1、第四章、細(xì)胞質(zhì)膜及物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸?shù)诙?jié)、小分子物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸一、膜的被動運(yùn)輸（一）自由擴(kuò)散也叫自由擴(kuò)散（free diffusion）特點(diǎn)：沿濃度梯度（或電化學(xué)梯度）擴(kuò)散；不需要提供能量；沒有膜蛋白的協(xié)助。人工膜對各類物質(zhì)的通透率：脂溶性越高通透性越大，水溶性越高通透性越??；非極性分子比極性容易透過，極性不帶電荷小分子，如H2O、O2等可以透過人工脂雙層，但速度較慢；小分子比大分子容易透過；分子量略大一點(diǎn)的葡萄糖、蔗糖則很難透過；人工膜對帶電荷的物質(zhì)，如各類離子是高度不通透的。二、膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白介導(dǎo)的跨膜運(yùn)輸膜的不透性：細(xì)胞膜的骨架成分是脂質(zhì)分子，具有水不溶性特征，僅能進(jìn)行某些脂溶性分子和不帶電小

2、分子的簡單擴(kuò)散運(yùn)輸，而對絕大多數(shù)溶質(zhì)分子和離子是高度不通透的。膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白：細(xì)胞內(nèi)外離子濃度差別的形成還需要由一套膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白來運(yùn)轉(zhuǎn)，尤其是對細(xì)胞有重要作用的有機(jī)小分子和帶電荷的無機(jī)離子。膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白可分為兩類：一類稱載體蛋白（carrier Proteins），如轉(zhuǎn)運(yùn)葡萄糖分子的膜蛋白；另一類稱通道蛋白（channel Proteins），它可形成親水的通道，允許一定大小和一定電荷的離子通過。（一）、載體蛋白載體蛋白的運(yùn)輸特點(diǎn)是： 與特定的溶質(zhì)分子結(jié)合，通過一系列構(gòu)象改變介導(dǎo)溶質(zhì)的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)； 對所轉(zhuǎn)運(yùn)的物質(zhì)具有高度選擇性； 載體蛋白又稱為通透酶(Permease): 對物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)過程具有被類似物競

3、爭性抑制、具有競爭性抑制等酶的特性。但它不對轉(zhuǎn)運(yùn)分子作任何共價修飾。2、鈉鉀泵構(gòu)成：由2個大亞基、2個小亞基組成的4聚體，實際上就是Na+-K+-ATP酶，分布于動物細(xì)胞的質(zhì)膜。工作原理：Na+-K+ATP PUMP3、鈣泵Model for mode of action for Ca+ ATPase Conformation changeCa2+-ATPase的跨膜結(jié)構(gòu)域膜內(nèi)側(cè)第一個環(huán)有Ca2+離子結(jié)合位點(diǎn)；第二個環(huán)有激活位點(diǎn)，包括ATP的結(jié)合位點(diǎn)。在靜息狀態(tài)，羧基端的抑制區(qū)域同環(huán)2的激活位點(diǎn)結(jié)合，使泵失去功能（自我抑制）。Ca2+-ATPase泵有兩種激活機(jī)制： CaM復(fù)合物、蛋白激酶C激

4、活。Ca2+升高，Ca2+同CaM結(jié)合，形成激活的Ca2+/鈣調(diào)蛋白復(fù)合物，后者與抑制區(qū)結(jié)合，釋放激活位點(diǎn)，泵開始工作。Ca2+濃度時，CaM同抑制區(qū)脫離，抑制區(qū)又同激活位點(diǎn)結(jié)合，使泵處于靜息狀態(tài)。蛋白激酶C使抑制區(qū)磷酸化，從而失去抑制作用；當(dāng)磷酸酶使抑制區(qū)脫磷酸，抑制區(qū)又同激活位點(diǎn)結(jié)合，起抑制作用。Ca2+ -ATPase的結(jié)構(gòu)和功能位點(diǎn) 4、質(zhì)子泵P-型質(zhì)子泵：P62V-型質(zhì)子泵：存在于動物細(xì)胞內(nèi)體、溶酶體膜以及植物、酵母和其他真菌細(xì)胞膜上。 利用ATP水解供能從細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中逆H+轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞器中。F-型質(zhì)子泵：主要存在于線粒體內(nèi)膜等上。5、協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)是一類靠間接提供能量完成的主動運(yùn)輸方式。物

5、質(zhì)跨膜運(yùn)動所需要的能量來自膜兩側(cè)離子的電化學(xué)濃度梯度，而維持這種電化學(xué)勢的是鈉鉀泵或質(zhì)子泵。動物細(xì)胞中常常利用膜兩側(cè)Na+濃度梯度來驅(qū)動。植物細(xì)胞和細(xì)菌常利用H+濃度梯度來驅(qū)動。根據(jù)物質(zhì)運(yùn)輸方向與離子沿濃度梯度的轉(zhuǎn)移方向，協(xié)同運(yùn)輸又可分為：同向協(xié)同（symport）與反向協(xié)同（antiport）。1、同向協(xié)同（symport）物質(zhì)運(yùn)輸方向與離子轉(zhuǎn)移方向相同。如小腸細(xì)胞對葡萄糖的吸收伴隨著Na+的進(jìn)入。在某些細(xì)菌中，乳糖的吸收伴隨著H+的進(jìn)入。2、反向協(xié)同（antiport）物質(zhì)跨膜運(yùn)動的方向與離子轉(zhuǎn)移的方向相反，如動物細(xì)胞常通過Na+/H+反向協(xié)同運(yùn)輸?shù)姆绞絹磙D(zhuǎn)運(yùn)H+，以調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)的PH值。還

