物质的跨膜运输翟中和细胞生物学精选PPT.ppt

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1、关于物质的跨膜运输翟中和细胞生物学第1页，讲稿共50张，创作于星期二第一节第一节 膜转运蛋白与物质的跨膜运输膜转运蛋白与物质的跨膜运输一、脂双层的不透性和膜转一、脂双层的不透性和膜转运蛋白运蛋白 细胞内外的离子差别分布细胞内外的离子差别分布主要由两种机制作控制：主要由两种机制作控制：1.1.取决于一套特殊的膜转运取决于一套特殊的膜转运蛋白的活性；蛋白的活性；2.2.取决于质膜本身的脂双层所取决于质膜本身的脂双层所具有的疏水性特征。具有的疏水性特征。组分组分细胞内浓度细胞内浓度/（mmol.L-1）细胞外浓度细胞外浓度/（mmol.L-1）阳离子阳离子Na+5-15145K+1405Mg2+0.

2、51-2Ca2+10-41-2H+7 10-8（pH7.2）4 10-8（pH7.4）阴离子阴离子Cl-5-15110固定的阴固定的阴离子离子高高0典型哺乳类细胞内外离子浓度的比较典型哺乳类细胞内外离子浓度的比较第2页，讲稿共50张，创作于星期二一、脂双层的不透性和膜转运蛋白一、脂双层的不透性和膜转运蛋白 载体蛋白载体蛋白 通道蛋白通道蛋白 通道蛋白与载体蛋白的异同通道蛋白与载体蛋白的异同第3页，讲稿共50张，创作于星期二、载体蛋白、载体蛋白结构结构:多次跨膜的整合性膜蛋白多次跨膜的整合性膜蛋白机制机制:通过通过构象的改变构象的改变介导介导与之结合的溶质分子与之结合的溶质分子的跨膜转运的跨膜转

3、运特征特征:如同酶具有特异性结合位点如同酶具有特异性结合位点,具有高度的选择性具有高度的选择性一次只能与膜一侧的一种溶质结合一次只能与膜一侧的一种溶质结合,经构象变化转运溶质经构象变化转运溶质转运过程具有类似于酶与底物作用的饱和动力学特征转运过程具有类似于酶与底物作用的饱和动力学特征 与酶不同对转运的溶质分子不作任何的共价修饰与酶不同对转运的溶质分子不作任何的共价修饰 载载体体蛋蛋白白-通通透透酶酶（permeasepermease）：既既可可被被底底物物类类似似物物竞竞争争性性地地抑抑制制，又又可被某种抑制剂非竞争性抑制以及对可被某种抑制剂非竞争性抑制以及对pHpH有依赖性等。有依赖性等。第

4、4页，讲稿共50张，创作于星期二 载体蛋白的载体蛋白的类型类型 介导被动运输介导被动运输 易易化化转转运运蛋蛋白白:不不与与能能量量释释放放体体系系相相偶偶联联，主主要要介介导导协协助助扩扩散散（易化扩散），物质跨膜运动可以在任一方向发生。（易化扩散），物质跨膜运动可以在任一方向发生。介导主动运输（激活转运蛋白）介导主动运输（激活转运蛋白）ATPATP驱驱动动泵泵蛋蛋白白:离离子子泵泵的的主主要要成成分分,由由ATPATP直直接接水水解解供供能能，单单方方向逆着浓度梯度运送离子。向逆着浓度梯度运送离子。协协同同转转运运蛋蛋白白：利利用用储储存存在在一一种种溶溶质质（离离子子）电电化化学学梯梯度

5、度中中的的自由能来转运另外一种溶质，单方向逆着浓度梯度运送离子。自由能来转运另外一种溶质，单方向逆着浓度梯度运送离子。光驱动泵蛋白光驱动泵蛋白:利用光能，单方向逆着浓度梯度转运质子。利用光能，单方向逆着浓度梯度转运质子。第5页，讲稿共50张，创作于星期二、通道蛋白、通道蛋白 通道蛋白的通道蛋白的结构结构 通道蛋白的通道蛋白的特征特征 通道蛋白的类型通道蛋白的类型第6页，讲稿共50张，创作于星期二结结 构构 通道蛋白形成跨膜的离子选择性通道。通道蛋白形成跨膜的离子选择性通道。对对离离子子的的选选择择性性依依赖赖于于通通道道的的直直径径和和形形状状以以及及通道内衬带电荷氨基酸的分布。通道内衬带电荷

