物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸小分子第1頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期六細(xì)胞膜的選擇通透性(半透性)：指細(xì)胞膜在選擇性地允許一些物質(zhì)通過(guò)細(xì)胞的同時(shí)，阻止另一些物質(zhì)通過(guò)。膜的選擇通透性決定了：易于通過(guò)膜的物質(zhì)：脂溶性物質(zhì)不帶電荷小分子物質(zhì)不易通過(guò)膜的物質(zhì)：帶電荷物質(zhì)大分子物質(zhì)細(xì)胞膜的物質(zhì)運(yùn)輸方式：小分子物質(zhì)和離子的穿膜運(yùn)輸：基本運(yùn)輸形式：被動(dòng)運(yùn)輸、主動(dòng)運(yùn)輸。大分子和顆粒物質(zhì)的膜泡運(yùn)輸：基本運(yùn)輸形式：胞吞作用、胞吐作用。第2頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期六小分子和離子跨膜運(yùn)輸?shù)膸讞l基本途徑:一、簡(jiǎn)單擴(kuò)散二、離子通道擴(kuò)散三、易化擴(kuò)散四、主動(dòng)運(yùn)輸被動(dòng)運(yùn)輸?shù)?頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期六小分子物質(zhì)和離子的穿膜運(yùn)輸方式：被動(dòng)運(yùn)輸、主動(dòng)運(yùn)輸被動(dòng)運(yùn)輸：特點(diǎn)：物質(zhì)順濃度或電化學(xué)梯度的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)；

不需要消耗細(xì)胞代謝能量。若被轉(zhuǎn)運(yùn)溶質(zhì)不帶電荷，膜兩側(cè)的濃度梯度決定溶質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)方向----順濃度梯度若被轉(zhuǎn)運(yùn)溶質(zhì)帶電荷，跨膜物質(zhì)濃度梯度及電位梯度的總和構(gòu)成的電化學(xué)梯度決定溶質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)方向----順電化學(xué)梯度方式：

簡(jiǎn)單擴(kuò)散（被動(dòng)擴(kuò)散、自由擴(kuò)散、單純擴(kuò)散）離子通道擴(kuò)散易化擴(kuò)散（被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)）第4頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期六主動(dòng)運(yùn)輸：特點(diǎn)：物質(zhì)逆濃度或電化學(xué)梯度的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)；

需要膜特異性載體蛋白介導(dǎo)；

需消耗能量(直接水解ATP或來(lái)自離子電化學(xué)梯度提供能量)第5頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期六細(xì)胞膜是選擇性半透膜一、膜的選擇性通透和簡(jiǎn)單擴(kuò)散氣體疏水分子小的極性分子帶電分子大的極性分子苯酒精葡萄糖氨基酸第6頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期六簡(jiǎn)單擴(kuò)散（simplediffussion）1、概念：小分子物質(zhì)通過(guò)膜由高濃度側(cè)向低濃度側(cè)擴(kuò)散的現(xiàn)象。2、特點(diǎn)：⑴不消耗細(xì)胞代謝能（所需能量來(lái)源于高濃度本身所具勢(shì)能）⑵順濃度梯度，不需要膜蛋白協(xié)助；⑶運(yùn)輸速度取決于分子的大小和脂溶性。且與溶質(zhì)濃度差成正比。（一般說(shuō)，分子量越小脂溶性越強(qiáng)，通過(guò)速率越快。）3、條件⑴溶質(zhì)在膜兩側(cè)保持一定的濃度差⑵溶質(zhì)必須能透過(guò)膜4、運(yùn)輸對(duì)象：疏水（脂溶性）非極性小分子（O2、N2、苯）；不帶電的極性小分子（H2O、CO2、乙醇、甘油、尿素）濃度梯度第7頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期六第8頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期六二、膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白介導(dǎo)的運(yùn)輸膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白定義：是指細(xì)胞膜上負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)運(yùn)不能通過(guò)簡(jiǎn)單擴(kuò)散穿膜物質(zhì)的蛋白質(zhì)。都是跨膜蛋白。類(lèi)型：載體蛋白：與特定溶質(zhì)分子結(jié)合，通過(guò)構(gòu)象改變進(jìn)行物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)，既介導(dǎo)被動(dòng)運(yùn)輸又介導(dǎo)主動(dòng)運(yùn)輸。通道蛋白：在膜上形成親水孔道，貫穿脂雙層，介導(dǎo)特定離子轉(zhuǎn)運(yùn)，僅介導(dǎo)被動(dòng)運(yùn)輸。第9頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期六載體蛋白(carrierprotein)：是一類(lèi)運(yùn)輸?shù)鞍?，跨膜蛋白，能與特異性分子或離子等結(jié)合通過(guò)改變自身構(gòu)象使溶質(zhì)穿過(guò)膜。載體蛋白結(jié)構(gòu)上具有①特異性(特異結(jié)合位點(diǎn))，其上結(jié)合點(diǎn)，能與某一種物質(zhì)進(jìn)行暫時(shí)性的、可逆的結(jié)合和分離。②可變性(構(gòu)象變化影響親和力改變)。③飽和性。易化擴(kuò)散機(jī)制第10頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期六通道蛋白：運(yùn)輸?shù)鞍?，跨膜蛋白，蛋白形成一種充滿水溶液的親水通道，貫穿脂雙層。

