当前位置：文档之家 › 物质的跨膜运输 第二节

物质的跨膜运输 第二节

  • 格式：pptx
  • 大小：1.74 MB
  • 文档页数：35

下载文档原格式

  / 35

合集下载

细胞生物学-物质的跨膜运输(翟中和第四版)-含注释!!!

细胞生物学-物质的跨膜运输(翟中和第四版)-含注释!!!

动物、植物细胞主动运输比较
三、ABC 超家族
• ABC 超家族也是一 类ATP 驱动泵 • 广泛分布于从细菌 到人类各种生物中， 是最大的一类转运 蛋白 • 通过ATP 分子的结 合与水解完成小分 子物质的跨膜转运
（一）ABC转运蛋白的结构与工作模式
• 4 个“核心”结构域
– 2 个跨膜结构域，分别含6 个跨
H+/K+ ATPase Control of acid secretion in the stomach
二、V 型质子泵和 F 型质子泵
• V 型质子泵广泛存在 于动物细胞的胞内体 膜、溶酶体膜，破骨 细胞和某些肾小管细 胞的质膜，以及植物、 酵母及其他真菌细胞 的液泡膜上 （V 为 vesicle） • 转运 H+ 过程中不形成 磷酸化的中间体
导兴奋）
B. 配体门通道（胞外配体）
（突触后膜接收乙酰胆碱的
受体）
C. 配体门通道（胞内配体）
D. 应力激活通道（内耳的 听毛细胞）
含羞草“害羞”的机制
• 估计细胞膜上与物质转运有关的蛋白占核基因编码蛋白的 15~30%，细 胞用在物质转运方面的能量达细胞总消耗能量的2/3。
• 两类主要转运蛋白：
P型泵的主要特点:都是跨膜蛋白，并且是由一条多肽完成 所有与运输有关的功能，包括ATP的水解、磷酸化和离子 的跨膜运输。
Na+-K+ATP酶的分子结构：
α β 两种亚基组成的二聚体。
α 亚基具有ATP酶的活性；
β 亚基是具有组织特异性的糖蛋白。
（一）Na+-K+ 泵（Na+-K+ ATPase）
Figure 11-14 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

细胞生物学第五章物质的跨膜运输与信号传递

细胞生物学第五章物质的跨膜运输与信号传递
动物细胞 1/3-2/3能量用于细胞内外Na+-K+ 浓度 和二亚基组成， 亚基120kD， 亚基50kD 亚基Asp磷酸化与去磷酸化 1ATP转运3 Na+和2K+ 抑制剂：乌本苷 促进：Mg2+和膜脂 作用：保持渗透平衡
钙泵和质子泵
钙泵：动物细胞质膜及内质网膜，1000 Aa组成的 跨膜蛋白，与Na+-K+ 泵的亚基同源，每一泵单位 约10个跨膜螺旋，与胞内钙调蛋白结合调节其活 性
第五章 物质的跨膜运输与信号传递
第一节 物质的跨膜运输 第二节 细胞通信与信号传递
第一节 物质的跨膜运输
被动运输Passive transport 主动运输active transport 胞吞作用endocytosis与胞吐作用
exocytosis
被动运输(passive transport)
胞吐作用
组成型胞吐途径：从高尔基体反面管网区分泌的囊 泡向质膜流动并与之融合的过程，新合成的囊泡膜 蛋白和脂类使质膜更新
共运输symoport：小肠和肾小管上皮细胞吸收葡萄 糖、氨基酸等伴Na+
对向运输antiport： Na+驱动Na+-H+对向运输来转运 H+以调节细胞内pH
物质的跨膜转运与膜电位
静息电位(resting potential)：静息状态下的膜电 位。内负，外正
动作电位(active potential)：刺激作用下产生行使 通讯功能的快速变化的膜电位
道
主动运输(active transport)
●特点：运输方向、能量消耗、膜转运蛋白 ●类型：
由ATP直接提供能量的主动运输 钠钾泵 钙泵 质子泵

