导图社区 物质的穿膜运输
医学细胞生物学第四章物质的穿膜运输知识梳理，包括主动运输、膜泡运输、被动运输、细胞膜对不同物质的通透性等等。
本图是对细胞生物学之细胞内遗传信息的传递及调控的知识梳理，内容涵盖人类对基因的认识和探索过程、基因及其结构、基因转录和转录后加工三部分，本专业和有兴趣的朋友们不要错过。
细胞核(nucleus)是真核细胞内最大、最重要的细胞结构，是细胞遗传与代谢的调控中心，是真核细胞区别于原核细胞最显著的标志之一（极少数真核细胞无细胞核，如哺乳动物的成熟的红细胞，高等植物成熟的筛管细胞等）
医学细胞生物学，详细的总结了细胞骨架。微管，中间纤维，微丝的内容点。帮助小伙伴快速掌握医学细胞生物学的内容要点！
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物质的穿膜运输
主动运输
小分子物质在载体蛋白帮助下的完成的逆浓度或电化学梯度，由低浓度一侧向高浓度一侧进行跨膜运输的方式
类型
ATP驱动泵（ATP直接供能）
一类特殊的ATP酶，在膜的胞质侧具有一个或多个ATP结合位点，能够水解ATP使自身磷酸化，利用ATP水解所释放的能量将被转运分子或离子从低浓度向高浓度转运，所以常称之为“泵”
P型离子泵
所有有机体都是靠此穿膜转运阳离子
Na+-K+泵
基本结构
由2个大亚基、2个小亚基组成的4聚体跨膜蛋白
α亚基在胞质侧有3个Na+结合位点和1个ATP结合位点
α亚基在细胞表面有2个 K+结合位点和乌本苷结合位点
作用特点
消耗1分子ATP
向胞外泵出3个Na+泵入2个K+
α亚基发生磷酸化和去磷酸化作用
载体蛋白构象改变2次
生物学意义
维持细胞膜电位：维持细胞膜外正\内负的静息电位
维持动物细胞渗透平衡：调节渗透压维持恒定的细胞体积
参与吸收营养物质：以协同运输的方式参与细胞营养物的转运
Ca2+泵
10次穿膜的α-螺旋多肽链，大约由1000个氨基酸残基构成
有2个Ca2+结合位点和1个 ATP结合位点
能催化ATP的去磷酸化和磷酸化
特点
不仅位于质膜，还集中在肌细胞的肌浆网和其他细胞的内质网上
活性受钙调蛋白调控
哺乳类胃腺壁细胞上的H+-K+泵
V型离子泵
存在于真核细胞的膜性酸性区室与一些分泌质子的细胞膜上
利用ATP水解提供的能量，逆电化学梯度，将H+泵出细胞或泵入细胞器
不形成磷酸化-去磷酸化中间体，抑制与肿瘤治疗有关
F型离子泵
位于细菌质膜、线粒体内膜、叶绿体囊体膜上
顺电化学梯度转运H+，运用势能，将ADP磷酸化合成ATP
离子
ABC转运体
主要分布
ABC超家族，动物细胞的质膜上
转运物质
磷脂、胆固醇、氨基酸、亲脂性药物及其他小分子等
作用过程
ATP与ABC转运蛋白结合，转运蛋白构象改变，物质跨膜转运
主要功能
将天然毒物和细胞代谢废物运送出细胞
小分子
协同运输（ATP间接供能）
是一类由Na+-K+泵(或H+泵)与载体蛋白协同作用，间接消耗ATP所完成的主动运输方式
光驱动泵（光供能）
细菌细胞
逆浓度/电化学梯度运输
需要载体蛋白协助
需要消耗能量
膜泡运输
大分子和颗粒物质被运输时并不穿过细胞膜，进出的物质由膜包围形成囊泡通过一系列囊泡的形成和融合来完成转运过程
部位
质膜及胞内各种膜性细胞器之间的物质运输
功能
促进细胞内外物质交换、信息交流等
胞吞作用
质膜内陷，包围细胞外物质形成胞吞泡，脱离质膜进入细胞内的转运过程，又称入胞作用或内吞作用
吞噬作用
细胞膜凹陷或形成伪足包裹大分子或颗粒物质(如细菌、细胞碎片等)进入细胞的过程。形成的小囊泡称吞噬体或吞噬泡
细胞类型
具有吞噬作用的细胞：中性粒细胞、单核细胞、巨噬细胞
机体防御和内环境稳定中发挥重要作用
胞饮作用pinocytosis
细胞吞入大分子溶液物质或极微小颗粒物的活动，形成的囊泡称胞饮体或胞饮泡
几乎所有类型的真核细胞，但在能形成伪足和转运功能活跃的细胞中多见
巨噬细胞、中性粒细胞、毛细血管内皮细胞、肾小管上皮细胞、细胞质、小肠上皮细胞等
参与细胞的物质代谢
受体介导的胞吞作用
细胞通过受体介导特异性摄取细胞外某种蛋白质或化合物的过程，为细胞提供了高效、选择性地摄取细胞外大分子物质的方式
主要特点
