细胞膜与物质的跨膜运输课件.pptx
第三讲 细胞膜与物质的跨膜转运,一、膜的选择性通透和简单扩散,1、选择通透性膜易于通过膜的物质：脂溶性物质、不带电荷小分子物质不易通过膜的物质：带电荷物质、大分子物质,高浓度,低浓度,2.简单扩散（simple diffusion）,扩散速度取决于分子的大小及对脂类的相对溶解度,适合简单扩散的物质：脂溶性物质(非极性物质):苯.醇.氧.氮.甾类激素不带电荷小分子物质:水.尿素.二氧化碳不适合简单扩散的物质：带电荷物质,简单扩散特点：顺浓度梯度转运 不需要消耗能量(能量来自本身高浓度势能）不需要专一的膜转运蛋白,（一）膜转运蛋白（membrane transport protein）细胞膜上负责转运不能通过简单扩散介导跨膜转运的蛋白质。,二、膜转运蛋白介导的跨膜运输,2、类型1）通道蛋白（channel protein）在膜上形成水溶性通道，介导特定离子转运 仅介导被动运输 如：水分子、多种离子2）载体蛋白（carrier protein）与特定溶质结合，通过构象改变进行物质转运 介导被动运输及主动运输 如：小的有机分子、无机离子 膜转运蛋白参与的物质转运具选择性,1、离子通道扩散的特点：沿着溶质浓度梯度、跨膜电位差介导被动运输；对离子有高度选择性；转运速率高；开关受“闸门”控制，多数是关闭状态，但某些通道蛋 白常期处于开放状态；如：钾泄漏通道,（二）离子通道高效转运各种离子,2、门控通道的类型,电压门控通道（voltage-gated channel）配体门控通道（ligand-gated channel）应力激活通道(stress-activated channel),1）电压门控通道：跨膜电位的改变诱发通道蛋白构象改变，使通道开放，离子顺浓度梯度跨膜转运。,电压门控通道,通道开放时间只有几毫秒，随即迅速自发关闭。见于可兴奋细胞：神经元、肌细胞及腺上皮细胞等,2）配体门控通道,定义：与特定配体结合后构象改变，闸门开放，介导 某种离子的跨膜转运。特点：离子通道型受体,如：乙酰胆碱通道,图示：神经肌肉连接处闸门通道,（3）应力激活通道,通道蛋白受应力作用，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,（三）载体蛋白介导的易化扩散（facilitated diffusion）,1、定义：在特异性载体蛋白介导下，一些非脂溶性的物质，如葡萄糖、氨基酸、核苷酸等，不消耗细胞代谢能，顺电化学梯度的跨膜转运。,2、特点：,具有选择性、特异性；载体蛋白可循环使用；转运速率高于简单扩散；具有饱和性，存在最大转运速度。,被动运输：不需要细胞提供代谢能量,溶质从浓度高的一侧经细胞膜转运至浓度低的一侧的跨膜转运。转运动力来自物质的浓度梯度及电位梯度,简单扩散,易化扩散,离子通道扩散,（四）载体蛋白介导的主动运输,由载体蛋白所介导的，物质逆浓度梯度或电化学梯度，消耗能量的一种跨膜转运。,特点：具有载体和酶的双重作用（ATP酶）具有专一性如：钙泵、氢泵、钠钾泵,1、离子泵直接水解ATP进行主动运输,钾浓度梯度30倍,钠浓度梯度13倍,Pi,钠结合部位,钾结合部位,Na+,Na+,Na+,Na+,K+,Mg2+,Pi,Pi,K+,K+,K+,（1）Na+-K+泵,钠钾泵的功能,每水解个ATP泵出个钠离子，泵入个钾离子。维持细胞内低钠高钾的特殊离子环境。1.维持渗透压平衡，保持细胞容积恒定2.产生和维持膜电位的（和离子通道一起）3.为物质吸收提供驱动力（葡萄糖、氨基酸）4.为蛋白质合成及代谢活动提供必要的离子浓度,（2）Ca2+泵：存在部位：肌细胞的肌浆网上及神经终末的质膜原理：类似钠钾泵，ATP酶，通过磷酸化和去磷酸化改变构象，结合与释放Ca2+功能：保持胞质内的低钙浓度，参与细胞的重要活动。如：肌肉收缩、分泌、神经递质释放、跨膜信息转导等。,（1）特点由Na+-K+泵（或H+泵）与载体蛋白协同作用，间接消耗ATP的一种主动运输方式。物质跨膜运动所需要的直接动力来自膜两侧离子的电化学梯度。这种离子电化学浓度由Na+-K+泵（或H+泵）来维持。,2.离子浓度驱动的协同运输(co-transport),（2）类型同向运输（symport）物质运输方向与离子转移方向相同。如：小肠上皮细胞吸收葡萄糖或氨基酸伴随着Na+的进入；,对向运输（antiport）物质运输方向与离子转移方向相反如：1）Na+驱动的Na+H+泵调节细胞内PH值。2）Cl-HCO3-交换器调节细胞内PH值。,主动运输的特点：逆电化学梯度运输需要能量 能量来源：水解ATP直接供能 离子浓度梯度间接供能由载体蛋白介导（载体蛋白和泵的结合可被竞争性抑制）,第三节 大分子和颗粒物质的跨膜运输,膜泡运输（vesicular transport）：大分子和颗粒物质被运输时并不穿过细胞膜，物质进出是由膜包围，形成囊泡，通过一系列膜囊泡的形成和融合来完成转运过程。发生位点：质膜及胞内各种膜性细胞器之间的物质运输。,一、胞吞作用（endocytosis）（一）吞噬作用（phagocytosis）（二）胞饮作用（pinocytosis）（三）受体介导的内吞作用二、胞吐作用（exocytosis）,定义：细胞膜凹陷或形成伪足，摄入直径大于0.5um的颗粒物质（如细菌、细胞碎片等）的过程。形成的膜泡称吞噬体或吞噬泡。