第五章物质的跨膜运输与细胞信号转导

第五章物质的跨膜运输与细胞信号转导

信号通路
㈢细胞信号分子与靶细胞效应
1、信号分子（signal molecule） 2、受体（receptor） 3、第二信使（second messenger） 4、信号分子与靶细胞效应
1、信号分子
⑴亲脂性信号分子 ⑵亲水性信号分子 ⑶气体性信号分子(NO、CO、植 物中的乙烯)
2、受体（receptor）
物质逆浓度梯度或电ຫໍສະໝຸດ 学梯度由低浓度向高 浓度一侧进行跨膜转运的方式，需要细胞提供能 量，需要载体蛋白的参与。对保持细胞内的离子 成分并对输入一些细胞外比细胞内浓度低的溶质 是必不可少的。
㈠特点：运输方向、能量消耗、膜转运蛋白 ㈡类型：三种基本类型 1、由ATP直接提供能量的主动运输 2、协同运输（cotransport） 、 （ ） 3、物质的跨膜转运与膜电位 、
㈠ATP直接提供能量的主动运输 （ATP驱动泵）
这类泵本身就是一种载体蛋白，也是一种酶— ATP酶，它能催化ATP，由ATP水解提供能量，主动 运输Na+、K+、Ca2+等。根据泵蛋白的结构和功能特 性，ATP驱动泵分为4类： 1、P-型离子泵： 型离子泵： 2+ （1）钠钾泵（2）钙泵（Ca -ATP酶） （ （ ） 2、V-型质子泵 3、F-型质子泵 4、ABC超家族
㈠细胞通讯（cell communication）
1、细胞通讯与信号转导 2、细胞通讯的方式 3、分泌信号传递信息的方式
1、细胞通讯与信号转导
细胞通讯：一个细胞发出的信息通过介质 （又称配体）传递到另一个细胞并与靶细胞相 应的受体相互作用，然后通过细胞信号转导产 生胞内一系列生理生化变化，最终表现为细胞 整体的生物学效应的过程。 信号转导：化学信号分子可与细胞内或细 胞表面的受体相结合形成复合物，并将受体激 活，激活的受体可将外界信号转换成细胞能感 知的信号，从而使细胞对外界信号作出相应的 反应，这种由细胞外信号转换为细胞内信使的 过程称为信号转导。

大学分子细胞学第五章细胞运输

大学分子细胞学第五章细胞运输
输，在转运过程中物质包裹在脂双层膜围绕的
囊泡中，又称膜泡运输；或称批量运输（bulk
transport）。属于主动运输。
● 胞吞作用
● 胞吐作用
胞吞作用：
通过细胞膜内陷形成囊泡，称胞吞泡 （endocytic vesicle），将外界物质裹进并输入 细胞的过程。
胞饮作用（pinocytosis） 吞噬作用（phagocytosis）。
水孔蛋白的功能
水孔蛋白 功 能
近曲肾小管水分的重吸收，眼中水状液
肾集液管中水通透力
AQP-1
AQP-2
AQP-3
AQP-4
肾集液管中水的保持
中枢神经系统中脑脊髓液的重吸收
AQP-5
唾液腺、泪腺、肺泡上皮细胞的液体分泌
植物液泡水的摄入，调节膨压
γ – TIP
3、协助扩散 faciliated diffusion
的胆固醇酯被水解成
游离的胆固醇而被利用。
受体回收途径：
• ①大部分受体返回它们原来的质膜结构域 ，如 LDL受体；
• ②有些进入溶酶体，在那里被消化，如EGF的受 体 ， 称 为 受 体 下 行 调 节 （ receptor downregulation）；
2003年，美国科学家彼得· 阿格雷和罗德里克· 麦金农，分别 因对细胞膜水通道，离子通道结构和机理研究而获诺贝尔化
学奖。
Peter Agre
Roderick MacKinnon
AQP1水通道蛋白
水孔蛋白的特点：
水分子高度特异的通道。
内在膜蛋白的一个家族，是有4个亚基组成的四
聚体，每个亚基有6个α螺旋组成 。
4、ABC 超家族
结构：
每个成员 都 含有 两 个高 度 保守 的 ATP结合 区 （A），两个跨膜结构域（T），他们通过结合 ATP发生二聚化，ATP水解后解聚，通过构象的 改变将与之结合的底物转移至膜的另一侧。

