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一、被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn) $$被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)是指物質(zhì)順濃度梯度的方向，即從膜的高濃度的一側(cè)轉(zhuǎn)運(yùn)到低濃度一側(cè)的運(yùn)輸過程。它（ 9’0)8),’,+1 1)9; 9:()/.）（圖 !" "）。 $$（一）簡(jiǎn)單擴(kuò)散 $$有些物質(zhì)可通過細(xì)胞膜自由擴(kuò)散，如 <=>=、?<=><等氣體，類固醇激素等脂溶性物質(zhì)，以及水、甘油、尿素等不帶電的極性小分子。這類物質(zhì)擴(kuò)散的速率主要取決于膜兩側(cè)的濃度差，并趨于達(dá)到擴(kuò)散平衡。另外，它們的擴(kuò)散速率也與自身的分子大小及在膜疏水區(qū)域內(nèi)脂溶性的高低有關(guān)。 第十八章 #生#物#膜#"!圖 !" "#被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)和主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn) ##（二）易化擴(kuò)散 ##不能通過自由擴(kuò)散進(jìn)行膜交換的物質(zhì)，必須與膜上特異的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白結(jié)合才能完成跨膜運(yùn)輸。雖然易化擴(kuò)散與簡(jiǎn)單擴(kuò)散一樣，都是物質(zhì)順濃度梯度且不消耗能量的運(yùn)輸過程，但易化擴(kuò)散中需噴霧干燥機(jī)要轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的協(xié)助，因此，易化擴(kuò)散也被稱為協(xié)助擴(kuò)散。一些通過簡(jiǎn)單擴(kuò)散運(yùn)輸極為緩慢的物質(zhì)，通過易化擴(kuò)散運(yùn)輸其速率顯著增加。轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白對(duì)所運(yùn)輸?shù)碾x子及小分子物質(zhì)有高度的選擇性。 ##轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（$%&’()*%$+%）分為兩類。一類是通道蛋白，包括配體門控通道（,-.&’/ .&$+/ 01&’’+,）和電壓門控通道（2*,$&.+ .&$+/ 01&’’+,），它們?cè)谟刑禺惻潴w或離子結(jié)合時(shí)，發(fā)生構(gòu)象變化，類似門的“關(guān)和開”一樣，選擇性的使離子瞬時(shí)高流量通過。例如，乙酰膽堿受體是一種相對(duì)分子質(zhì)量為 34 444 53" 444的配體門控通道，是第一個(gè)被分離純化和進(jìn)行氨基酸測(cè)序的通道蛋白。它由 6種序列相近的跨膜亞基組成 3聚體（!7 "#$），并構(gòu)成中空的 8& 9通道。當(dāng)神經(jīng)沖動(dòng)引起突觸前膜釋放到突觸間隙的乙酰膽堿增加時(shí)，乙酰膽堿與突觸后膜上的乙酰膽堿受體結(jié)合，使受體發(fā)生 !螺旋轉(zhuǎn)動(dòng)、疏水基團(tuán)向通道周邊移動(dòng)等有利于通道打開的構(gòu)象變化，并引起大量的 8& 9內(nèi)流和膜的去極化。
電壓門控通道，又稱離子通道，包括 8& 9、 :9、;&7 9和 ;,等離子的轉(zhuǎn)運(yùn)通道。這類離子通道有類似的由多個(gè)跨膜區(qū)（每個(gè)包含 <次>&, ?,@ =@% ?,@序列是允許 :9選擇性通透的關(guān)鍵部位，并作為判斷一種跨膜蛋白是否為 :9離子通道的一個(gè)序列標(biāo)簽。離子通道轉(zhuǎn)運(yùn)離子的速率非常快，通常在 !4A離子 B(范圍內(nèi)，接近于 :9離子在水溶液中的自由擴(kuò)散速率。紅細(xì)胞膜上的帶 C蛋白（D&’/ C）為陰離子交換蛋白，是通過反向協(xié)同方式轉(zhuǎn)運(yùn) ;,和 E;FC的陰離子通道。 ##另一種轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白為載體蛋白，如葡萄糖、氨基酸和核苷酸等小分子都有特異結(jié)合的載體蛋白。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)多種葡萄糖載體蛋白，亦稱葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（ ?GH=，見第六章）。有些是非激素依賴性的，有些則為激素依賴性的。激素對(duì)易化擴(kuò)散中載體數(shù)目的調(diào)節(jié)也是對(duì)物質(zhì)代謝調(diào)節(jié)的一種方式。如胰島素降低血糖的作用機(jī)制與調(diào)動(dòng)脂肪細(xì)胞和肌細(xì)胞所貯存的載體蛋白并增加其葡萄糖的結(jié)合力，促進(jìn)葡萄糖的攝取及利用有關(guān)。在動(dòng)物細(xì)胞中也有多種氨基酸的特異轉(zhuǎn)運(yùn)載體（第九章），胰島素、糖皮質(zhì)激素及生長激素對(duì)氨基酸的攝取和利用的調(diào)節(jié)作用與上述類似。載體蛋白的轉(zhuǎn)運(yùn)速率低于離子通道，約為 !47 5!4C分子 B(。 ##易化擴(kuò)散的分子機(jī)制涉及載體蛋白的“乒乓”構(gòu)象及伴隨的對(duì)轉(zhuǎn)運(yùn)分子結(jié)合力的變化（圖 !" I）。當(dāng)載體蛋白暴露于分子濃度較高的膜的一側(cè)時(shí)，處于“乒”構(gòu)象，與所轉(zhuǎn)運(yùn)的分子的結(jié)合力高；當(dāng)載體蛋白轉(zhuǎn)向分子濃度低的膜的另一側(cè)時(shí)，變成“乓”構(gòu)象，與分子的結(jié)合力降低，于是完成分子從高濃度到低濃度的轉(zhuǎn)運(yùn)。載體蛋白和轉(zhuǎn)運(yùn)分子的結(jié)合類似酶和底物的結(jié)合過程，如載體蛋白也表現(xiàn)為具有轉(zhuǎn)運(yùn)分子的特定結(jié)合位點(diǎn)，有飽和現(xiàn)象和最大轉(zhuǎn)運(yùn)流量，及與轉(zhuǎn)運(yùn)分子結(jié)構(gòu)相似的競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑可以阻斷轉(zhuǎn)運(yùn)等，但不引起轉(zhuǎn)運(yùn)分子的化學(xué)變化。
#"!第四篇 $綜$合$篇圖 !" #$易化擴(kuò)散中載體蛋白的“乒乓”構(gòu)象二、主動(dòng)運(yùn)輸 $$主動(dòng)運(yùn)輸是物質(zhì)由低濃度的一側(cè)跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)到高濃度的一側(cè)，同時(shí)消耗 %&’能量的運(yùn)輸方式。主動(dòng)運(yùn)輸過程中也需要載體蛋白，在這點(diǎn)上與易化擴(kuò)散相同。其不同之處在于易化擴(kuò)散可不耗能地使物質(zhì)順濃度梯度雙向轉(zhuǎn)運(yùn)，主動(dòng)運(yùn)輸一般為定向轉(zhuǎn)運(yùn)。 $$（一） () *，+ * %&’酶與 () *和 +*的轉(zhuǎn)運(yùn) $ $ () *，+ * %&’酶，亦稱 () * ,+ *泵，其水解 %&’的活性為 () *和 +*依賴性的，并且也需要 -./ *的存在。 %&’水解所釋放的能量，驅(qū)動(dòng) () *和 +*逆電化學(xué)梯度分別向細(xì)胞外和細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)，保持了細(xì)胞內(nèi)的高 +*和低 () *狀態(tài)。細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞外 () *和 +*的濃度差別很大，例如，細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞外 () *的濃度分別為 !0 1123,4和 !56 1123,4，而 +*的濃度為 !50 1123,4和 6 1123 , 4。