醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué) 5-3 細(xì)胞質(zhì)膜與物質(zhì)運輸 (膜泡運輸部分) part-1

第五章細(xì)胞質(zhì)膜與細(xì)胞表面Chapter5PlasmaMembraneandCellSurface第三節(jié)細(xì)胞膜與物質(zhì)的跨膜運輸

活細(xì)胞是一個開放性結(jié)構(gòu)體系，它要進(jìn)行各種生命活動，就必然要同環(huán)境發(fā)生物質(zhì)交換關(guān)系。物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞都要通過質(zhì)膜！質(zhì)膜物質(zhì)運輸

穿膜運輸

膜泡運輸

主要是離子和一些小分子的運輸主要是一些大分子和顆粒物質(zhì)的運輸穿膜運輸有些物質(zhì)，如離子和小分子，以直接穿膜的方式進(jìn)出細(xì)胞。質(zhì)膜由脂雙層分子和蛋白質(zhì)構(gòu)成，物質(zhì)穿膜的性能稱為通透性(permeability)，物質(zhì)通透性的大小與物質(zhì)的性質(zhì)和大小有關(guān)。物質(zhì)穿膜的特點(1)脂溶性：脂溶性越大的分子越容易穿膜;(2)分子量：小分子比大分子容易穿膜;(3)帶電性：不帶電荷的分子容易穿膜;(4)親水性：親水性分子和離子的穿膜要依賴于專一性的跨膜蛋白。影響物質(zhì)穿過脂雙層膜的通透性高低的因素有如下幾個：水分子能快速進(jìn)出細(xì)胞與膜上的水孔蛋白(aquaporin)通道有關(guān)。該通道廣泛存在于動物、植物和細(xì)菌的質(zhì)膜以及植物液泡膜上，它具有高度專一性(只允許水分子通過，而不允許其他分子或離子通過)。

物質(zhì)的通透性物質(zhì)本身的屬性膜的結(jié)構(gòu)性質(zhì)共同決定(麻醉劑、熱、輻射、pH值、鹽不平衡等)細(xì)胞生理狀態(tài)環(huán)境條件影響環(huán)境刺激也能使肌細(xì)胞和神經(jīng)細(xì)胞的膜透性提高。(肌)細(xì)胞處于活動狀態(tài)時，營養(yǎng)物質(zhì)更容易透過質(zhì)膜物質(zhì)通透性的影響極其決定因素穿膜運輸?shù)念愋停何镔|(zhì)順著電化學(xué)梯度不消耗細(xì)胞本身的代謝能物質(zhì)逆著電化學(xué)梯度消耗細(xì)胞代謝能并依賴專一性載體蛋白被動運輸(passivetransport)：主動運輸(activetransport)：質(zhì)膜的膜電位

(一般外正內(nèi)負(fù))質(zhì)膜兩側(cè)的濃度差物質(zhì)濃度梯度：電位梯度：電化學(xué)梯度參與物質(zhì)穿膜運輸?shù)牡鞍踪|(zhì)稱為膜運輸?shù)鞍?membranetransportproteins)：載體蛋白(carrierproteins)通道蛋白(channelproteins)可形成運輸通道；通過通道的“開”與“關(guān)”運輸物質(zhì)對被運輸物質(zhì)具有高度特異性；通過構(gòu)象變化來結(jié)合或釋放物質(zhì)進(jìn)行跨膜運輸不需要專一性運輸?shù)鞍?(運輸速率與濃度差成正比)(是否有運輸?shù)鞍椎膮⑴c)被動運輸

協(xié)助擴(kuò)散:簡單擴(kuò)散(自由擴(kuò)散):依賴于專一性運輸?shù)鞍妆粍舆\輸又可因是否有運輸?shù)鞍椎膮f(xié)助，而分為簡單擴(kuò)散(simplediffusion)和協(xié)助擴(kuò)散(facilitateddiffusion)兩類。主動運輸脂雙層

電化學(xué)梯度載體蛋白簡單擴(kuò)散通道介導(dǎo)的擴(kuò)散載體介導(dǎo)的擴(kuò)散協(xié)助擴(kuò)散被動運輸被運輸分子簡單擴(kuò)散、協(xié)助擴(kuò)散與主動運輸?shù)膶Ρ葓D解被運輸分子被運輸分子被運輸分子通道蛋白通道擴(kuò)散(通道蛋白)易化擴(kuò)散(載體蛋白)離子泵H+泵Na+-K+泵Ca2+泵

簡單擴(kuò)散協(xié)助擴(kuò)散穿膜運輸主動運輸被動運輸伴隨運輸簡單擴(kuò)散(simplediffusion)不需消耗細(xì)胞的代謝能，也不需要專一的載體分子，只要膜兩側(cè)物質(zhì)保持一定濃度差，即可發(fā)生這種物質(zhì)運輸。運輸?shù)乃俾逝c物質(zhì)濃度差成正比。簡單擴(kuò)散的物質(zhì)穿膜運動符合于物理化學(xué)規(guī)律，擴(kuò)散速率除依賴于濃度梯度大小以外，還同物質(zhì)的油/水分配系數(shù)和分子大小有關(guān)。1.

簡單擴(kuò)散一、被動運輸P

油/水分配系數(shù)擴(kuò)散系數(shù)膜的厚度穿膜通透性KDt有些帶電荷的極性物質(zhì)，雖然不能直接穿過脂雙層，但是質(zhì)膜上有其專一性的通道蛋白(channelproteins)：其肽鏈經(jīng)多次穿膜，圍成了充水小孔——離子通道(ionchannels)，允許一定的離子通過，主要為Na+、K+、Ca2+、Cl-等。2.協(xié)助擴(kuò)散之通道擴(kuò)散離子通道通道蛋白離子離子通道有兩點不同于一般的親水小孔：

①離子選擇性：只允許一定大小和具有一定電荷的的離子通過，其他離子則不能通過。②可控性：離子通道是一道離子門，一般是不開放的，只有在受到專一刺激時才開放，并隨立即又關(guān)閉。離子通道親水小孔機(jī)械門通道電位門通道配體門通道胞外配體胞內(nèi)配體關(guān)開胞質(zhì)胞外三類離子通道的模式圖解電位變化配體結(jié)合

壓力牽拉力配體結(jié)合

(1)電位門通道(voltage-gatedchannel):對跨膜電壓的變化發(fā)生反應(yīng)，例如神經(jīng)纖維的電興奮傳導(dǎo)。關(guān)開未激活狀態(tài)膜被極化膜去極化關(guān)開(2)機(jī)械門通道(mechanicallygatedchannel):關(guān)開脂雙層機(jī)械壓力對機(jī)械應(yīng)力