鈉\氫反向轉(zhuǎn)運(yùn)體通道蛋白結(jié)構(gòu)上具有①特異性，一種通道蛋白只允許某一種離子或一類(lèi)離子通過(guò)。②可變性(構(gòu)象變化影響通道開(kāi)閉)。第11頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期六載體蛋白既介導(dǎo)被動(dòng)運(yùn)輸，也介導(dǎo)主動(dòng)運(yùn)輸；通道蛋白只介導(dǎo)被動(dòng)運(yùn)輸。第12頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期六第13頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期六第14頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期六㈠離子通道高效轉(zhuǎn)運(yùn)各種離子1、離子通道的特點(diǎn)介導(dǎo)被動(dòng)運(yùn)輸對(duì)離子有高度選擇性轉(zhuǎn)運(yùn)速率高多數(shù)不持續(xù)開(kāi)放，受“閘門(mén)”控制2、門(mén)控通道的類(lèi)型配體門(mén)控通道電壓門(mén)控通道應(yīng)力激活通道第15頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期六⑴配體門(mén)控通道離子通道型受體與胞外特定配體結(jié)合后構(gòu)象改變，“閘門(mén)”打開(kāi)，允許某種離子快速跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)。如乙酰膽堿受體是典型的配體門(mén)控通道。四種亞單位構(gòu)成的五聚體，形成梅花狀通道第16頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期六配體高濃度低濃度電化學(xué)梯度第17頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期六第18頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期六⑵電壓門(mén)控通道跨膜電位的改變誘發(fā)通道蛋白構(gòu)象變化，使通道開(kāi)放，離子順電化學(xué)濃度梯度自由擴(kuò)散通過(guò)細(xì)胞膜。通道開(kāi)放時(shí)間只有幾毫秒，隨即迅速自發(fā)關(guān)閉。電壓門(mén)控通道主要存在于可興奮細(xì)胞，如神經(jīng)元、肌細(xì)胞及腺上皮細(xì)胞等。第19頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期六第20頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期六⑶應(yīng)力激活通道通道蛋白受應(yīng)力作用，引起構(gòu)象改變而開(kāi)啟“閘門(mén)”，離子通過(guò)親水通道進(jìn)入細(xì)胞，引起膜電位變化，產(chǎn)生電信號(hào)。如內(nèi)耳毛細(xì)胞感受聲波震動(dòng)第21頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期六一些離子通道是持續(xù)開(kāi)放的（如K+漏通道、水通道），但絕大多數(shù)離子通道的開(kāi)放是受“閘門(mén)”控制，開(kāi)放時(shí)間短暫，只有幾毫秒，隨即關(guān)閉和。離子通道的開(kāi)放和關(guān)閉是連續(xù)相繼的過(guò)程，其開(kāi)放和關(guān)閉快速切換，以調(diào)節(jié)細(xì)胞的活動(dòng)。第22頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期六例：神經(jīng)肌肉接頭處神經(jīng)沖動(dòng)的傳導(dǎo)引起肌肉收縮活動(dòng)過(guò)程：突觸小泡1、電壓門(mén)控Ca2+通道2、乙酰膽堿受體3、電壓門(mén)控Na+通道4、電壓門(mén)控Ca2+通道①當(dāng)神經(jīng)沖動(dòng)傳至神經(jīng)末梢時(shí),引起細(xì)胞膜去極化,導(dǎo)致細(xì)胞膜上的Ca2+通道瞬時(shí)開(kāi)放,大量的Ca2+從開(kāi)放的通道涌入細(xì)胞內(nèi),引起神經(jīng)末梢內(nèi)突觸小泡的乙酰膽堿釋放至突觸間隙內(nèi);②釋放的乙酰膽堿與突觸后肌細(xì)胞膜上的乙酰膽堿受體結(jié)合,促使其開(kāi)放一陽(yáng)離子通道,Na+流入肌細(xì)胞,引起細(xì)胞膜局部去極化;③肌細(xì)胞膜去極化使電壓閘門(mén)Na+離子通道短暫開(kāi)放,大量Na+