有受体参与，特异性强
选择浓缩机制，速度快
激素、胆固醇、转铁蛋白
B12、流感病毒、HIV
有被小窝和有被小泡的形成
有被小窝
质膜上受体集中的特定区域，此区域质膜向内凹陷，内表面覆盖一层由网格蛋白 和衔接蛋白以及受体蛋白组成的毛刺状电子致密物
网格蛋白
形成
网格蛋白由3条重链和3条轻链组成三腿蛋白复合物，36个三脚蛋白复合物聚合成六角形或五角形的篮网状结构，覆盖于有被小窝(或有被小泡)的细胞质侧表面
网格蛋白具有牵拉质膜内陷形成有被小泡的作用
衔接蛋白
介于网格蛋白与配体受体复合物之间，参与包被的形成并起连接作用
具有特异性地结合不同 种类受体的作用
有被小泡
细胞外溶质(配体)同有被小窝处的受体结合形成配体-受体复合物，网格蛋白聚集在有被小窝的胞质侧，通过变构牵动质膜内陷，与质膜断离后形成有被小泡进入细胞
过程
无被小泡形成后与内体融合再与溶酶体融合
受体介导的LDL胞吞作用
低密度脂蛋白LDL
胆固醇+磷脂+蛋白质
LDL为球形颗粒，直径为22nm左右，中心大约含1500个酯化的胆固醇分子
外侧大约含800个磷脂分子和500个游离胆固醇构成单层磷脂层，胆固醇酯 载脂蛋白嵌插在磷脂层中
胞吐作用
细胞内合成的物质通过膜泡转运至细胞膜，与质膜融合后将物质排出细胞外的过程称为胞吐作用，也称为外排作用或出胞作用
连续性分泌
分泌蛋白在粗面内质网合成后，转运至高尔基复合体修饰、浓缩、分选、装入分泌膜泡，随即被运送到细胞膜，与质膜融合，将分泌物排出的过程(包括细胞外基质各组分、外周蛋白等)
普遍存在于所有的动物细胞中
受调分泌
细胞分泌蛋白合成后被储存于分泌囊泡内，只有当细胞接受到细胞外信号的刺激，才能启动胞吐过程，将分泌物(酶、神经递质、肽类激素等)释放到细胞外
主要存在于分泌激素、酶、神经递质的细胞中
被动运输
不需要转运蛋白
简单扩散
指小分子物质通过自由扩散的方式从高浓度一侧直接穿过膜的脂双分子层向浓度较低的一侧转运方式
转运的溶质必须能透过膜
不需生物供能，依靠物质浓度差或电化学梯度势能
影响因素
浓度差、分子大小、脂溶程度、极性、电荷、温度、膜的有效面积
转运的物质
脂溶性小分子：醇、苯、甾类激素
非极性小分子：O₂、CO₂、N₂
不带电荷的极性小分子: H₂O、尿素、甘油
需要转运蛋白
膜转运蛋白
细胞膜上负责物质转运的蛋白质，占膜蛋白总数的15%-30%，包括转运各种离子、单糖、氨基酸、核苷酸及各种代谢产物，通常每种只转运某一特定类别的溶质
分类
通道蛋白
在膜上形成亲水孔道，贯穿脂双层，介导特定离子和水转运，仅介导被动运输
载体蛋白
与特定溶质分子结合，通过构象改变进行物质转运，既介导被动运输又介导主动运输
易化扩散
指非脂溶性(或亲水性)的物质，在特异性的载体蛋白介导下顺电化学梯度的跨膜转运方式
不耗能、需转运蛋白(载体蛋白)、依靠物质浓度差
结构特异性:载体蛋白对与被转运溶质分子有特异性结合位点
有饱和现象：载体蛋白的数量和转运速率有限，扩散速度达最大扩散速度一半时的底物浓度称为米氏常数，越小表明亲和力和转运效率越高
竞争性抑制：底物与载体蛋白的结合可被竞争性抑制物阻断
例子
葡萄糖转运体家族GLUTs
离子通道转运
离子通道：存在于质膜上的参与离子跨膜转运的通道蛋白
不耗能
需要转运蛋白（通道蛋白）
依靠物质浓度差或电化学梯度
非门控型离子通道
持续开放
门控型离子通道
条件、开关
配体门控通道
原理
通道的开关受化学物质（又统称为配体）的调节，当配体与特定的离子通道结合后，引起通道蛋白构象变化，离子通道开放
乙酰胆碱受体阳离子通道
分布
骨骼肌神经肌肉接头处
电压门控通道
通道的分子结构中存在一些对膜电位改变敏感的基团或结构域，当膜电位改变时，可诱发通道蛋白的构象改变
K、Ca、Na、Cl离子通道
神经元、肌细胞及腺上皮细胞等可兴奋细胞
应力激活通道
通道蛋白感受应力而改变构象，开启通道使“门”打开，离子通过亲水通道进入细胞，引起膜电位变化，产生电信号
听毛应力激活通道
内耳听觉毛细胞
细胞膜对不同物质的通透性
脂溶性大的分子容易穿过质膜
分子越小越易穿膜
不带电荷的分子易穿过膜
绝大多数离子和亲水性分子的穿膜要依赖于专一的膜转运蛋白
