深圳大学生命科学学院：《细胞生物学 CELL BIOLOGY》课程教学资源（课件讲稿）第5章 物质的跨膜运输与信号传递 - 物质的跨膜运输

瑞典科学院公布诺贝尔医学奖获得者研究成果2004 美国科学家理查德阿克塞尔和琳达巴克分享殊荣 两位美国科学家理查德阿克塞尔和琳达巴克因发现人类嗅觉系统的奥秘 而荣获今年的诺贝尔医学奖。他们所进行的一系列先驱性的研究向我们 清楚地阐释了我们的嗅觉系统是如何运作的。他们发现了一个大型的基 因家族。这一基因家族由1000种不同的基因组成(占我们基因总数的百分 之三),这些基因构成了相当数量的嗅觉受体种类。这些受体位于嗅觉 受体细胞之内,这些细胞在鼻上皮的上端,可以探测到吸入的气味分

1 两位美国科学家理查德·阿克塞尔和琳达·巴克因发现人类嗅觉系统的奥秘 而荣获今年的诺贝尔医学奖。他们所进 行的一系列先驱性的研究向我们 清楚地阐释了我们的嗅觉系 统是如何运作的。他们发现了一个大型的基 因家族。这一基因家族由1000种不同的基因组成(占我们基因总数的百分 之 三)，这些基因构成了相当数量的嗅觉受体种类。这些受体 位于嗅觉 受体细胞之内，这些细胞在鼻上皮的上端，可以探 测到吸入的气味分 子。 瑞典科学院公布诺贝尔医学奖获得者研究成果---2004 美国科学家理查德-阿克塞尔和琳达-巴克分享殊荣

第五章物质的跨膜运输 与信号传递 物质的跨膜运输 ●细胞通讯与信号传递

2 第五章 物质的跨膜运输 与信号传递 z 物质的跨膜运输 z 细胞通讯与信号传递

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( Endocy tosis)与胞吐作 用( Exocytosis)

3 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）

1.物质的被动跨膜运输 → Passive transport ◆顺浓度梯度 ◆动力来自物质的浓度梯度,不消耗ATP ◆根据需不需要膜蛋白的帮助,被动运输 又可分为: 简单扩散 协助扩散

4 1. 物质的被动跨膜运输 ¨Passive transport ◆顺浓度梯度 ◆动力来自物质的浓度梯度,不消耗ATP ◆根据需不需要膜蛋白的帮助,被动运输 又可分为: 简单扩散 协助扩散

简单扩散( Simple Diffusion) 物质从浓度高的地方向浓度低的地方移动的 个自发过程,这种运动最终会使两处的浓度达 到平衡 它不要膜蛋白的帮助,也不消耗ATP,仅靠膜两侧保 持一定的浓度差,通过通透发生的物质运输

5 ¨ 简单扩散 (Simple Diffusion) 物质从浓度高的地方向浓度低的地方移动的一 个自发过程, 这种运动最终会使两处的浓度达 到平衡. 它不要膜蛋白的帮助,也不消耗ATP,仅靠膜两侧保 持一定的浓度差,通过通透发生的物质运输

脂溶性与扩散速率 质 当把植物 10 Methanol· Antipyrin Water· 壁细 Triethyl citrate● 分 Ethanol,● Trimethyl citrate离置 于 Butyramide Valeramide 而高 ● Diacetin ● Chlorohydrin 置浓 Formamide a Methylurea 于度 Ethylene glycol ● Dimethylurea /高康 Monoacetin 浓糖 度溶 0.1 ● Ethylurea Thiourea 的液 Methylurea e Diethylmalanamide Urea· Lactamide 酒精溶液 很快 0.01 中会 e Glycerol 发 10 10-3 10-2 10-1 生 Lipid solubility(oil/water partition coefficient) 时则不会 ?6

6 脂溶性与扩散速率 当 把 植 物 细 胞 置 于 高 浓 度 蔗 糖 溶 液 时 ， 很 快 会 发 生 质 壁 分 离 ， 而 置 于 高 浓 度 的 酒 精 溶 液 中 时 则 不 会 ？

→简单扩散的跨膜运输限制因素 Size 质膜的通透性孔径不会大于0.5-1.0m,能够 扩散的最小分子是水分子。 ■ Polarity: 极性物质通常同水结合形成一个水合的外壳, 这不仅增加了它们的分子体积,同时也大大降低 了脂溶性

7 ¨ 简单扩散的跨膜运输限制因素 ■ Size ： 质膜的通透性孔径不会大于0.5-1.0nm，能够 扩散的最小分子是水分子。 ■ Polarity ∶ 极性物质通常同水结合形成一个水合的外壳， 这不仅增加了它们的分子体积，同时也大大降低 了脂溶性

DIFFUSION 扩散与渗透 OSMOSIS Water movement Figure 5-27 Comparison of Simple Diffusion and Osmosis 渗透( Osmosis) 水分子通过半透膜从溶质浓度低的一侧运输到溶质浓度 高的一侧的过程

8 扩 散 与 渗 透 渗透(Osmosis): 水分子通过半透膜从溶质浓度低的一侧运输到溶质浓度 高的一侧的过程

◆水分子不溶于脂,并具有极性,理应不能 自由通过质膜,但实际却是很容易通过膜。 原因是: The plasma membranes of many cells contain proteins, called aquaporins, that allow the passive movement of water from one side to the other. such as cells of the kidney tubule and plant roots—→协助扩散

9 ◆水分子不溶于脂, 并具有极性,理应不能 自由通过质膜, 但实际却是很容易通过膜。 原因是: ■ The plasma membranes of many cells contain proteins, called aquaporins, that allow the passive movement of water from one side to the other. such as cells of the kidney tubule and plant roots 协助扩散

→协助扩散 ◆又称:促进扩散 the diffusing substance first recognizes or binds selectively to a membrane-spanning protein, called a facilitated transporter(膜转 运蛋白), that facilitates the diffusion process ●促进谁? ●谁促进?—膜转运蛋白 ●如何促进? 构象的改变 ●与主动运输的差别: ●与简单扩散的差别: 10

10 ¨协助扩散 ◆又称: 促进扩散 the diffusing substance first recognizes or binds selectively to a membrane-spanning protein, called a facilitated transporter（膜转 运蛋白）, that facilitates the diffusion process. z 促进谁？ z 谁促进？----膜转运蛋白 z 如何促进？-----构象的改变 z 与主动运输的差别: z 与简单扩散的差别: