第二节 小分子物质和离子的穿膜运输
物质跨膜运输可以分为被动运输和主动运输两大类 被动运输 简单扩散 易化扩散
一、简单扩散（simple diffusion） ⑴ 特点
? 溶质分子通过质膜进行自由扩散，不需要膜转运蛋白协助。 ? 转运是由高浓度向低浓度方向进行，所需要的能量来自高浓度本身所包含的
势能，不需要细胞提供能量。
膜的选择通透性
? 易于通过膜的物质 脂溶性物质
不带电荷小分子物质
? 不易通过膜的物质 带电荷物质
大分子物质
⑵ 条件
? 溶质必须能透过膜；
? 溶质在膜两侧保持一定的浓度差。
二、易化扩散（facilitated diffusion） 1.定义
在特异性的膜运输蛋白介导下，一些非脂溶性 （或亲水性）的物质顺电化学梯度的跨膜转运。 不消耗细胞的代谢能，属于被动运输。
膜运输蛋白（membrane transport protein）是指细 胞膜上负责转运不能通过简单扩散穿膜的物质的 蛋白质。如负责转运各种离子、葡萄糖、氨基酸、 核苷酸及各种代谢产物的载体蛋白和通道蛋白。 ? 载体蛋白（carrier）：
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。 2.特点
? 具有选择性、特异性
? 转运速率远高于直接穿膜的简单扩散，但低于通道 ? 具有饱和性，存在最大转运速度
门控通道的类型 ⑴ 配体门控通道 ? 离子通道型受体
? 与胞外特定配体结合后构象改变，“闸门”打开，允许某种离子快速跨膜转运。如乙酰
胆碱受体是典型的配体门控通道。 ⑵ 电压门控通道
? 跨膜电位的改变诱发通道蛋白构象变化，使通道开放，离子顺浓度梯度自由扩散通过细
胞膜。
? 通道开放时间只有几毫秒，随即迅速自发关闭。
? 电压门控通道主要存在于可兴奋细胞，如神经元、肌细胞及腺上皮细胞等。
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⑶ 应力激活通道
? 通道蛋白受应力作用，引起构象改变而开启“闸门”，离子通过亲水通道进入细胞，引
起膜电位变化，产生电信号。
? 如内耳毛细胞感受声波震动——听觉的产生 离子通道的特点 介导被动运输；
对离子有高度选择性； 转运速率高；
不持续开放，受“闸门”控制。
水通道介导水的快速转运 1.定义：
细胞膜上由水孔蛋白（aquaporin，AQP）形成的专一性转运水分子的通道。 2.水通道蛋白的结构
水通道在质膜上是由四个对称排列的圆筒状亚基包绕而成的四聚体，每个亚基(即一个AQP1分子)的中心存在一个只允许水分子通过的中央孔，孔的直径约0.28nm，稍大于水分子直径。 3.水通道的特点
（1）持续开放的膜通道蛋白。
（2）转运速度快：一个AQP1通道蛋白每秒钟可允许3×109个 水分子通过。 （3）水分子移动方向完全由膜两侧的渗透压差决定。
被动运输（passive transport）小结 比较简单扩散和易化扩散 运输方式 主动or被动运输？ 运输方向 是否需要膜运输蛋白？ 是否消耗能量？ 溶质 转运速度
简单扩散 易化扩散
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三、主动运输 ? 主动运输定义
载体蛋白介导的物质逆电化学梯度、由低浓度一侧向高浓度一侧进行的穿膜转运方式。与某种释放能量的过程相偶联，能量来源包括ATP水解、光吸收、电子传递、顺浓度梯度的离子运动等。
? 主动运输的特点
（1）低浓度→高浓度运输。 （2）需要能量。
主动运输所需的能量来源主要有：通过水解ATP获得能量或离子浓度梯度势能 （3）都由载体蛋白介导。
? 主动运输的分类 原发性主动运输 继发性主动运输 1、原发性主动运输(primary active transport)：
原发性主动转运是指细胞直接利用代谢产生的能量将物质（通常是带电离子）逆浓度梯度或电位梯度进行跨膜转运的过程。介导这一过程的膜蛋白称为离子泵(ion pump)。 ? ATP驱动泵 特点：
? 属穿膜蛋白，在膜的胞质侧有一个或多个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”。
? 具有专一性,如钠钾泵、氢泵、钙泵等。
ATP驱动泵类型 P-型离子泵：驱动阳离子跨膜转运，如钠钾泵。
V-型质子泵：需ATP供能，对H+的转运。
F-型质子泵：合成ATP，在能量转换中起重要作用，如线粒体ATP酶。 ABC转运体：参与糖、氨基酸及小分子物质的运输。
? Na+-K+泵（Na+-K+-ATP酶） ? 结构组成:
由2个α亚基（大亚基）和2个β亚基（小亚基）组成。α亚基是一个多次穿膜的膜整合蛋白，具有ATP酶活性，β亚基具有组织特异性，功能不清楚。 ? 功能 1°水解一个ATP分子
2°向细胞外输出3个Na+，转入2个K+
3°维持渗透压平衡、保持细胞容积恒定、产生和维持膜电位、为某些物质的
吸收提供驱动力。
4°为蛋白质合成及代谢活动提供必要的离子浓度。
2、继发性主动运输（secondary active transport） 间接利用ATP能量的主动转运过程。即逆浓度梯度或逆电位梯度的转运时，能量非直接来自ATP的分解。 ⑴ 特点
? 由Na+-K+泵（或H+泵）建立离子电化学梯度，载体蛋白间接消耗ATP所完成的主动
运输方式。
