《细胞生物学》物质的跨膜运输
2025-05-25 16:48:23 4 举报AI智能生成
对细胞生物学内容进行的分析，并简化了内容便于背记有学习需要的免费使用
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大纲/内容
运输方式
被动运输
受两种机制影响
不需要能量，但需要载体
基本上除离子外大多数分子都可以通过该运输方式进入（当然必须有特定的蛋白协助）
常见运输载体
葡萄糖转运载体（GLUT）
人体有很多种这样的载体之所以要怎么多种是为了合理分配葡萄糖来高效完成生命活动
水孔蛋白（AQP)
主动运输
受两种机制影响
需要能量，也需要载体
通过能量使用方式分为
ATP驱动泵
直接消耗ATP来获取能量来完成转运
常见的ATP驱动泵类型
P型泵
特征
拥有2个独立的α催化亚基
有一些一般还有一个β调节亚基
通过磷酸化和去磷酸化发生构象改变完成转运
常见P型泵
Na-K泵
结构
2α-催化亚基
2β亚基
糖基化多肽用于内质网合成新α催化亚基进行折叠
转运过程
细胞内侧3个Na与α催化亚基结合使ATP水解导致α上的天冬氨酸磷酸化将Na泵出同时K与α催化亚基另一个位点结合（两个）促使α催化亚基去磷酸化将K泵入细胞
意义
平衡细胞膜电位
一般钠钾泵出现的位置在神经细胞上因此需要一个静息电位刺激时动作电位
维持渗透压平衡
吸收营养
小肠上皮细胞就是利用了钠钾泵转运时的电势能来将葡萄糖从体外转运至细胞内再用GLUT2来将葡萄糖扩散至血液
Ca2+泵（又称Ca2+-ATPase）
每消耗1个ATP泵出2个Ca2+
意义
储存Ca2+保证细胞内较低浓度Ca2+
P型H+质子泵
是真菌与细菌细胞膜上的泵
意义
用于维持内部H+电化学梯度驱动物质进入
V型和F型质子泵
V型
消耗ATP泵入H+
例如溶酶体
F型
利用H+电势能合成ATP在叶绿体和线粒体上较为常见
ABC超家族
原核是将受体结合位点置于胞外，真核和原生生物则是胞内
与前面不同的是ABC超家族是通过结合ATP改变构象然后将结合底物的位置暴露在另一边利用ATP水解构象恢复成原来的样子
意义
哺乳类细胞吸收脂类小分子常见的手段，而细菌则主要是蛋白质的转运
可以给予一定的抗药性，并且可以对一类药物产生抗性
协同转运和偶联转运
协同转运
包括同向和反向
同向指的是两个物质公共进入细胞内（一般情况一个进入会为另一个物质提供转运时所需的能量
反向则是两个物质一个进一个出，由其中一个提供给另外一个转运时所需的能量
偶联转运
通常是ATP的能量影响一个与其有关发蛋白这个蛋白通过构象的改变间接影响载体的构象完成转运例如G蛋白
光驱动
利用光能完成转运
简单扩散
仅有一种机制影响；磷脂本身的化学性质的限制和半透膜的物理性质的影响
不需要能量也不需要载体
速率变化极大
一般是小分子，且不带电荷（像气体分子）
胞吞胞吐
是真核细胞运输大分子的一种特殊手段又称膜泡运输
胞吞
通过质膜内陷形成囊泡将胞外大分子运入细胞内
类型
吞噬
胞饮
网格蛋白依赖型
1.配体与膜上受体结合后网格蛋白聚集在膜下（利用衔接蛋白将网格蛋白招募过来）
2.在颈部通过GTP结合蛋白-发动蛋白组装成环，发动蛋白与结合的GTP水解引起颈部收缩脱离质膜形成包被膜泡
网格蛋白同衔接蛋白脱离下来可重复使用完成转运
胞膜窖依赖型
大型胞饮作用
非网格蛋白/胞膜窖依赖型
胞吞还可以起到更高级的运输方式
大部分受体可以回到膜上
有些则从胞内体转运至溶酶体被消化
还有些将受体转运至另一侧
胞吐
将细胞内合成的大分子以分泌泡的形式运至膜表面或胞外
所有真核都是通过高尔基体反面囊膜的囊泡向质膜运输融合的过程
注意的还有一些特化的胞吐一些激素小分子也可以通过胞吐完成
运输目的与机制
目的
我们可以把细胞看成是一个城堡而生物膜系统就是城墙
它隔绝了外界（与外界分离）
保护和维持秩序（帮助细胞维持形态，同时高效执行生命活动）
同时有城门筛选外来人员，防止对城堡造成危害（具有选择性）
保证物质城堡的材料供给和食物（将对细胞代谢有益的物质汲取进细胞内）
可以接受不同城市和城堡的消息并且做出反应
生物膜上有很多受体为细胞信息交流提供位点
机制
两种机制
磷脂本身的化学性质的限制和半透膜的物理性质的影响
膜上的蛋白可控的构象变化控制物质进出
运输载体
载体蛋白
特性
具有饱和性
特异性强
一般只转运一类分子
通道蛋白
三种类型
离子通道
被动运输时不需要结合底物（类似有一个跟底物长得形状相似的孔）只要满足特定大小和电荷性质便可进入
大多数都是通道蛋白都是离子通道
类型
以激活信号为分类基础
电压门控通道
通过膜内位外电势差来决定是否允许通过
例如突触
配体门控通道
胞外接受
保内接受
压力门控通道
通过外力导致细胞膜骨架发生变化诱导其通道蛋白发生构象变化
孔蛋白
比离子通道的孔更大（分子更大）但限制却比离子通道更强
主要存在于革兰氏阴性菌的外膜还有叶绿体和线粒体外膜上
水孔蛋白
一种以水为底物的通道蛋白
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