流入肌細(xì)胞,進(jìn)一步去極化至形成一去極化波;④肌細(xì)胞膜廣泛去極化,使肌漿網(wǎng)上的Ca2+通道開(kāi)放,

Ca2+流入細(xì)胞質(zhì),Ca2+增加引起細(xì)胞內(nèi)肌原纖維收縮.第23頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期六電化學(xué)梯度-----++++++-電化學(xué)梯度-----++++++++-+-極化膜去極化膜㈠持續(xù)通道㈡配體閘門(mén)通道㈢電壓閘門(mén)通道第24頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期六㈡載體蛋白介導(dǎo)的被動(dòng)運(yùn)輸（易化擴(kuò)散）⑴定義：在特異性的載體蛋白介導(dǎo)下，各種極性分子和無(wú)機(jī)離子順電化學(xué)梯度的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)。不消耗細(xì)胞的代謝能，屬于被動(dòng)運(yùn)輸。⑵特點(diǎn)：具有選擇性、特異性具有飽和性存在最大轉(zhuǎn)運(yùn)速度，轉(zhuǎn)運(yùn)速率遠(yuǎn)高于簡(jiǎn)單擴(kuò)散，低于離子通道擴(kuò)散可被競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑阻斷、也可被非競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑破壞。第25頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期六如：人的紅細(xì)胞膜上葡萄糖載體蛋白，載體為12次跨膜α螺旋分布:多數(shù)細(xì)胞:細(xì)胞外肝細(xì)胞:細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞外（5萬(wàn)、5%、180個(gè)分子）第26頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期六

葡萄糖載體蛋白第27頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期六㈢載體蛋白介導(dǎo)的主動(dòng)運(yùn)輸在生理?xiàng)l件下，細(xì)胞內(nèi)外許多物質(zhì)濃度存在很大差異，如細(xì)胞內(nèi)K＋濃度約為細(xì)胞外K＋濃度的20倍。機(jī)體是如何維持細(xì)胞內(nèi)外物質(zhì)濃度差異的呢？----主動(dòng)運(yùn)輸維持細(xì)胞內(nèi)外物質(zhì)濃度差。

主動(dòng)運(yùn)輸類(lèi)型：ATP直接提供能量（ATP驅(qū)動(dòng)泵）

ATP間接提供能量第28頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期六1、離子泵直接水解ATP進(jìn)行主動(dòng)運(yùn)輸特點(diǎn)具有載體和酶的雙重作用具有專一性。如鈣泵、氫泵、鈉鉀泵第29頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期六①Ｎa＋