? 物质穿膜运动所需要的直接动力来自膜两侧离子的电化学梯度的势能。 ⑵ 协同运输类型
? 共运输（symport）：物质运输方向与离子转移方向相同，如：小肠细胞对葡萄糖的
吸收伴随着Na+的进入。
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? 对向运输（antiport）：物质运输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。
第三节 大分子和颗粒物质的穿膜运输 小泡运输（vesicular transport）
? 定义：大分子和颗粒物质被运输时并不穿过细胞膜，物质进出是由膜包围，形成囊
泡，通过一系列膜囊泡的形成和融合来完成转运过程。 ? 发生位点：质膜及胞内各种膜性细胞器之间的物质运输。 ? 作用：促进细胞内外物质交换、信息交流等。 胞吞（endocytosis）
? 定义：指质膜内陷，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 ，
又称入胞或内吞。
? 类型：根据胞吞物质的大小、状态及特异程度不同分为吞噬、胞饮和受体介导的胞
吞。
? 吞噬（phagocytosis）
? 定义：细胞膜凹陷或形成伪足，摄入直径大于250nm的颗粒物质（如细
菌、细胞碎片等）的过程，形成的小囊泡称吞噬体（phagosome）或吞噬泡（phagocytic vesicle）。
? 细胞：具有吞噬功能的细胞——中性粒细胞、单核细胞、巨噬细胞。 ? 功能：在机体防御系统中发挥重要作用 。 ? 胞饮（pinocytosis）
? 定义：细胞质膜内陷，非特异性摄入溶质或液体的过程，形成的小囊泡称
胞饮体(pinosome)或胞饮泡（pinocytic vesicle）。
? 细胞分布：常见于巨噬细胞、白细胞、毛细血管内皮细胞、肾小管内皮细
胞、小肠上皮细胞等。
? 受体介导的胞吞 （receptor-mediated endocytosis）
? 定义：细胞通过受体的介导摄取细胞外特异性蛋白质或其他化合物的过
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。 ? 特点：具有选择性和高效性。
胞吐（exocytosis）
? 定义：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，也称为外排或出胞。
? 胞吐作用分为两种类型 连续性分泌（constitutive secretion） 受调分泌（regulated secretion）
? 连续性分泌
? 定义：连续性分泌途径指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。
? 分布：普遍存在于所有的动物细胞中 ? 受调分泌
? 定义：调节性分泌途径是指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，将分泌物释放到细胞外。
? 分布：存在于分泌激素、酶、神经递质的特化细胞中。
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【第五章 细胞的内膜系统】
1. 掌握内膜系统的概念及结构组成。
2. 掌握糙面内质网、光面内质网、高尔基复合体、溶酶体、过氧化物酶体的主要化学
组成、结构特征与生理功能。
3. 熟悉内膜系统之间在结构、功能及来源发生上的相互关系。 4. 熟悉囊泡的主要类型及其在胞内物质转运中的重要作用。 细胞内膜系统:
? 真核细胞特有的结构
? 与原核细胞相互区别的重要标志之一
? 在结构、功能或发生上相互关联的一些由膜围绕的细胞器（核膜、内质网、高尔基体、
溶酶体、过氧化物酶体和各种小泡）；相互分隔成封闭性区室且各有一套独特的微环境。有相对固定的比邻关系；各部分互不干扰、但又互相依存、高度协调地进行各种代谢活动。
? 主要功能是蛋白质的合成和分选
核糖体(ribosome) （不属于细胞内膜系统）
? 又名核蛋白体，没有膜包裹的颗粒状细胞器，蛋白质合成的机器，普遍存在于原核
细胞和真核细胞中。
? 核糖体唯一的功能是按mRNA的指令指导氨基酸高效而精确地合成蛋白质或多肽 一． 化学组成和基本类型
RNA：60%，构成核糖体的骨架 蛋白质：40%
两种基本类型：
70S的核糖体 原核细胞
2500 X 103 真核细胞 线粒体内的核糖体 叶绿体内的核糖体
80S的核糖体： 除线粒体、叶绿体以外的真核细胞的核糖体 4800 X 103
分布 原核细胞：大部分核糖体游离存在
真核细胞：大部分为附着核糖体 二．核糖体的结构
电镜下：颗粒状 大亚基
小亚基
一般以游离状态存在，只有当小亚基与mRNA结合后，大亚基才与小亚基结合，
形成完整的核糖体。
三．细胞内分布与蛋白质合成
分布 附着核糖体 — 附着在粗面内质网上（合成分泌蛋白和膜蛋白） 游离核糖体 — 游离在细胞质中（合成基础性蛋白）
多聚核糖体： 多个核糖体结合到一条mRNA链上排列，形成蛋白质合成的功能单位 附着和游离核糖体的结构和功能相同，不同点在于合成蛋白质的种类不同。
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