6、氨基酸的分布。它它所所介介导导的的被被动动运运输输不不需需要要与与溶溶质质分分子子结结合，只有大小和电荷适宜的离子才能通过。合，只有大小和电荷适宜的离子才能通过。第7页，讲稿共50张，创作于星期二特特 征征具有极高的具有极高的转运速率转运速率 驱驱动动带带电电荷荷离离子子的的跨跨膜膜转转运运动动力力来来自自溶溶质质的的浓浓度度梯梯度度和和跨跨膜膜电电位位差差两两种种力力的的合合力力跨跨膜膜的的电电化化学学梯梯度度，运运输输方方向向顺顺电电化学梯度进行。化学梯度进行。离子通道没有饱和值离子通道没有饱和值 即即使使在在很很高高的的离离子子浓浓度度下下它它们们通通过过的的离离子子量量依依然然没没有有

7、最大值。最大值。是是非非连连续续性性开开放放,而而是是门门控控的的，即即离离子子通通道道的的活活性性由由通通道道开开或关两种构象调节。或关两种构象调节。通道打开时，同时结合膜两侧的离子通道打开时，同时结合膜两侧的离子.第8页，讲稿共50张，创作于星期二类类 型型 电压门通道电压门通道带电荷的蛋白结构域会随跨膜电带电荷的蛋白结构域会随跨膜电位梯度的改变发生相应位移。位梯度的改变发生相应位移。配体门通道配体门通道细胞内外的某些小分子配体与通细胞内外的某些小分子配体与通道蛋白结合继而引起通道蛋白构道蛋白结合继而引起通道蛋白构象的改变。象的改变。应力激活通道应力激活通道通道蛋白感应应力而改变构象，通道

8、蛋白感应应力而改变构象，从而开启通道形成离子流，产从而开启通道形成离子流，产生信号。生信号。第9页，讲稿共50张，创作于星期二、通道蛋白与载体蛋白的异同、通道蛋白与载体蛋白的异同主要不同在于它们以不同的方式辨别溶质，即决定运输某主要不同在于它们以不同的方式辨别溶质，即决定运输某些溶质而不运输另外的溶质：些溶质而不运输另外的溶质：1.1.通道蛋白通道蛋白：根据溶质大小和电荷进行辨别，假如通道处于根据溶质大小和电荷进行辨别，假如通道处于开放状态，那么足够小的和带有适当电荷的分子或离子就能开放状态，那么足够小的和带有适当电荷的分子或离子就能通过。通过。2.2.载体蛋白载体蛋白：只容许与载体蛋白上结合

9、部位相适合的溶质分只容许与载体蛋白上结合部位相适合的溶质分子通过，而且载体蛋白每次转运都发生自身构象的改变。子通过，而且载体蛋白每次转运都发生自身构象的改变。第10页，讲稿共50张，创作于星期二二、被动运输与主动运输二、被动运输与主动运输 被动运输（被动运输（passive transportpassive transport）主动运输（主动运输（active transportactive transport）物质的物质的跨膜运输跨膜运输是细胞维持正常生命活动的基础之一是细胞维持正常生命活动的基础之一 第11页，讲稿共50张，创作于星期二二、被动运输与主动运输二、被动运输与主动运输概念概念

10、被被动动运运输输：是是指指通通过过简简单单扩扩散散或或协协助助扩扩散散实实现现物物质质由由高高浓浓度度向向低低浓浓度方向的跨膜转运。度方向的跨膜转运。转运的动力来自物质的浓度梯度，不需要细胞提供代谢能量。转运的动力来自物质的浓度梯度，不需要细胞提供代谢能量。类型类型 简单扩散（简单扩散（simple diffusionsimple diffusion）水孔蛋白（水孔蛋白（aquaporin,AQP)aquaporin,AQP)协助扩散（协助扩散（facilitated diffusionfacilitated diffusion）第12页，讲稿共50张，创作于星期二(一一)简单扩散简单扩散 疏

11、水的小分子或疏水的小分子或小的不带电荷的极性小的不带电荷的极性分子进行跨膜转运时，分子进行跨膜转运时，不需要细胞提供能量，不需要细胞提供能量，也无需膜蛋白的协助，也无需膜蛋白的协助，因此称为简单扩散。因此称为简单扩散。不同小分子物质跨膜不同小分子物质跨膜转运的速率差异极大转运的速率差异极大不同分子的通透系数有很不同分子的通透系数有很大区别。大区别。人工脂双层膜对不人工脂双层膜对不同分子的相对透性同分子的相对透性 不同分子通过人工不同分子通过人工脂脂双层膜渗透系数双层膜渗透系数第13页，讲稿共50张，创作于星期二决定通透性的因素决定通透性的因素 其通透性主要取决于分子的大小和分子的极性：其通透性