-Ｋ＋-ATP酶（Ｎa＋-Ｋ＋泵）載體（四聚體）：β小亞基，糖蛋白，分子量５萬(wàn)。α大亞基，多次跨膜蛋白，分子量12萬(wàn)第30頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期六E1E1PE2PE2E2E1E1Na+結(jié)合位點(diǎn)（高親和力）K+結(jié)合位點(diǎn)（低親和力）ATPADP+PiATPNa+結(jié)合位點(diǎn)（低親和力）K+結(jié)合位點(diǎn)（高親和力）PiP1、結(jié)合Na+

2、Asp磷酸化

3、E1→E2變構(gòu)

4、解離Na+結(jié)合K+

5、Asp去磷酸化

6、E2→E1變構(gòu)

7、解離K+

Na+K+出入細(xì)胞示意圖第31頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期六Ｎa＋

-Ｋ＋-ATP酶（Ｎa＋-Ｋ＋泵）過(guò)程：①Ｎａ＋與泵結(jié)合，刺激ATP水解②泵磷酸化，泵構(gòu)象改變③釋放Ｎａ＋④Ｋ＋與泵結(jié)合⑤泵去磷酸化泵構(gòu)象改變⑥釋放Ｋ＋第32頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期六作用：直接效果：維持細(xì)胞內(nèi)低鈉高鉀的特殊離子梯度。

間接效果：①調(diào)節(jié)細(xì)胞容積,維護(hù)滲透壓平衡②產(chǎn)生和維持膜電位③為某些物質(zhì)(葡萄糖氨基酸等)吸收提供驅(qū)動(dòng)力④為蛋白質(zhì)合成及代謝活動(dòng)提供必要的離子濃度。第33頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期六②鈣泵：Ca2+-pump、Ca2+-ATP酶

主要位于細(xì)胞膜和肌細(xì)胞內(nèi)的肌漿網(wǎng)膜上。是一種跨膜蛋白。作用:Ca2+逆濃度出胞另有一些鈣泵:Ｎa＋-Ca2＋交換器(對(duì)向運(yùn)輸Ｎa＋入胞,Ca2＋逆濃度出胞)Ca++ATPase第34頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期六2、離子梯度驅(qū)動(dòng)的協(xié)同運(yùn)輸協(xié)同運(yùn)輸：是一類(lèi)由Ｎa＋-Ｋ＋泵（或H+泵）與載體蛋白協(xié)同作用，間接消耗ATP所完成的主動(dòng)運(yùn)輸方式。物質(zhì)跨膜運(yùn)輸動(dòng)力：直接來(lái)自膜兩側(cè)離子的電化學(xué)梯度。梯度的維持是通過(guò)泵消耗ATP而實(shí)現(xiàn)的。據(jù)溶質(zhì)運(yùn)輸方向與Ｎa＋順電化學(xué)梯度轉(zhuǎn)移方向的關(guān)系，可分為兩類(lèi)型：同向運(yùn)輸、對(duì)向運(yùn)輸?shù)?5頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期六同向運(yùn)輸：物質(zhì)運(yùn)輸方向與離子轉(zhuǎn)移方向相同。如：小腸上皮細(xì)胞對(duì)葡萄糖的吸收伴隨著Na＋的進(jìn)入。對(duì)向運(yùn)輸：物質(zhì)跨膜運(yùn)動(dòng)的方向與離子轉(zhuǎn)移的方向相反。如動(dòng)物細(xì)胞常通過(guò)Na＋/H+反向運(yùn)輸?shù)姆绞絹?lái)轉(zhuǎn)運(yùn)H+以調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)的PH值。第36頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期六Na+葡萄糖Na+葡萄糖協(xié)同運(yùn)輸--同向運(yùn)輸Na+葡萄糖(Na+易化擴(kuò)散葡萄糖主動(dòng)運(yùn)輸)Na+/葡萄糖載體蛋白第37頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期六

第38頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期六

highlow第39頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期六

協(xié)同運(yùn)輸

----同向運(yùn)輸?shù)?0頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期六協(xié)同運(yùn)輸---對(duì)向運(yùn)輸Cl--HCO3-:人紅細(xì)胞膜陰離子載體帶Ⅲ蛋白

進(jìn)入Cl-，排除HCO3-Na＋-Ca2＋:Na＋入胞,Ca2＋逆濃度出胞(Na