生物必修一第四章第二节知识点

生物必修一第四章第二节知识点

协助扩散
高浓度→低浓度 需要 不消耗
红细胞吸收葡萄糖
细胞膜内外物质的 浓度差；膜载体的
种类和数量
主动运输
低浓度→高浓度 需要 消耗
小肠吸收葡萄糖、 氨基酸、无机盐等
膜载体的种类和数 量；能量（温度、
氧浓度）
二、自由扩散和协助扩散 1、影响自由扩散的因素：物质的运输速度与物质浓度差成正比关 系，自由扩散过程只受膜内外浓度差影响。 2、影响协助扩散的因素：细胞膜内外物质的浓度差；膜载体的种 类和数量。 ①载体是一类蛋白质，具有特异性，不同物质的载体不同，不同 生物膜上的载体的种类和数目也不同。 ②载体具有饱和现象，当细胞膜上的载体全部参与物质的运输时， 细胞吸收该载体运输的物质的速度不再随物质浓度的增大而增大。
三、主动运输
1、主动运输的意义是：保证活细胞按照生命活动需要，主动吸收营养物
质，派出代谢废物和有害物质。
2、影响主动运输的因素分析（能量、载体）
①内因：载体的种类和数量
根本原因：遗传物质
②外因：影响呼吸作用的因素：氧气、温度、PH都能影响细胞内产生能
量，都能影响主动运输。
四、胞吞胞吐（适用于大分子物质的运输）
1、原理：膜的流动性。
ห้องสมุดไป่ตู้
2、胞吞：大分子附着在细胞膜的表面，这部分细胞膜内陷形成小囊，包
围着大分子，然后小囊从细胞膜上分离下来，形成囊泡，进入细胞内部，
这种现象叫做胞吞。 实例：吞噬细胞、吞噬抗原 3、胞吐：细胞需要外排的大分子，先在细胞内形成囊泡， 囊泡移动到细胞膜上，与细胞膜融合，将大分子排出细胞， 这种现象叫胞吐。 实例：胰岛素、消化酶、抗体的分泌 胞吞胞吐的条件：需要消耗能量，如果ATP的合成受阻， 胞吞胞吐不能进行。通过胞吞胞吐运输并未穿膜。

第五章物质跨膜运输

第五章物质跨膜运输

高浓度
通道蛋白
低浓度
LDL颗粒
LDL受体
有被小窝
有被小泡 无被小泡 去被 胞内体部分
胞内体
融 合
融 合
吞 噬 溶 酶 体 初级溶酶体
受体与大分子颗粒分开
胞内体部分
低密度脂蛋白
（low-density lipoproteins,LDL ):是胆固醇在肝 细胞合成后与磷 脂和蛋白质形成 的复合物,进入血 液，通过与细胞 表面的LDL受体 结合形成受体LDL复合物，通 过网络蛋白有被 小泡的内化作用 进入细胞，经脱 被与胞内体融合。
第一节
生物膜与物质的跨膜运输
一、脂双层分子的透性与膜转运蛋白
二、被动运输与主动运输
一、脂双层分子的透性与膜转运蛋白
膜脂的透性 膜转运蛋白：
载体蛋白（carrier proteins）——与特定的溶质分子 结合 （运输的溶质与载体有互补结合的结构域）；具通透酶 （permease）性质:P102； 介导被动运输与主动运输 通道蛋白（channel proteins）——一般不与溶质
分子结合。只有大小和电荷适宜的离子或颗粒才能
通过，只介导被动运输
通道蛋白（channel proteins）
一类为非选择性，例如：线粒体外膜上的孔 蛋白； 一类具有离子选择性，例如：离子通道
三个特征：转运速率高、没有饱和值、受门控开关
离子通道类型：电压门通道（voltage-gated channel）
第二节 离子泵和协同运输
一、离子泵 二、协同运输 三、离子跨膜转运与膜电位 P115-117
复习思考题
• 细胞可以利用质膜两侧的离子浓度梯度来驱动物质的主动运输, 这种方式称为________作用. • Na+-K+泵的能量来源是____，植物细胞中协同运输时能量的 直接来源是____。 • 母鼠抗体从血液通过上皮细胞进入母乳，再经乳鼠的肠上皮细 胞被摄入体内 ，这种将内吞作用与外排作用相结合的跨膜转 运方式称为______运输。 • 存在于质膜上的质子泵称为_________________型质子泵， 存在于溶酶体膜和植物液泡膜上的质子泵称为 _______________型质子泵 • 细胞对Ca2+的运输有四种方式：____；____；____；____。 • 钙泵的主要作用是 A、降低细胞质C a2+的浓度; B、提高胞质中C a2+浓度 C、降低内质网中C a2+ 的浓度;D、降低线粒体中C a2+浓度