12、主要取决于分子的大小和分子的极性：小分子比大分子容易穿膜小分子比大分子容易穿膜 非极性分子比极性分子容易穿膜非极性分子比极性分子容易穿膜 带电荷的离子跨膜需要更高的自由能带电荷的离子跨膜需要更高的自由能无膜蛋白的无膜蛋白的人工脂双层对带电荷的离子是高度不透的。人工脂双层对带电荷的离子是高度不透的。第14页，讲稿共50张，创作于星期二为什么具有极性的水分子容易穿膜？为什么具有极性的水分子容易穿膜？可能是因为水分子非常小，可以通过由于膜质运动可能是因为水分子非常小，可以通过由于膜质运动而产生的间隙的缘故。而产生的间隙的缘故。但是，速度缓慢。但是，速度缓慢。水分子快速跨膜运动是以何种方式实现的？水分

13、子快速跨膜运动是以何种方式实现的？水孔蛋白水孔蛋白 第15页，讲稿共50张，创作于星期二(二二)水孔蛋白水孔蛋白 水孔蛋白的发现水孔蛋白的发现 水孔蛋白的结构水孔蛋白的结构 水孔蛋白的选择性水孔蛋白的选择性 第16页，讲稿共50张，创作于星期二水孔蛋白的发现水孔蛋白的发现 长期以来长期以来,普遍认为细胞内外的水分子是以简单扩散普遍认为细胞内外的水分子是以简单扩散的方式透过脂双层膜。后来发现某些细胞在低渗溶液中的方式透过脂双层膜。后来发现某些细胞在低渗溶液中对水的通透性很高对水的通透性很高,很难以简单扩散来解释。很难以简单扩散来解释。例如，将红细胞移入低渗溶液后，很快吸水膨胀而溶例如，将红细胞移

14、入低渗溶液后，很快吸水膨胀而溶血，而水生动物的卵母细胞在低渗溶液不膨胀。血，而水生动物的卵母细胞在低渗溶液不膨胀。因此，人们推测水的跨膜转运除了简单扩散外因此，人们推测水的跨膜转运除了简单扩散外,还还存在某种特殊的机制存在某种特殊的机制,并提出了并提出了水通道水通道的概念。的概念。第17页，讲稿共50张，创作于星期二 19881988年年AgreAgre在在分分离离纯纯化化红红细细胞胞膜膜上上的的RhRh血血型型抗抗原原时时，发发现现了了一一个个疏疏水水性性跨跨膜膜蛋蛋白白，称称为为CHIP28 CHIP28(Channel-Forming(Channel-Forming integral i

15、ntegral membrane membrane protein)protein)。19911991年年得得到到CHIP28CHIP28的的cDNAcDNA序序列列，AgreAgre将将CHIP28CHIP28的的mRNAmRNA注注入入非非洲洲爪爪蟾蟾的的卵卵母母细细胞胞中中，在在低低渗渗溶溶液液中中，卵卵母母细细胞胞迅迅速速膨膨胀胀，并并于于5 5分分钟钟内内破破裂裂，纯纯化化的的CHIP28CHIP28置置入入脂脂质质体体，也也会会得得到到同同样样的的结结果果。细细胞胞的的这这种种吸吸水水膨膨胀胀现现象象会会被被HgHg2+2+抑抑制制，而而这这是是已已知知的的抑抑制制水水通通透透的的

16、处处理理措措施施。这这一一发发现现揭揭示示了了细细胞胞膜膜上上确确实实存存在在水水通通道道，AgreAgre因因此此而而与与离离子子通通道的研究者共享道的研究者共享20032003年的诺贝尔化学奖。年的诺贝尔化学奖。目目前前在在人人类类细细胞胞中中已已发发现现的的此此类类蛋蛋白白至至少少有有1010种种，被被命名为水通道蛋白（命名为水通道蛋白（AquaporinAquaporin，AQPAQP）第18页，讲稿共50张，创作于星期二水孔蛋白的结构水孔蛋白的结构水孔蛋白是由四个亚基组成的四聚体。水孔蛋白是由四个亚基组成的四聚体。每个亚基由每个亚基由6 6个跨膜个跨膜螺旋组成，相对分子质量为螺旋组成

17、，相对分子质量为28 00028 000。每个每个水孔蛋白亚基单独形成一个供水分子运动的中央孔。水孔蛋白亚基单独形成一个供水分子运动的中央孔。中央孔的直径稍大于水分子的直径，约中央孔的直径稍大于水分子的直径，约0.28 nm0.28 nm，水孔长约为，水孔长约为2 nm2 nm。第19页，讲稿共50张，创作于星期二水孔蛋白的选择性水孔蛋白的选择性 水水孔孔蛋蛋白白形形成成对对水水分分子子高高度度特特异异的的亲亲水水通通道道，只只容容许许水水而而不不容许离子或其他小分子溶质通过。容许离子或其他小分子溶质通过。源源于于通通道道内内高高度度保保守守的的氨氨基基酸酸残残基基侧侧链链与与通通过过的的水水

