细胞膜与物质的跨膜转运

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1、CellMembraneandTransmembraneTransport医用生物学教研室李延兰Tel:3831928(O)lyl72075@sina.com2010.03第2章细胞膜与物质运输1内容提要小分子和离子的穿膜运输（transmembranetransport）大分子和颗粒物质的膜泡运输(transportbyvesicleformation)细胞膜与疾病2细胞膜是细胞与外界环境之间的一种选择性通透屏障，具有保障细胞摄取营养物质、排出代谢产物、调节细胞内离子浓度、维持内环境稳定等与细胞代

2、谢活动密切相关的基本功能。总的来看，和细胞膜有关的物质运输活动有两种形式：一是小分子和离子的穿膜运输；另一种是大分子和颗粒物质的膜泡运输。物质主要经3种途径通过细胞膜：被动运输、主动运输、胞吞和胞吐作用。3一、小分子和离子的穿膜运输质膜对溶质的通透性具有以下四个特点：①脂溶性大的分子容易穿过质膜;②分子越小越易穿膜;③不带电荷的分子易穿过膜;④绝大多数离子和亲水性分子的穿膜要依赖于专一的跨膜蛋白。4物质穿膜运输的基本类型分为被动运输和主动运输。56CellMembranePermeabilityH2

3、OH2OSteroidIonchannels(open/close)Na+Cl-7CellMembranePermeabilityH2OH2OSteroidTransporterSucroseProteinsIonchannels(open/close)Na+Cl-Na+Cl-蔗糖8小分子和离子进出细胞要横穿细胞膜。9被动运输简单扩散离子通道扩散易化扩散（载体）协助扩散（一）被动运输（passivetransport）不需要消耗细胞代谢的能量，而将物质从浓度高的一侧经细胞膜转运至浓度低的一侧，动力来

4、自于浓度梯度形成的势能。（帮助扩散）10高浓度低浓度脂质双分子层电化学梯度简单扩散简单扩散:不需要消耗能量和不依靠专一膜蛋白分子而使物质顺浓度梯度从膜的一侧转运到另一侧的运输方式。11脂溶性物质(非极性物质):苯.乙醇.氧.氮不带电荷小分子物质:水.尿素.二氧化碳适合简单扩散的物质:不适合简单扩散的物质:带电荷物质12CellMembranePermeabilityH2OH2OSteroidNa+Cl-Sucrose13简单扩散14通道蛋白（channelpr.）：形成贯穿载体蛋白（carrierp

5、r.）：与特定溶质结合改变构象使溶质穿越细胞膜。脂双层之间的通道。转运蛋白（跨膜蛋白）15离子通道扩散绝大多数离子通过膜上通道蛋白的协助，实现顺浓度梯度的跨膜转运。离子通道是镶嵌在膜上的跨膜蛋白质，它由α-螺旋蛋白构成，称为通道蛋白（channelprotein）。其中心具有亲水性通道，对离子具有高度的亲和力，允许适当大小的离子顺浓度梯度瞬间大量地通过。16离子通道可迅速地开放和关闭，受通道闸门所控制，而闸门是由通道蛋白的带电分子或基团（如羟基或磷酸基）所构成。有的持续开放，有的间断开放。间断开放的

6、通道包括三类即①电位依赖性电压门控通道（闸门的开闭受膜电压控制；Na通道、Ca通道、K通道）；②化学物质控制的配体门控通道（闸门开闭受化学物质即配体调节；乙酰胆碱通道等）和③机械门控通道。17通道蛋白高浓度低浓度电化学梯度18高浓度低浓度电化学梯度通道蛋白闸门通道扩散闸门通道扩散:物质顺浓度梯度经过闸门孔道扩散到细胞膜的另一侧这样的转运过程称闸门通道扩散。配体19通道扩散20电压闸门通道121高浓度低浓度电化学梯度通道蛋白配体22①神经末梢膜上的电压闸门Ca2+通道②肌肉细胞膜上的配体闸门通道③肌肉

7、细胞膜上的电压闸门Na+通道④肌浆网上的钙离子通道神经肌肉连接系统：在神经肌肉接头处，沿神经传来的冲动刺激肌肉收缩，整个反应在不到一秒内完成，这样一个看来似乎很简单的反应至少包括4个不同部位的离子通道闸门按一定的顺序开放和关闭。神经肌肉接头处的闸门通道①②③④23①当冲动到达神经末梢，去极化发生，膜电位降低，引起神经末梢膜上的电压闸门通道开放，Ca2+急速进入神经末梢，刺激分泌神经递质——乙酰胆碱；②释放的乙酰胆碱与肌肉细胞膜上的配体闸门通道上的特异部位（受体）结合，闸门瞬间开放，Na+大量涌入细胞

8、，引起局部膜去极化，膜电位改变；24③肌肉细胞膜的去极化，又使其膜上的电压闸门Na+通道依次开放，Na+更多地进入，进一步促进膜的去极化扩展到整个肌膜；④肌肉细胞膜去极化又引起肌肉细胞内肌浆网上的钙离子通道开放，钙离子从肌浆网内流入细胞质，细胞质内钙离子浓度急剧升高，肌原纤维收缩。25闸门通道26易化扩散高浓度低浓度电化学梯度脂双分子层载体蛋白易化扩散:凡借助于载体蛋白的帮助不消耗能量将物质顺浓度梯度进行转运，这种方式称易化或帮助扩散。注意易化扩散可运输一些亲水性物质