第05章+物质的跨膜运输

50
输入型 输出型
细菌和真核细胞的ABC转运蛋白 51
29
（一）ATP驱动泵
——ATP直接提供能量的主动运输
（二）协同转运
——ATP间接提供能量的主动运输
（三）光能驱动泵
30
（一）ATP驱动泵
——ATP直接提供能量的主动运输
利用ATP水解提供的能量驱动离子或小分 子逆浓度梯度或电化学梯度进行跨膜主动 运输，类似于“泵”的作用，故也称为 ATPase。当运输的物质为离子时常称为离 子泵(Ion pump)。这种主动运输方式直接利 用水解ATP提供能量，所以又称为初级主 动运输。
31
主要类型： 1. P－型离子泵 2. V－型质子泵和F－型质子泵 3. ABC超家族(ABC转运蛋白)
32
1. P-型离子泵
所有的P-型离子泵都有2个独立的催化亚基， 具有ATP结合位点；绝大多数还具有2个小的 亚基，起调节作用。在转运离子过程中，至少 一个 亚基发生磷酸化和去磷酸化反应。
主要类型：
A. Na+－K+ 泵 B. Ca2+ －泵 C. P－型质子泵
33
A. Na+－K+ 泵
结构：
由 和 二个亚基各两个组成， 为多次跨膜 的大亚基， 为一次跨膜的小亚基组成。 亚基具 有Na+、K+和ATP结合位点。
工作原理：
细胞内侧亚基与Na+结合激活了ATP酶活性， 使ATP水解， 亚基的Asp残基被磷酸化，引起亚 基构象改变，将Na+泵出细胞；同时，细胞外K+与 亚基的另一个位点结合，使其去磷酸化， 亚基构 象再度发生改变，将K+泵入细胞，完成整个循环。 每次循环消耗1个ATP，泵出3个Na+ ，泵入2个K+。

2013(5)细胞生物学第5章教程

分子结合，通过一系列构象改变介导溶质
分子的跨膜转运。
通道蛋白形成的跨膜亲水性离子通道具有
3个显著特点：
1）具有极高的转运速率，
2）没有饱和值，
3）非连续性开放，而是门控的。
离子载体（ ionophore）在膜运输蛋白功 能研究中的应用
1、离子载体是一些能够极大提高膜对某些
离子通透性的物质，是疏水性的小分子，可
简单扩散限制因素？
物质的脂溶性、分子大小和带电性
协助扩散（facilitated diffusion）
简 单 扩 散 与 协 助 扩 散 的 比 较
协助扩散也称促进扩散（facilitated diffusion）

特点：
① 比自由扩散转运速率高；
② 运输速率与 物质浓度成非线性关系；
③ 特异性；饱和性（即存在最大转运速率）。
第五章 物质的跨膜运输
一、膜转运蛋白与物质的跨膜运输
二、离子泵和协同运输
三、胞吞作用与胞吐作用
物质的跨膜运输是细胞维持正常生 命活动的基础之一。
第一节 膜转运蛋白与物质的跨膜运输
组分 胞内/（mmol.L-1） 5-15 胞外/（mmol.L-1） 145
典型哺 乳类细
阳离子 Na+
胞胞内
外离子 浓度的 比较
一、脂双层的不透性和膜转运蛋白 1、控制细胞内外的离子差别分布的两种主 要机制：
（1）膜转运蛋白（膜运输蛋白）的活性
（2）脂双层所具有的疏水性
2、膜转运蛋白的两种类型
参考被动运输或主动运输膜蛋白称为膜转运
蛋白。膜转运蛋白是整合膜蛋白，或是大的跨膜
分子复合物。分两种类型：
（1）载体蛋白（carrier proteins