18、分分子子形成氢键。形成氢键。源于非常狭窄的孔径。源于非常狭窄的孔径。第20页，讲稿共50张，创作于星期二(三三)协助扩散协助扩散概念：概念：各种极性分子和无机离子，如糖、氨基酸、核苷酸以及细胞各种极性分子和无机离子，如糖、氨基酸、核苷酸以及细胞代谢物等顺其浓度梯度或电化学梯度减小方向的跨膜转运。代谢物等顺其浓度梯度或电化学梯度减小方向的跨膜转运。该过程不需要细胞提供能量，这与简单扩散相同，因此两者都称该过程不需要细胞提供能量，这与简单扩散相同，因此两者都称为被动运输。为被动运输。但在但在协助扩散协助扩散中，物质跨膜转运需要特异性的膜转运蛋中，物质跨膜转运需要特异性的膜转运蛋白白“协助协助”，从

19、而使其转运速率增加，转运特异性增强。，从而使其转运速率增加，转运特异性增强。第21页，讲稿共50张，创作于星期二 绝大多数哺乳类细胞都是利用血糖作为细胞的主要能源，人类基绝大多数哺乳类细胞都是利用血糖作为细胞的主要能源，人类基因组编码因组编码1212种与糖转运相关的载体蛋白种与糖转运相关的载体蛋白GLUT1GLUT1 GLUT12GLUT12，构成葡萄，构成葡萄糖载体（糖载体（GLUTGLUT）蛋白家族。）蛋白家族。(三三)协助扩散协助扩散 用红细胞和肝细胞设计用红细胞和肝细胞设计葡萄糖摄取实验，发现由葡萄糖摄取实验，发现由GLUT蛋白所介导的细胞蛋白所介导的细胞对葡萄糖的摄取表现酶动对葡萄糖

20、的摄取表现酶动力学基本特征，与简单扩力学基本特征，与简单扩散相比极大地提高了摄入散相比极大地提高了摄入速率。速率。第22页，讲稿共50张，创作于星期二特征：特征：葡萄糖载体介导的葡萄糖载体介导的协助扩散协助扩散比简单扩散转运速率高。比简单扩散转运速率高。膜转运蛋白协助的结果膜转运蛋白协助的结果与酶催反应相似与酶催反应相似,存在最大的转运速率，因此可用达到最大转存在最大的转运速率，因此可用达到最大转运速率一半时的葡萄糖浓度作为其运速率一半时的葡萄糖浓度作为其KmKm值，用以衡量某种物质的值，用以衡量某种物质的转运速率。转运速率。膜转运蛋白的数量有限。在一定限度内运输速率同物质膜转运蛋白的数量有限

21、。在一定限度内运输速率同物质浓度成正比。如超过一定限度，浓度再增加，运输也不浓度成正比。如超过一定限度，浓度再增加，运输也不再增加。因膜上载体蛋白的结合位点已达饱和。再增加。因膜上载体蛋白的结合位点已达饱和。比较不同分子的比较不同分子的KmKm值，可以发现不同载体蛋白对溶质的亲值，可以发现不同载体蛋白对溶质的亲和性不同。和性不同。实验还发现，不同的载体蛋白具有的转运特异性溶质的偏实验还发现，不同的载体蛋白具有的转运特异性溶质的偏好性。好性。(三三)协助扩散协助扩散第23页，讲稿共50张，创作于星期二、主动运输、主动运输定义：是由载体蛋白所介导的物质逆浓度梯度或电化学梯度由浓度定义：是由载体蛋白

22、所介导的物质逆浓度梯度或电化学梯度由浓度低的一侧向高浓度的一侧进行跨膜转运的方式。低的一侧向高浓度的一侧进行跨膜转运的方式。类型（根据能量来源）：类型（根据能量来源）：ATP直接供能直接供能(ATP驱动泵驱动泵)、ATP间接提供能间接提供能量量(耦联转运蛋白耦联转运蛋白)、光能驱动、光能驱动 Fig.Fig.驱动主动运输的三种类型驱动主动运输的三种类型第24页，讲稿共50张，创作于星期二Fig.NaFig.Na+-K-K+泵的结构与工作模式示意图泵的结构与工作模式示意图1.由由ATP直接提供能量的主动运输直接提供能量的主动运输钠钾泵钠钾泵ATPATP催化位点催化位点结构：结构：（MW=120,

23、000DaMW=120,000Da）+（MW=50MW=50,000Da000Da）NaNa+-K-K+泵泵功能：维持细胞内低功能：维持细胞内低Na+高高K+的离子环境的离子环境存在：一切动物细胞的细胞膜上，植物细胞、真菌、细存在：一切动物细胞的细胞膜上，植物细胞、真菌、细菌上没有。菌上没有。第25页，讲稿共50张，创作于星期二1.由由ATP直接提供能量的主动运输直接提供能量的主动运输钙泵和质子泵钙泵和质子泵结构：与结构：与NaNa+-K-K+泵的泵的亚基同源亚基同源 MW=100,000DaMW=100,000Da，每一泵单位中有每一泵单位中有1010个跨膜个跨膜螺旋螺旋，其中，其中3 3个

