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高中生物竞赛
《细胞生物学》第5版
丁明孝、王喜忠、张传茂、陈建国
4/16，物质的跨膜运输
4/16.物质的跨膜运输
细胞质膜是细胞与细胞外环境之间一种选择性通透屏障，它既能保障细胞对基本营养物质的摄取、代谢产物或废物的排除，又能调节细胞内离子浓度，使细胞维持相对稳定的内环境。
物质通过细胞质膜的转运主要有三种途径：被动运输（包括简单扩散和协助扩散）、主动运输以及胞吞与胞吐作用。
膜转运蛋白与小分子物质的跨膜运输
ATP驱动泵与主动运输
胞吞作用与胞吐作用
4/16.物质的跨膜运输
4.1.膜转运蛋白与小分子物质的跨膜运输
4.1.1 膜转运蛋白
（1）脂双层疏水对绝大多数极性分子、离子以及细胞代谢产物的通透性极低，形成了细胞的渗透屏障
（2）膜转运蛋白可分为两类：
载体蛋白（carrier protein，transporter）
通道蛋白（channel protein）
4/16.物质的跨膜运输
4.1.膜转运蛋白与小分子物质的跨膜运输
4.1.1 膜转运蛋白
1.脂双层的不透性和膜转运蛋白
多次跨膜；通过构象改变介导溶质分子跨膜转运，几乎存在所有类型的生物膜上
与底物（溶质）特异性结合；具有高度选择性；具有类似于酶与底物作用的饱和动力学特征；但对溶质不做任何共价修饰
4/16.物质的跨膜运输
4.1.1 膜转运蛋白
①载体蛋白及其功能
（2）膜转运蛋白可分为两类：
不同部位的生物膜往往含有各自功能相关的不同载体蛋白
载体蛋白与酶类似：具有与溶质（底物）特异性结合的位点，所以每种载体蛋白对溶质具有高度选择性，转运过程具有类似于酶与底物作用的饱和动力学特征；既可被底物类似物竞争性地抑制，又可被某种抑制剂非竞争性抑制以及对pH有依赖性等。因此，有人将载体蛋白称为通透酶（permease）。与酶不同的是，载体蛋白对转运的溶质不作任何共价修饰。
4/16.物质的跨膜运输
①载体蛋白及其功能
（2）膜转运蛋白可分为两类：
表4-2 载体蛋白的举例
3 种类型：离子通道、孔蛋白以及水孔蛋白
大多数通道蛋白都是离子通道
转运底物时，通道蛋白形成选择性和门控性跨膜通道
孔蛋白
水孔蛋白
离子通道
4/16.物质的跨膜运输
4.1.1 膜转运蛋白
②通道蛋白及其功能
（2）膜转运蛋白可分为两类：
具有极高的转运速率
没有饱和值
离子通道非连续性开放而是门控的
A.电压门通道
B.配体门通道（胞外配体）
C.配体门通道（胞内配体）
D.应力激活通道
图4-2 三种类型的例子通道示意图
4/16.物质的跨膜运输
4.1.1 膜转运蛋白
（2）膜转运蛋白可分为两类：
②通道蛋白的类型及其 3 个显著特征
估计细胞膜上与物质转运有关的蛋白占核基因编码蛋白的15~30%，细胞用在物质转运方面的能量达细胞总消耗能量的2/3。
两类主要转运蛋白：
载体蛋白：又称做载体、通透酶和转运器。介导被动运输与主动运输
通道蛋白：能形成亲水的通道，允许特定的溶质通过。只介导被动运输
两者区别：以不同方式辨别溶质。通道蛋白主要根据溶质大小和电荷和进行辨别，假如通道处于开放状态，则足够小和带有适当电荷的分子或离子就能通过；而载体蛋白只允许与其结合部位相适应的溶质分子通过，并且每次转运都发生自身构象的变化。
4/16.物质的跨膜运输
4.1.1 膜转运蛋白
（2）膜转运蛋白可分为两类：
③通道蛋白和载体蛋白的比较
4/16.物质的跨膜运输
4.1.膜转运蛋白与小分子物质的跨膜运输
4.1.2 小分子物质的跨膜运输类型
图4-3 跨膜运输类型
简单扩散和协助扩散都是溶质顶着电化学棉度进行跨膜转运，也都不需要细胞提供能量。不同的是，简单扩散不需要理转运蛋白协助，而
协助扩散需要理转运蛋白的协助。主动试输需要细胞损失能量，溶质逆着电化学桃度进行跨膜转运。此外，载体蛋白既能够执行协助扩散，又能够执行主动运输，而通道蛋白只执行协助扩散。
1.简单扩散 (simple diffusion)
顺电化学梯度或浓度梯度
不需要细胞提供能量，
无需膜转运蛋白协助
脂双层对溶质的通透性大小主要取决于分子大小和分子的极性
4/16.物质的跨膜运输
4.1.膜转运蛋白与小分子物质的跨膜运输
4.1.2 小分子物质的跨膜运输类型
图4-4 不同性质的物质通过无膜转运蛋白的人工脂双层
A.人工脂双层膜对不同分子的相对透性。B.不同物质通过人工脂双层膜的渗透系数。