5 - 物质的跨膜运输

如：动物细胞常通过Na+/H+反向协同运输的方式来转运H+， 以调节细胞内的PH值。 还有一种机制是Na+驱动的Cl- -HCO3-交换，即Na+与HCO3-的 进入伴随着Cl-和H+的外流，如存在于红细胞膜上的带3蛋白。
同向协同运输——吸收葡萄糖
动物、植物细胞由载体蛋白介导的协同运输异同点的比较
第五章 物质的跨膜运输
MEMBRANE TRANSPORT
第五章 物质的跨膜运输
第一节 生物膜与物质的跨膜运输 第二节 离子泵和协同转运 第三节 胞吞作用与胞吐作用
第五章 物质的跨膜运输
目的：了解物质跨膜运输的各个相关概念（被动 运输、主动运输、膜泡运输、膜转运蛋白、载 体、离子泵等）及其特点 和机制
主要 离子
Na+ K+ ClA-
离子浓度
（mmol/L）
膜内 14 155 8 60
膜外 142 5 110 15
膜内与膜 膜对离子通 外离子比 透性 例
1:10 31:1 1:14 4:1
通透性很小 通透性大 通透性次之 无通透性
小的脂溶 性分子 小的不带电荷 的极性分子
脂溶性强、分子量小、 非极性的分子透过性 气体分子、 强 苯 水 甘油（丙三醇） 乙醇 氨基酸 葡萄糖 核苷酸
一、ATP驱动泵
位于生物膜上的ATP酶（载体蛋白），能将ATP水解成
ADP+Pi 同时释放能量，使载体蛋白构象改变，实现离 子或小分子的逆浓度梯度或电化学梯度的跨膜运输。 类型： P-型离子泵：
V-型质子泵与Ｆ-型质子泵（ H+-ATP合酶）
ABC超家族蛋白（泵）
（一） P-型离子泵：

