4.1物质的跨膜运输与信号传递

《细胞生物学简明教程（黄百渠，曾宪录版）》第四章物质的跨膜运输与信号传递笔记，介绍了细胞物质运输的三种方式：主动运输、被动运输和膜泡运输相关知识，内容详细可做期末复习用。

4.1物质的跨膜运输

• 1被动运输
  • 特点
    • 顺浓度梯度
    • 不需要能量
  • 简单扩散 自由扩散
    • 特点
      • 没有膜蛋白的协助
    • 限制因素
      • 物质的脂溶性
      • 分子大小
      • 分子带电性
  • 协助扩散 促进扩散
    • 特点
      • 比自由扩散速率高
      • 一定限度内速率同物质浓度成正比，存在最大转运速率Vmax
      • 与特定载体蛋白结合，有特异性
      • 作用受抑制剂的抑制
• 2主动运输
  • 特点
    • 逆浓度梯度或电化学梯度运输
    • 需要能量（ATP直接供能）或与释放能量的过程偶联
    • 需要载体蛋白
  • P型离子泵：钠钾泵
    • Na＋-K+ATP酶
    • 位置
      • 动物细胞的质膜
    • 由两个大亚基（α亚基）和两个小亚基（β亚基）组成
      • 即，四聚体
    • 运输机制
      • Na＋-K+ATP酶的激活
        • Na+和Mg+与大亚基结合，使之产生活性
        • 水解ATP产生ADP和Pi
      • 磷酸化变构
        • Pi使大亚基磷酸化，使ATP酶构象改变
        • Na+释放到细胞外，与K+结合
      • 去磷酸化
        • 构象改变，窗口向内
        • 释放K+
      • 一个循环
        • 消耗一个ATP
        • 转运出3个Na+
        • 转进2个K+
    • 作用
      • 维持细胞渗透性
      • 维持低Na+高K+的细胞内环境，维持细胞的静息电位
      • 吸收营养
    • Mg2+和少量膜脂能提高其活性
  • P型离子泵：钙离子泵
    • 维持细胞内较低的钙离子浓度
    • 位置
      • 质膜，内质网膜
    • 分类
      • P型离子泵
        • 分解一个ATP
        • 泵出2个Ca2+
      • 钠钙交换器
        • 属于反向协同运输体系
        • 通过钠钙交换来转运钙离子
  • V-型质子泵和F-型质子泵
    • V-型质子泵
      • 位置
        • 溶酶体膜，高尔基体的囊泡膜及植物液泡膜上
      • 水解ATP，但不发生自磷酸化
    • F-型质子泵
      • 位置
        • 细菌质膜，线粒体内膜和叶绿体的类囊体膜上
      • 也叫ATP合酶
      • 利用质子动力势能将ADP转化成ATP
      • 利用水解ATP释放的能量转移质子
  • ABC超家族
    • 也是一类ATP驱动泵，都有两个高度保守的ATP结合区
    • 一种ABC转运蛋白只转运一种或一类底物
  • 协同运输
    • 靠间接提供能量完成
    • 能量来源
      • 膜两侧离子的电化学浓度梯度
      • 动物细胞
        • 常利用膜两侧Na＋浓度梯度来驱动
      • 植物细胞和细菌
        • 常利用H＋浓度梯度来驱动
    • 同向协同
      • 物质运输方向与离子转移方向相同
    • 反向协同
      • 物质运输方向与离子转移方向相反
  • 物质的跨膜转运与膜电位
• 3膜泡运输
  • 真核细胞通过胞吞作用的胞吐作用完成大分子与颗粒性物质的跨膜运输，以维持正常代谢活动。
  • 胞吞胞吐总称吞排作用
  • 属于主动运输
  • 胞吞作用
    • 胞饮作用
      • 细胞吞入的物质为液体或绩效的颗粒物质
    • 吞噬作用
      • 细胞内吞较大的固体颗粒物质
  • 受体介导的胞吞作用
  • 胞吐作用
    • 外排作用，将细胞内不能消化的物质和合成的分泌蛋白排出
    • 组成型胞吐途径
    • 调节型胞吐途径
  • 穿胞运输
    • 有的细胞胞吞和胞吐偶联
      • 一侧形成胞饮小泡穿越细胞质
      • 另一侧使小泡中的物质释放出去
  • 胞内膜泡运输
    • 动力来源
      • 马达蛋白
        • 动力蛋白
        • 驱动蛋白
• 1主题
  • 小分子物质
    • 简单扩散
    • 协助扩散
    • 主动运输
    • 基团转移
  • 大分子和颗粒物质
    • 胞吞，胞吐
• 膜转运蛋白
  • 载体蛋白
    • 是细胞膜上具有特异性的跨膜运输蛋白，能通过自身构象的变化，将与它结合的物质转移到膜的另一侧
    • 特点
      • 特异性
      • 多次跨膜
      • 具有通透酶性质，介导被动运输与主动运输
  • 通道蛋白
    • 又称离子通道，是跨质膜的亲水性通道，允许适当大小的离子顺浓度梯度通过
    • 特征
      • 离子选择性
        • 不同通道对不同离子通透性不同（相对的）
      • 门控性
    • 门通道
      • 配体门通道
        • 又称离子通道型受体，是指表面受体与细胞外的配体结合，引起门通道蛋白构象变化
          • 阳离子通道
          • 阴离子通道
      • 电压门通道
        • 细胞外特异离子浓度变化时，或刺激引起膜电位变化时，其构象变化
      • 环核苷酸门通道
        • 分布于化学感受器和光感受器中，与膜外信号的转换有关
      • 机械门通道
        • 感受机械刺激，细胞将机械刺激的信号转化为电化学信号，最终引起细胞反应的过程
        • 两类
          • 牵拉活化或失活的离子通道
            • 存在于所有细胞膜，如内耳毛细胞
          • 剪切力敏感的离子通道
            • 内皮细胞和心肌细胞
    • 水通道蛋白
      • 疏水性跨膜蛋白
        • 选择性地让水分子通过