24、螺个螺 旋与跨越脂双层的中央通道相连。旋与跨越脂双层的中央通道相连。CaCa2+2+泵泵功能：在肌质网内储存功能：在肌质网内储存Ca2+调节肌细胞的收缩与舒张调节肌细胞的收缩与舒张工作原理：工作原理：Ca2+泵：是由泵：是由1000个氨基酸残基组成的多肽构成的跨膜蛋白。个氨基酸残基组成的多肽构成的跨膜蛋白。Ca Ca2+2+泵工作与泵工作与ATPATP的水解相偶联，每消耗一个的水解相偶联，每消耗一个ATPATP分子转运出两个分子转运出两个CaCa2+2+。钙泵主要。钙泵主要存在于细胞膜和内质网膜上，它将存在于细胞膜和内质网膜上，它将CaCa2+2+输出细胞或泵入内质网腔中储存起来，输出细胞或泵

25、入内质网腔中储存起来，以维持细胞内低浓度的游离以维持细胞内低浓度的游离CaCa2+2+。在。在CaCa2+2+处于非磷酸化状态时，处于非磷酸化状态时，2 2个通道螺旋中个通道螺旋中断形成胞质侧结合断形成胞质侧结合2 2个个CaCa2+2+的空穴，的空穴，ATPATP在胞质侧与其结合位点结合，伴随在胞质侧与其结合位点结合，伴随ATPATP水解使水解使相邻结构域天冬氨酸残基磷酸化，从而导致跨膜螺旋重排。跨膜螺旋的重排破坏相邻结构域天冬氨酸残基磷酸化，从而导致跨膜螺旋重排。跨膜螺旋的重排破坏CaCa2+2+结合结合位点并释放位点并释放CaCa2+2+进入膜的另一侧。进入膜的另一侧。第26页，讲稿共5

26、0张，创作于星期二质子泵质子泵功能：建立功能：建立H+电化学梯度，驱动转运溶质进入细胞电化学梯度，驱动转运溶质进入细胞种类种类（1 1）P P型质子泵：结构型质子泵：结构与与NaNa+-K-K+泵和泵和CaCa2+2+泵结构类似，在转运泵结构类似，在转运H H的过程中的过程中涉及磷酸化和去磷酸化，存在于真核细胞的细胞膜上。涉及磷酸化和去磷酸化，存在于真核细胞的细胞膜上。（2 2）V V型质子泵：存在于动物细胞溶酶体膜和植物细胞液泡膜上，转运型质子泵：存在于动物细胞溶酶体膜和植物细胞液泡膜上，转运H H+过程中不形成磷酸化的中间体，称过程中不形成磷酸化的中间体，称v v型质子泵，其功能是从细胞质

27、基质中泵型质子泵，其功能是从细胞质基质中泵出出H H+进入细胞器，有助于保持细胞质基质中性进入细胞器，有助于保持细胞质基质中性pHpH和细胞器内的酸性和细胞器内的酸性pHpH。（3 3）H H+-ATP-ATP酶酶:存在于线粒体膜、植物类囊体膜和多数细菌质膜上，以相反存在于线粒体膜、植物类囊体膜和多数细菌质膜上，以相反的方式发挥生理作用的方式发挥生理作用H H+顺浓度梯度运动，将所释放能量与顺浓度梯度运动，将所释放能量与ATPATP合成偶联起合成偶联起来：来：线粒体氧化磷酸化线粒体氧化磷酸化叶绿体光合磷酸化叶绿体光合磷酸化第27页，讲稿共50张，创作于星期二2.耦联转运蛋白耦联转运蛋白 耦联转

28、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2种基本类型：同向转运蛋白和反向转运蛋白。由于这两类转运蛋白能同时转运两种不同的溶质，所以又称为协同转运蛋白。和ATP驱动泵直接利用水解ATP提供的能量不同，协同转运蛋白同时转运两种不同溶质，所利用的能量储存在其中一种溶质的电化学梯度中，在动物细胞的质膜上，Na+是常用的协同转运离子，它的电化学梯度为另一种分子的主动运输提供驱动力。3.光驱动泵光驱动泵 光驱动泵主要在细菌细胞中发现，对溶质的主动运输与光能的输入相耦联。第28页，讲稿共50张，创作于星期二 协同转运协同转运概念概念 由由NaNa+-K-K+泵（或泵（或H H+-泵）与载体蛋白协