功能：在机体防御系统中发挥重要作用常见于具有吞噬功能的细胞：中性粒细胞、单核细胞、巨噬细胞,(一)吞噬作用(phagocytosis),定义：细胞非特异性摄取细胞外液滴的过程。形成的小囊泡称胞饮体或胞饮泡。常见于白细胞、巨噬细胞 毛细血管内皮细胞 肾小管内皮细胞 小肠上皮细胞等,（二）胞饮作用(pinocytosis),（三）受体介导的内吞作用（receptormediated endocytosis）,定义：细胞通过受体的介导,摄取细胞外 专一性蛋白质或其他化合物的过程。特点：具有选择性和高效性如：LDL、铁离子、VB12、免疫球蛋白,1、有被小窝和有被小泡,有被小窝（coated pit）：质膜上受体集中的特定区域。此区域质膜向内凹陷，其内表面覆盖一层由网格蛋白和衔接蛋白组成的毛刺状电子致密物。有被小泡（coated vesicle）：有被小窝内陷并与质膜脱离后形成的，胞外溶质同有被小窝处的受体结合形成的、包被着网格蛋白的配体-受体复合物的囊泡。,（1）网格蛋白衣被小泡,3个重链和3个轻链组成一个含3个曲臂的三腿蛋白复合物，36个三腿蛋白复合物交织在一起，形成具有5（6）边形的篮网状结构。,A 三腿复合物 B 包被亚基 C网格蛋白小泡,Clathrin coated vesicles,网格衣被小泡的形态,（2）衔接蛋白（adaptin）,介于网格蛋白与配体-受体复合物之间，参与衣被的形成并起连接作用；具有特异性,（3）发动蛋白：一种GTP结合蛋白,2、受体介导的LDL内吞作用,LDL：载脂蛋白ApoB100将酯化胆固醇、磷脂、游离胆固醇组装成的球形颗粒。,细胞质,LDL颗粒,LDL受体,有被小窝,有被小泡,无被小泡,胞内体,受体与大分子颗粒分开,胞内体部分,胞内体部分,初级溶酶体,受体再循环,（二）胞吐作用（exocytosis）指细胞内合成的物质通过囊泡转运至细胞膜，与质膜融合后，将物质排出细胞外的过程。穿胞吞吐,胞吐作用的两种形式：1.结构性分泌(constitutive pathway of secretion)：分泌蛋白包装入高尔基体的分泌囊泡中，随即被分泌到细胞外面。2.调节性分泌(regulated pathway of secretion)：分泌蛋白贮存于分泌囊中，接受信号后释放。,四、细胞表面及其特化结构,细胞表面（cell surface）细胞外被细胞膜胞质溶胶,一 细胞外被和胞质溶胶,（一）细胞外被 也称糖萼（glycocalyx），质膜中的糖蛋白和糖脂向外表面延伸出 的寡糖链部分，质膜的一部分。（二）胞质溶胶,二 细胞表面的特化结构,（一）褶皱细胞表面的扁性突起，为细胞的吞饮装置。,巨噬细胞吞噬细菌,（二）微绒毛,上皮细胞游离面的细胞膜和细胞质伸出的指状突起功能：扩大细胞表面积，有利于细胞的吸收；搜索抗原、毒素，协助摄取异物,(四)细胞内褶,（三）纤毛,1、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。23.3.1823.3.18Saturday,March 18,20232、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。18:12:0018:12:0018:123/18/2023 6:12:00 PM3、越是没有本领的就越加自命不凡。23.3.1818:12:0018:12Mar-2318-Mar-234、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。18:12:0018:12:0018:12Saturday,March 18,20235、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。23.3.1823.3.1818:12:0018:12:00March 18,20236、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。2023年3月18日星期六下午6时12分0秒18:12:0023.3.187、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。2023年3月下午6时12分23.3.1818:12March 18,20238、业余生活要有意义，不要越轨。2023年3月18日星期六6时12分0秒18:12:0018 March 20239、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。下午6时12分0秒下午6时12分18:12:0023.3.1810、你要做多大的事情，就该承受多大的压力。3/18/2023 6:12:00 PM18:12:002023/3/1811、自己要先看得起自己，别人才会看得起你。3/18/2023 6:12 PM3/18/2023 6:12 PM23.3.1823.3.1812、这一秒不放弃，下一秒就会有希望。18-Mar-2318 March 202323.3.1813、无论才能知识多么卓著，如果缺乏热情，则无异纸上画饼充饥，无补于事。Saturday,March 18,202318-Mar-2323.3.1814、我只是自己不放过自己而已，现在我不会再逼自己眷恋了。23.3.1818:12:0018 March 202318:12,谢谢大家,