细胞生物学


高浓度
配体
低浓度
通道蛋白
第二节 主动运输 (activetransport)
• 由载体蛋白所介导的物质逆浓度梯度或电 化学梯度由浓度低的一侧向高浓度的一侧 进行跨膜转运的方式。
• 主动运输的特点是： • ①逆浓度梯度（逆化学梯度）运输； • ②需要能量； • ③都有载体蛋白。
• 主动运输所需的能量来源主要有： • ①协同运输中的离子梯度动力； • ② ATP驱动的泵通过水解ATP获得能量； • ③光驱动的泵利用光能运输物质，见于细 菌。
高浓度
通道蛋白
低浓度
• 其运输特点是： • ①比自由扩散转运速率高； • ②存在最大转运速率， 在一定限度内 运输速率同物质浓度成正比。 • ③有特异性，即与特定溶质结合。 • ④存在膜转运蛋白，负责无机离子和 水溶性有机小分子的跨膜转运 • 膜转运蛋白分为载体蛋白和通道蛋白 两种类型。
1、载体蛋白
二、受体介导的胞吞作用
被转运的大分子物质(配体)与受体结合形 成受体—大分子复合物，该处质膜在网格 蛋白参与下形成有被小窝，然后深陷的小 窝脱离质膜形成有被小泡 ，进入细胞，经 脱被作用并与胞内体(endosome)融合，腔内 的pH降低(pH5～6)，从而引起LDL与受体 分离，受体返回细胞质膜，重复使用，然 后含有LDL的胞内体与溶酶体融合，低密 度脂蛋白被水解
2.调节型胞吐途径regulated exocytosis pathway 分泌细胞产生的分泌物(如激素、粘液或消化酶 )储存在分泌泡内，当细胞在受到胞外信号刺激 时，分泌泡与质膜融合并将内含物释放出去 胞吞和胞吐作用通过膜泡运输的方式运转大分 子,并且转运的囊泡只与特定的靶膜融合，从而 保证了物质有序地在膜内或跨膜转运。 此过程需不同种膜融合蛋白(fusionprotein)参 与催化：NSF，SNAP，SNARE
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
• 根据胞吞的物质是否有专一性，分为：非特异性 的胞吞作用和受体介导的胞吞作用。
胞吞作用的类型
胞饮作用与吞噬作用主要有三点区别
特征 胞吞泡的大小 转运方式 胞吞泡形成机制
胞饮作用 小于150nm
连续发生的过 程
需要网格蛋白形 成包被及接合素 蛋白连接
吞噬作用 大于250nm
需受体介导的 信号触发过程
F-ATPase structure
四种类型的ATP驱动泵 Four types of transport ATPases
P-type ：利用 ATPase 亚基的磷酸化和去磷酸化发生 构象的改变来转移离子。 钠钾泵：由2个大亚基、2个小亚基组成的4聚体，实 际上就是Na+-K+ATP酶，分布于动物细胞的质膜。 钙泵：维持细胞内较低的钙离子浓度（细胞内钙离 子浓度 10-7M ，细胞外 10-3M ）。分布于所有真核 细胞的质膜和内质网膜。 植物细胞膜上的 H+ 泵、动物胃表皮细胞的 H+-K+ 泵 （分泌胃酸）。
网格蛋白衣被小泡的形成
网格蛋白衣被小泡的组成
网格蛋白（clathrin）由3个重链和3个轻链组成，形
成一个具有3个曲臂的形状。许多网格蛋白的曲臂部 分交织在一起，形成一个具有5边形网孔的衣被小泡。
胞吐作用
胞吐作用：将细胞内的分泌泡或其它某些膜泡 中的物质通过细胞质膜运出细胞的过程。
组成型胞吐途径（constitutive exocytosis pathway）： 糙面内质网→高尔基体→分泌泡→细胞表面 调节型胞吐作用（regulated exocytosis pathway ）： 特化的分泌细胞分泌产物→储存在特化的分 泌细胞→相应的激素信号刺激→分泌
内容提要
• 第二节、离子泵和协同转运 一、P-型离子泵 二、V-型离子泵和F-型离子泵 三、ABC超家族 四、协同转运 五、离子跨膜转运与膜电位
四种类型的ATP驱动泵 Four types of transport ATPases
四种类型的ATP驱动泵 Four types of transport ATPases
需要微丝及其结 合蛋白的帮助
胞吞作用的类型
• 根据胞吞泡(endocytic vesicle)的大小和胞吞物质， 分为：胞饮作用（pinocytosis）与吞噬作用
（phagocytosis） ；
• 根据胞吞的物质是否有专一性，分为：非特异性 的胞吞作用和受体介导的胞吞作用。
受体介导的胞吞作用
受体介导的胞吞作用是一种选择性浓缩机制。
第一个被发现的真核细胞的ABC转运器是多药抗性蛋白 （multidrug resistance protein, MDR），约40%患者的癌 细胞内该基因过度表达。ABC转运器还与病原体对药物 的抗性有关。
Mammalian MDR1 protein
MDR利用水解ATP的能量将各种药物从细胞质内转运到细胞外
细胞组成型和调节型胞吐作用
细胞膜在内吞与外排过程中的动态平衡
• 细胞要保持稳定的大小，外排与内吞 过程需要保持动态的平衡，使得细胞 膜的面积保持稳定。 • 在细胞快速分裂时，外排过程就需要 高于内吞过程，以便细胞增大面积。