6、有一種機(jī)制是Na+驅(qū)動的Cl-HCO3-交換，即Na+與HCO3-的進(jìn)入伴隨著Cl-和H+的外流，如存在于紅細(xì)胞膜上的帶3蛋白。 （三）、通道蛋白通道蛋白(channel protein)是一類橫跨質(zhì)膜，它們都是通過疏水的氨基酸鏈進(jìn)行重排，形成水性通道，允許適宜的分子通過。通道蛋白具有選擇性，所以在細(xì)胞膜中有各種不同的通道蛋白。通道蛋白參與的只是被動運(yùn)輸，轉(zhuǎn)運(yùn)速度高，無飽和性。主要類型：電壓門通道、配體門通道、應(yīng)力激活通道等。Three conformation of the acetylcholine receptor第三節(jié)、大分子物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸真核細(xì)胞通過內(nèi)吞作用（endocytosis）

7、和外吐作用（exocytosis）完成大分子與顆粒性物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸。在轉(zhuǎn)運(yùn)過程中，質(zhì)膜內(nèi)陷，形成包圍細(xì)胞外物質(zhì)的囊泡，因此又稱膜泡運(yùn)輸。細(xì)胞的內(nèi)吞和外排活動總稱為吞排作用（cytosis）。 細(xì)胞內(nèi)吞較大的固體顆粒物質(zhì)，如細(xì)菌、細(xì)胞碎片等，稱為吞噬作用。一、胞飲作用與吞噬作用細(xì)胞吞入液體或極小的顆粒物質(zhì)。胞飲作用Structure of a clathrin coated vesicle三、外吐作用exocytosis包含大分子物質(zhì)的小囊泡從細(xì)胞內(nèi)部移至細(xì)胞表面，與質(zhì)膜融，將物質(zhì)排出細(xì)胞之外。外吐作用的兩種形式1 固有分泌途徑（consititutive pathway of secretio

8、n）：新合成的分子在高爾基體裝入轉(zhuǎn)運(yùn)小泡，隨即很快被帶到質(zhì)膜，并持續(xù)不斷的分泌出去，普遍存在于所有細(xì)胞中2 受調(diào)分泌途徑（regulated pathway of secretion）:胞內(nèi)大分子合成后被儲存在特殊的小泡中，當(dāng)細(xì)胞接受胞外信號物質(zhì)作用后引起胞內(nèi)變化，包括鈣離子濃度升高這些小泡才于質(zhì)膜融合發(fā)生外吐。（分子扣機(jī)理）四、質(zhì)膜的循環(huán)與運(yùn)動第四節(jié)、質(zhì)膜的特化結(jié)構(gòu)和功能細(xì)胞側(cè)面的特化結(jié)構(gòu)：分為三大類，即：封閉連接（occluding junction）、錨定連接（anchoring junction）和通訊連接（communicating junction）。 細(xì)胞有里面的特化結(jié)構(gòu)：如小腸

9、上皮細(xì)胞的微絨毛結(jié)構(gòu)。一、封閉連接存在于脊椎動物的上皮細(xì)胞間。也叫zonula occluden連接區(qū)域具有蛋白質(zhì)焊接線，也稱嵴線，由跨膜細(xì)胞粘附分子構(gòu)成。相鄰細(xì)胞之間的質(zhì)膜緊密結(jié)合，沒有縫隙。主要作用：封閉相鄰細(xì)胞間的接縫，防止溶液中的分子沿細(xì)胞間隙滲入體內(nèi)，構(gòu)成腦血屏障和睪血屏障。（一）緊密連接Tight Junction in Epithelia of RabbitTight Junctions Seal off body cavitiesRestrict diffusion of membrane componentsTight Junction二、錨定連接（一）粘合帶與粘合斑粘合帶（

10、adhesion belt） ：呈帶狀環(huán)繞細(xì)胞，位于緊密連接下方。相鄰細(xì)胞間的粘合分子為E-鈣粘素。質(zhì)膜內(nèi)側(cè)有多種附著蛋白形成的致密斑。連接的細(xì)胞骨架成分為actin。粘合斑（adhesion plaque）：位于細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)間，粘附分子為integrin、胞內(nèi)骨架成分也是actin。粘合帶Adhesion Belt（二）橋粒與半橋粒橋粒（desmosome）是相鄰細(xì)胞間形成的紐扣狀結(jié)構(gòu)。通過質(zhì)膜下的致密斑連接中間纖維。橋粒中間為鈣粘素（desmoglein及desmocollin）。分布：承受強(qiáng)拉力的組織中，如皮膚、口腔、食管、心肌中。半橋粒（hemidesmosome）：位于上皮細(xì)胞基面與基膜之間，連接蛋白為整合素。連接的細(xì)胞內(nèi)骨架成分為角蛋白。DesmosomeDesmosomeHemidesmosome三、間隙連接 gap junction存在于大多數(shù)動物組織。連接處有24nm的縫隙?；締挝环Q連接子（connexon），由6個相同或相似的跨膜蛋白亞單