29、同作用，靠泵）与载体蛋白协同作用，靠 间接消耗间接消耗ATPATP所完成的主动运输方式。所完成的主动运输方式。类型与机制类型与机制 根据物质运输方向与离子顺电化学梯度的转移方向的关系，协同转运又可分为：根据物质运输方向与离子顺电化学梯度的转移方向的关系，协同转运又可分为：同向转运同向转运:物质运输方向与离子转移方向相同（图示）物质运输方向与离子转移方向相同（图示）反向转运反向转运:物质跨膜转运的方向与离子转移的方向相反物质跨膜转运的方向与离子转移的方向相反 如如：动动物物细细胞胞常常通通过过NaNa+驱驱动动的的NaNa+/H/H+反反向向转转运运的的方方式式来来转转运运H H+以以调调节节细

30、细胞胞内内的的pHpH。第29页，讲稿共50张，创作于星期二同向转运 反向转运第30页，讲稿共50张，创作于星期二 离子跨膜转运与膜电位离子跨膜转运与膜电位膜电位：细胞膜两侧各种带电物质形成的电位差的总和。膜电位：细胞膜两侧各种带电物质形成的电位差的总和。静息电位：静息电位：细胞在静息状态下的膜电位。细胞在静息状态下的膜电位。动作电位：动作电位：在刺激作用下产生行使通讯功能的快速变化的膜在刺激作用下产生行使通讯功能的快速变化的膜 电位。电位。极极化化：静静息息电电位位是是细细胞胞膜膜内内外外相相对对稳稳定定的的电电位位差差，质质膜膜内内为为负负值值，质质膜外为正值，这种现象又称极化。膜外为正值

31、，这种现象又称极化。第31页，讲稿共50张，创作于星期二静息电位的产生静息电位的产生 静息电位主要是由质膜上相对稳定的离子跨膜运输或离子流形成静息电位主要是由质膜上相对稳定的离子跨膜运输或离子流形成的。的。过程：过程：NaNa+KK+泵的工作使细胞内外的泵的工作使细胞内外的NaNa+和和K K+浓度远离平衡态浓度远离平衡态分布，胞内高浓度的分布，胞内高浓度的K K+是细胞内有机分子所带负电荷的主要平是细胞内有机分子所带负电荷的主要平衡者。处于静息状态的动物细胞，质膜上许多非门控的衡者。处于静息状态的动物细胞，质膜上许多非门控的K K+渗漏通渗漏通道通常是开放的，而其他离子通道却很少开放。所以静

32、息膜允道通常是开放的，而其他离子通道却很少开放。所以静息膜允许许K K+通过开放的渗漏通道顺电化学梯度流向胞外。随着正电荷转移通过开放的渗漏通道顺电化学梯度流向胞外。随着正电荷转移到胞外而留下胞内非平衡负电荷，结果是膜外阳离子过量和膜内阴到胞外而留下胞内非平衡负电荷，结果是膜外阳离子过量和膜内阴离子过量，从而产生外正内负的静息膜电位。离子过量，从而产生外正内负的静息膜电位。第32页，讲稿共50张，创作于星期二动作电位的产生动作电位的产生 当细胞接受刺激信号当细胞接受刺激信号(电信号或化学信号电信号或化学信号)超过一定阈值时，超过一定阈值时，电压门电压门NaNa+通道将介导细胞产生动作电位。通道

33、将介导细胞产生动作电位。过程：过程：细胞接受阈值刺激，Na+通道打开，引起Na+通透性大大增加，瞬间大量Na+流人细胞内，致使静息膜电位减小乃至消失，即为质膜的除极化除极化过程。当细胞内Na+进一步增加达到Na+平衡电位，形成瞬间的内正外负的动作电位，称质膜的反极化反极化，动作电位随即达到最大值。只有达到一定的刺激阈，动作电位才会出现。在Na+大量进入细胞时，K+通透性也逐渐增加，随着动作电位出现，Na+通道从失活到关闭，电压门K+通道完全打开，K+流出细胞从而使质膜再度极化，以至于超过原来的静息电位，此时称超极化超极化。超极化时膜电位使K+通道关闭，膜电位又恢复至静息状态。第33页，讲稿共5

34、0张，创作于星期二第三节、胞吞作用与胞吐作用第三节、胞吞作用与胞吐作用作作用用：完完成成大大分分子子与与颗颗粒粒性性物物质质的的跨跨膜膜运运输输，又又称称膜膜泡泡运运输输或或批量运输（批量运输（bulk transportbulk transport）。属于主动运输。）。属于主动运输。过程过程 胞胞吞吞作作用用:将将细细胞胞外外营营养养物物质质等等摄摄取取到到细细胞胞内内，以以维维持持细细胞正常的代谢活动。胞正常的代谢活动。胞胞吐吐作作用用：将将细细胞胞内内合合成成的的功功能能分分子子（蛋蛋白白质质和和脂脂质质等等）和代谢废物送到细胞外。和代谢废物送到细胞外。第34页，讲稿共50张，创作于星期

35、二（一）胞吞作用（一）胞吞作用胞饮作用吞噬作用胞吞作用胞吞作用液体物质胞饮泡固体物质吞噬泡胞吞泡胞吞泡1.胞吞作用的类型胞吞作用的类型胞吞作用：胞吞作用：是通过细胞质膜内陷形成囊泡，称胞吞泡，将是通过细胞质膜内陷形成囊泡，称胞吞泡，将 外界物质裹进并输入细胞的过程。外界物质裹进并输入细胞的过程。第35页，讲稿共50张，创作于星期二（一）胞吞作用（一）胞吞作用2.2.胞饮作用与吞噬作用主要有三点区别胞饮作用与吞噬作用主要有三点区别第36页，讲稿共50张，创作于星期二（一）胞吞作用（一）胞吞作用3.3.受体介导的胞吞作用受体介导的胞吞作用 根据包吞的物质是否有专一性，可将胞吞作用分根据包吞的物质是

36、否有专一性，可将胞吞作用分为为受体介导的包吞作用受体介导的包吞作用和和非特异性的包吞作用。非特异性的包吞作用。受体介导的包吞作用是大多数动物细胞通过网受体介导的包吞作用是大多数动物细胞通过网格蛋白有被小泡从胞外基质摄取特定大分子的有效格蛋白有被小泡从胞外基质摄取特定大分子的有效途径。途径。第37页，讲稿共50张，创作于星期二（一）胞吞作用（一）胞吞作用3.3.受体介导的胞吞作用受体介导的胞吞作用 胞内体（胞内体（endosomeendosome）及其分选作用）及其分选作用 在受体介导的胞吞作用过程中，不同类型的受体具有不在受体介导的胞吞作用过程中，不同类型的受体具有不同的胞内体分选途径：同的胞

37、内体分选途径：1.1.大部分受体返回它们原来的质膜结构域。大部分受体返回它们原来的质膜结构域。2.2.有些受体不能再循环而是进入溶酶体被消化。有些受体不能再循环而是进入溶酶体被消化。3.3.有些受体被运至质膜不同的结构域，该过程成为有些受体被运至质膜不同的结构域，该过程成为转胞吞作用。转胞吞作用。第38页，讲稿共50张，创作于星期二（二）胞吐作用（二）胞吐作用 组成型胞吐途径（组成型胞吐途径（constitutive exocytosis pathwayconstitutive exocytosis pathway）所有真核细胞所有真核细胞途途径径：高高尔尔基基体体反反面面网网管管区区（TGN

38、TGN）分分泌泌囊囊泡泡向向质质膜膜流动并与之融合流动并与之融合 连续分泌过程连续分泌过程 用用于于质质膜膜更更新新（质质膜膜外外周周蛋蛋白白、胞胞外外基基质质组组分分、营营养养或或信信号号分子）分子）第39页，讲稿共50张，创作于星期二（二）胞吐作用（二）胞吐作用调节型胞吐途径调节型胞吐途径（regulated exocytosis pathwayregulated exocytosis pathway）特化的分泌细胞特化的分泌细胞 途径：途径：分泌细胞产生分泌物分泌细胞产生分泌物储存在分泌泡内储存在分泌泡内 胞外信号刺激胞外信号刺激分泌泡与质膜融合分泌泡与质膜融合内含内含 物释放。物释放。

39、第40页，讲稿共50张，创作于星期二本章小结本章小结膜转运蛋白与物质的跨膜运输膜转运蛋白与物质的跨膜运输一、脂双层的不透性和膜转运蛋白一、脂双层的不透性和膜转运蛋白载体蛋白、通道蛋白载体蛋白、通道蛋白、通道蛋白与载体蛋白的异同通道蛋白与载体蛋白的异同二、被动运输与主动运输二、被动运输与主动运输被动运输：简单扩散、水孔蛋白、协助扩散被动运输：简单扩散、水孔蛋白、协助扩散主动运输：钠钾泵、钙泵和质子泵、协同转运（同向转运、反向转主动运输：钠钾泵、钙泵和质子泵、协同转运（同向转运、反向转 运）、离子跨膜转运与膜电位（运）、离子跨膜转运与膜电位（静息电位、动作电位静息电位、动作电位）第41页，讲稿共5

