殊的膜蛋白运输，称为膜运输蛋白。
第一节 跨膜运输的原理
Principles du transport membranaire
一、单纯扩散
diffusion simple
二、膜蛋白介导的运输
transport aux dé pends des proté ines membranaires
Na+ ATP给我力量 K+
泵
问题：为什么Na+ -K+泵 又叫 Na+ -K+ATP酶
3个Na+出细胞
细胞能量1/3~2/3耗费于此! 分布于所有动物细胞膜上。
Na+ 电化学梯度
钠-钾离子泵吸钾排钠
K+ 电化学梯度
逆电化学梯度运输!
2个K+入细胞
Na+ -K+泵 组成和作用
组成: 一个大的多次跨膜蛋白,为催化亚基,自身是ATP
gradient é lectrochimique
电化学梯度(浓度差和电位差)与运输方向
1、被动运输
所运物质若不带电, 顺其化学梯度运输。 所运物质若带电, 顺其电化学梯度运输。
2、主动运输
逆着所运物质的电化学梯度(“泵”)
第二节 载体蛋白介导的运输
一、原理和特点
二、偶联载体
三、ATP 驱动泵 四、运输蛋白超级家族（略）
•所以，葡萄糖、氨基酸、核苷酸、离子都能实现 跨膜运输（顺着或逆着其浓度梯度）。
•这些运输由膜蛋白介导，这些膜蛋白被称为膜运输蛋白。
分布于各种膜上的运输蛋白 （把守细胞城的城门）
每种运输蛋白只运输某一特定物质
什么样的膜蛋白能执行运输蛋白的功能？
1
2
3
4
wenku.baidu.com
5
6
7
－－多次穿膜的跨膜蛋白
膜运输蛋白的分类
2. H+驱动的同向运输载体 (略)
3. Na+驱动的反向运输载体 (略)
4. 载体蛋白的不对称分布与上皮细胞的吸收
功能
小肠上皮细胞依靠Na+驱动的同向运输载体 跨膜运输 摄入葡萄糖
构象A:结合位点向胞外侧开放, 葡萄糖和Na+结合于各自位点. Na+顺其电化学梯度
糖逆其电化学梯度
构象B:载体经历构象变化,结 合位点向胞质侧开放,葡萄糖 和Na+离开各自位点,由此两 者被运入细胞. 糖经历主动运 输,能量来自Na+梯度.
所运物质
主动运输和被动运输
transport actif et transport passif
被运输物质
通道蛋白
载体蛋白
浓度梯度
单纯扩散
被动运输
主动运输
1.被动运输 不需能量/所有通道蛋白,一部分载体蛋白
帮助所运物质顺其电化学梯度跨越过膜＝下坡
2、主动运输 需消耗能量/载体蛋白
将所运物质逆其电化学梯度泵运过膜＝上坡
钾离子浓度： 膜内比膜外 高10~20倍! 钙离子浓度： 膜外是膜内的 10000倍！
Na+:细胞外>细胞内
K+:细胞外<细胞内
膜两侧奇特的 离子分布
细胞内外、细胞器内外的分子组成截然不同
第九章 小分子物质的跨膜运输
Transport membranaire des petites molécules
不能通透的
离子
♦不带电荷的较大极性分子， 如葡萄糖、氨基酸等。 ♦离子。 人工合成的脂双层
物质的通透性主要取决于分子的大小、分子的极性、 是否带电荷。
生物膜能选择性地允许多种物质通过
葡萄糖：细胞的能量来源、多糖的原料 氨基酸：细胞的能量来源、蛋白质的原料 离子：渗透压、酸碱度、膜的电性质、酶 核苷酸：细胞的能量来源、核酸的原料
载体蛋白
通道蛋白
膜运输蛋白
运输原理
载体蛋白
与所运物质结合,然后 自身构象改变将物质 在膜另一侧释放。
通道蛋白
形成跨膜的充水通道 让所运物质通过。
运输特点
主动或被动运输，与 被动运输，与 所运物质互相作用较强， 所运物质互相作用较弱， 运输速度较慢 运输速度较快 离子、氨基酸、 单糖、核苷酸等 各种离子、水
发现K+通道结构
发现水通道
6.水通道
水孔蛋白
快速运输水的通道蛋白，多分布于肾脏、大脑、晶状体。
肾小管
水孔蛋白 （水通道）
血管加压素
水 孔 蛋 白 （水通道）
哺乳动物肾脏对尿液的重吸收
水孔蛋白 （水通道）
水 孔 蛋 白 （水通道）
哺乳动物肾脏对尿液的重吸收
动画
本章重点
基本概念（1）
• 疏水分子(如脂类)和少量不带电极性小分子(如 乙醇)可以自由扩散通过脂双层, 但是机体所需营 养物质小分子如葡萄糖、氨基酸、核苷酸和无机 离子都由膜蛋白介导跨膜运输。 • 执行跨膜运输的膜蛋白叫作膜运输蛋白，分成载 体和通道两类。它们在运输机理、特点和对象上 都不同。