這種電化學(xué)梯度是一種重要的能量的貯存和利用方式，生物體內(nèi)所產(chǎn)生的能量約有三分之一用來維持此電化學(xué)梯度，它可驅(qū)動(dòng)細(xì)胞逆濃度梯度偶聯(lián)運(yùn)輸多種物質(zhì)。細(xì)胞內(nèi)外 () *和 +*電化學(xué)梯度的存在，還對(duì)維持細(xì)胞的滲透壓和神經(jīng)沖動(dòng)的傳導(dǎo)具有重要作用。 $ $ () *，+ * %&’酶是膜內(nèi)在蛋白，由四個(gè)亞基（!/ " /）組成。 !亞基相對(duì)分子質(zhì)量為 !!0 000，具有 %&’酶活性，在膜內(nèi)側(cè)面有 () *和 %&’結(jié)合部位，膜外側(cè)面有 +*的結(jié)合部位。 "亞基的相對(duì)分子質(zhì)量為 66 000，具有穩(wěn)定分子構(gòu)象的作用。 $ $ () *，+ * %&’酶存在 () *依賴的磷酸化構(gòu)象和 +*依賴的去磷酸化構(gòu)象，分別與 () *和 +*的結(jié)合和轉(zhuǎn)運(yùn)有關(guān)。 () *和 +*的主要轉(zhuǎn)運(yùn)過程為：（!）() *在膜內(nèi)側(cè)面與酶結(jié)合，使酶激活并水解 %&’；（/）%&’水解產(chǎn)生的磷酸基與酶分子中的一個(gè)天冬氨酸殘基結(jié)合，酶轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿峄瘶?gòu)象；（ 7）磷酸化構(gòu)象與 () *的親和力降低，并將 () *釋放到膜外；（5）+*在膜外側(cè)與酶結(jié)合；（6）酶轉(zhuǎn)變?yōu)槿チ姿峄瘶?gòu)象；圖 !" !0$ () *，+ * %&’酶與 () *和 +*的轉(zhuǎn)運(yùn) 第十八章 $生$物$膜#"!（!）去磷酸化構(gòu)象的酶與 "#親和力降低，將 "#釋放到膜內(nèi)，酶構(gòu)象恢復(fù)。 $ $ %& #，" # ’()酶水解的速率約為 * +++個(gè) ’()分子 ,-，每次轉(zhuǎn)運(yùn) .個(gè) %& #出胞和 /個(gè) "#入胞（圖 *0 *+）。地高辛和烏本苷（12&3&45）等物質(zhì)可競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合 %& #，" # ’()酶膜外側(cè)面 "#的結(jié)合部位，對(duì) %& #，" # ’()酶活性起抑制作用。 $$與 %& #，" # ’()酶相似的還有存在于細(xì)胞膜和肌細(xì)胞肌質(zhì)網(wǎng)上的 6&/ # ’()酶或稱 6&/ #泵。它們的作用是將細(xì)胞質(zhì)中的 6&/ #逆電化學(xué)梯度“泵”到細(xì)胞外或肌質(zhì)網(wǎng)內(nèi)。鈣調(diào)蛋白對(duì) 6&/ # ’()酶有激活作用。 $$在真核和原核生物細(xì)胞膜中，有許多高度保守的 ’()依賴性轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，它們的結(jié)構(gòu)中除含有特異的轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)結(jié)合域外，還有高度保守的 ’()結(jié)合域（ ’() 3457458 9&--:;;:-，’<6-），’<6是引發(fā)轉(zhuǎn)運(yùn)的關(guān)鍵。因此，這類轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白又稱為 ’<6轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白。
例如，纖維囊性增生跨膜傳導(dǎo)調(diào)節(jié)蛋白（ 9="-;49">43?1-4;?&5-@:@:3?&5: 915729;&59: ?:82A&;1?，6B(C），是存在于上皮細(xì)胞中的一種 6A轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，含有兩個(gè) ’()結(jié)合域（%