40、0张，创作于星期二本章小结本章小结胞吞作用与胞吐作用胞吞作用与胞吐作用一、胞吞作用一、胞吞作用1.1.胞吞作用的类型胞吞作用的类型：胞饮作用、吞噬作用胞饮作用、吞噬作用2.2.胞饮作用与吞噬作用主要有三点区别胞饮作用与吞噬作用主要有三点区别 胞吞泡的大小、转运方式、胞吞泡形成机制胞吞泡的大小、转运方式、胞吞泡形成机制3.3.受体介导的胞吞作用受体介导的胞吞作用二、胞吐作用二、胞吐作用组成型胞吐途径组成型胞吐途径调节型胞吐途径调节型胞吐途径第42页，讲稿共50张，创作于星期二载体蛋白通过构象改变介导溶质被动运输的模型载体蛋白通过构象改变介导溶质被动运输的模型第43页，讲稿共50张，创作于星期二同

41、向转运同向转运Fig.小肠上皮细胞吸收葡小肠上皮细胞吸收葡萄糖示意图：萄糖示意图：葡萄糖分子通过葡萄糖分子通过Na+驱动的同驱动的同向转运方式进入上皮细胞；向转运方式进入上皮细胞；再经载体介导的协助扩散方再经载体介导的协助扩散方式进入血液；式进入血液；Na+-K+泵消耗泵消耗ATP维持维持Na+在质膜两侧的电化在质膜两侧的电化学梯度。学梯度。第44页，讲稿共50张，创作于星期二第45页，讲稿共50张，创作于星期二第46页，讲稿共50张，创作于星期二转运物转运物接合素蛋白接合素蛋白转运物受体转运物受体有被小泡有被小泡细胞质基质细胞质基质脱包被转运泡脱包被转运泡脱包被脱包被GTP结合蛋白（结合蛋白

42、（dynamin）网格蛋白包被网格蛋白包被膜泡形成膜泡形成有被小泡有被小泡 网格蛋白：网格蛋白：是由相对分子是由相对分子质量为质量为18010180103 3的的重链和重链和351035103 3 401040103 3的轻链组的轻链组成的二聚体，成的二聚体，3 3个二聚体形成组成个二聚体形成组成包被的结构单位包被的结构单位三角蛋白复合三角蛋白复合体。体。配体与膜上受体结合配体与膜上受体结合网格蛋白聚集在膜下一侧逐渐形成质膜凹网格蛋白聚集在膜下一侧逐渐形成质膜凹陷（网格蛋白有被小窝）陷（网格蛋白有被小窝）小分子小分子GTP（dynamin）在深陷有被小窝）在深陷有被小窝颈部组装成环颈部组装成环

43、dynamin蛋白水解与其结合的蛋白水解与其结合的GTP引起颈部缢缩引起颈部缢缩脱离质膜脱离质膜形成网格蛋白有被小泡形成网格蛋白有被小泡几秒种后网格蛋白脱离有被小几秒种后网格蛋白脱离有被小泡返回质膜附近重复使用泡返回质膜附近重复使用脱包被的囊泡与早胞内体融合脱包被的囊泡与早胞内体融合将转运分将转运分子与部分胞外液体摄入细胞子与部分胞外液体摄入细胞通过网格蛋白有被小泡介导的选择性运输示意图通过网格蛋白有被小泡介导的选择性运输示意图第47页，讲稿共50张，创作于星期二 胆固醇胆固醇是动物细胞质膜的基本成分，也是固醇类激素的前体。是动物细胞质膜的基本成分，也是固醇类激素的前体。胆固醇主要在肝细胞中合

44、成，它在血液中运输是通过与磷脂和蛋胆固醇主要在肝细胞中合成，它在血液中运输是通过与磷脂和蛋白质结合形成低密度脂蛋白（白质结合形成低密度脂蛋白（LDLLDL）颗粒形式。）颗粒形式。胞内体胞内体是动物细胞内由膜包围的细胞器，其作用是运输由胞吞是动物细胞内由膜包围的细胞器，其作用是运输由胞吞作用新摄入的物质到溶酶体被降解。作用新摄入的物质到溶酶体被降解。LDLLDL受体受体接合素蛋白接合素蛋白胞吞作用胞吞作用脱包被脱包被网格蛋白有被小泡网格蛋白有被小泡胞内体胞内体溶酶体溶酶体转运至转运至胆固醇等胆固醇等溶酶体溶酶体LDL受体受体返回质膜返回质膜细胞质基质细胞质基质动动物物细细胞胞通通过过受受体体介介导导的的胞胞吞吞作作用用对对胆胆固固醇醇的的摄摄取取第48页，讲稿共50张，创作于星期二（二）胞吐作用（二）胞吐作用胞吐作用胞吐作用：是将细胞内：是将细胞内的分泌泡或其他某些膜的分泌泡或其他某些膜泡中的物质通过细胞质泡中的物质通过细胞质膜运出细胞的过程。膜运出细胞的过程。第49页，讲稿共50张，创作于星期二感感谢谢大大家家观观看看第50页，讲稿共50张，创作于星期二