• ABC转运器(ABC transporter): 最早发现于细菌， 属于一个庞大的蛋白家族，每个成员都有两个高
度保守的ATP结合区（ATP binding cassette），故
名ABC转运器。 • 每一种 ABC转运器只转运一种或一类底物，不同 的转运器可转运离子、氨基酸、核苷酸、多糖、 多肽、甚至蛋白质。
Ion Pump P-type 位置 通透的离子 功能 消耗ATP使离子通过细胞膜 (P是phosphorylation) 催化ATP水解,使溶质通透并 降低细胞器的pH值 ( V代表vacuole或vesicle) 主要用Na+ H 细菌、真菌、 真核的细胞膜及 K+，Ca2+ 细胞器膜
胞内膜泡运输
细胞内膜系统各个部分之间的物质传 递 也通过膜泡运输方式进行。 如从内质网到高尔基体；高尔基体到 溶酶体等。
胞吞作用
胞吞作用的类型
• 根据胞吞泡(endocytic vesicle)的大小和胞吞物质， 分为：胞饮作用（pinocytosis）与吞噬作用
（phagocytosis） ；
膜泡运输的基本概念
• 真核细胞通过胞吞作用（endocytosis）和胞吐 作用（exocytosis）完成大分子与颗粒性物质 的跨膜运输。在转运过程中，质膜内陷，形成 包围细胞外或细胞内物质的囊泡(vesicle)，因 此又称膜泡运输(vesicular transport)。
• 可以同时转运一种或多种大分子与颗粒性物质， 也称为批量运输(bulk transport)。 • 属于主动运输。
V-type
最先在真核的液 H+ 泡上发现 线粒体内膜、 H+
F-type
叶绿体类囊体膜、 细菌的细胞膜
ABC 几乎存在于任何 各种离子和 主要用来运输新陈代谢产物 transportor 膜上 (ABC: ATP-binding cassette) 小分子
Mitochondria: Oxidative Phosphorylation
离子梯度驱动的物质运输 （也称为协同转运）
协同转运
• 是一类靠间接消耗ATP完成的主动运输方式。 • 物质跨膜运动所需要的能量来自膜两侧离子的电化 学浓度梯度，而维持这种电化学势的是钠钾泵或质 子(H+)泵。 – 动物细胞中常常利用膜两侧 Na+浓度梯度来驱动。 – 植物细胞，动物细胞内膜以及细菌常利用 H+ 浓 度梯度来驱动。
• 反向协同（antiport）
物质跨膜运动的方向与离子转移的方向相反，如动 物细胞常通过Na+/H+反向协同运输的方式来转运H+， 以调节细胞内的pH值。还有一种机制是Na+驱动的 Cl--HCO3-交换，即Na+与HCO3-的进入伴随着 Cl-和 H+的外流，如存在于红细胞膜上的带3蛋白。
协同转运
• 根据物质运输方向与离子沿浓度梯度的转移方向， 协同转运又可分为：同向协同转运（ symport ）与 反向协同转运（antiport）。
协同转运
• 同向协同（symport） 物质运输方向与离子转移方向相同。如小肠和肾上 皮细胞对葡萄糖的吸收伴随着 Na+ 的进入。在某些 细菌中，乳糖的吸收伴随着H+的进入。
物质通过细胞质膜的3种转运途径
1. 被动运输： 简单扩散: 疏水小分子、不带电的极性小分子; 协助扩散: 极性分子和无机离子。需要特异性的 膜转运蛋白的协助。
2. 主动运输： ATP驱动泵: P、V、F型3种离子泵, 只转运离子； ABC超家族，运输小分子。 耦联转运蛋白: 同向转运蛋白; 反向转运蛋白。 光驱动泵: 主要在细菌中发现 3. 胞吞与胞吐作用：
离子的跨膜分布
胞外
+ Na
Membrane
Cl
胞内
A
+ K
Na+-K+泵 (Na+-K+ATP酶)
功能：维持细胞内低Na+高K+的离子环境
Na+-K+泵工作原理
钙离子泵 (Ca2+泵)
功能：在肌质网内储存Ca2+调节肌细胞的收缩与舒张
四种类型的ATP驱动泵 Four types of transport ATPases
低密脂蛋白、运铁蛋白、生长因子、胰岛素 等蛋白类激素、糖蛋白等，都是通过受体介 导的内吞作用进行的。
通过网格蛋白有被小泡介导的选择性运输示意图
有被小泡
网格蛋白
接合素 蛋白
• 当网格蛋白衣被小泡形成时，可溶性GTP结合
蛋白dynamin聚集在小泡颈部组装成环，将小泡 柄部的膜尽可能地拉近（小于1.5nm），从而导 致膜融合，掐断（pinch off）衣被小泡。
单向运输
同向协同转运
反向协同转运
协同转运：例子1
1.葡萄糖载体利用Na+梯度驱动葡萄糖运输
协同转运：例子2
2. 乳糖透性酶利用H+梯度驱动乳糖的运输
动物细胞与植物细胞中同向转运的异同
Na+浓度梯度来驱动
H+浓度梯度来驱动
内容提要
• 第一节、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 二、被动运输与主动运输 • 第二节、离子泵和协同转运 一、P-型离子泵 二、V-型离子泵和F-型离子泵 三、ABC超家族 四、协同转运 五、离子跨膜转运与膜电位 • 第三节、胞吞作用与胞吐作用 一、胞饮作用与吞噬作用 二、受体介导的胞吞作用 三、胞吐作用