顺着电化学梯度或浓度梯度
协助扩散 (facilitated diffusion)
载体蛋白介导
膜转运蛋白协助
通道蛋白介导
2.被动运输 (passive transport)
4/16.物质的跨膜运输
4.1.膜转运蛋白与小分子物质的跨膜运输
4.1.2 小分子物质的跨膜运输类型
12 次跨膜α 螺旋
通过构象改变完成葡萄糖的协助扩散
转运方向取决于葡萄糖浓度梯度
2.被动运输 (passive transport)
4/16.物质的跨膜运输
4.1.膜转运蛋白与小分子物质的跨膜运输
4.1.2 小分子物质的跨膜运输类型
（1）葡萄糖转运蛋白
B.Glut1底物结合位点朝胞外开放时，葡萄糖结合，Glut1构象发生变化，朝胞内开放，释放葡萄糖，完成葡萄糖转运的构象变化循环。通过这种有序的构象改变完成葡萄糖的协助转运。
图4-5 Glut1的晶体结构（含N45T和E329Q突变）和转运葡萄糖的工作模型
A. Glut1的三维晶体结构含12个胰腺蠕旋，组成N端和C端两个结构域。处于这种构象状态时，两个结构域之间的底物结合位点朝向腔质开放，呈现向内开放构象。跨膜区域TM1和TM7的胞外部分相互作用，封住了 Gut1 腓外开口。胞内 α螺旋组成的结构域 IC1—ICL幼相互接触或位移有助于关闭或开启Glut1胞质一侧的开口（颜宁博士惠则曾）。
水分子借助质膜上的水孔蛋白实现快速跨膜转运
Fig. Xenopus oocytes microinjected with AQP1 mRNA swell rapidly when placed in a hypo-osmotic medium, in contrast to noninjected oocytes.
2.被动运输 (passive transport)
4/16.物质的跨膜运输
4.1.膜转运蛋白与小分子物质的跨膜运输
4.1.2 小分子物质的跨膜运输类型
（2）水孔蛋白：水分子的跨膜通道
2003年，美国科学家彼得·阿格雷和罗德里克·麦金农，分别因对细胞膜水通道，离子通道结构和机理研究而获诺贝尔化学奖。
Peter Agre
Roderick MacKinnon
2.被动运输 (passive transport)
4/16.物质的跨膜运输
4.1.膜转运蛋白与小分子物质的跨膜运输
4.1.2 小分子物质的跨膜运输类型
（2）水孔蛋白：水分子的跨膜通道
http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/2003/chempub3high.jpg
无花果水分子通过水通道蛋白AQP1。由于沟道中心的正电荷，带正电荷的离子如H3O+被偏转。这可以防止质子通过通道泄漏。
2.被动运输 (passive transport)
4/16.物质的跨膜运输
4.1.膜转运蛋白与小分子物质的跨膜运输
4.1.2 小分子物质的跨膜运输类型
（2）水孔蛋白：水分子的跨膜通道
调节细胞渗透压以及生理与病理作用
图4-6 水孔蛋白分布与结构示意图
A，豚鼠细胞质膜上分布的大量水孔蛋白电镜照片。B.水孔蛋白AQP1由4个亚基组成四聚体。C.每个亚基由3对同源的跨膜a螺旋（aa6’、bb’和cc’）组成。D.亚基三维结构示意图。（A图由Bechara Kachar博士惠赠：B、D图基于PDB数据库3GD8结构绘制）
2.被动运输 (passive transport)
4/16.物质的跨膜运输
4.1.膜转运蛋白与小分子物质的跨膜运输
4.1.2 小分子物质的跨膜运输类型
（2）水孔蛋白：水分子的跨膜通道
载体蛋白所介导、逆着电化学梯度或浓度梯度
3种类类型：ATP 驱动泵（ATP直接供能）
协同转运或偶联转运（ATP间接提供能量）
光驱动泵
2.被动运输 (passive transport)
4/16.物质的跨膜运输
4.1.膜转运蛋白与小分子物质的跨膜运输
4.1.2 小分子物质的跨膜运输类型
ATP 驱动泵通常又称为转运ATPase，分为4类
P型泵、V型质子泵、F型质子泵和ABC超家族
4/16.物质的跨膜运输
4.2.膜转运蛋白与小分子物质的跨膜运输
4.2.2 ATP驱动泵与主动运输
2 个α 催化亚基，具有ATP 结合位点；2 个β 调节亚基
至少有一个α 催化亚基发生磷酸化和去磷酸化反应，改变转运泵的构象，实现离子的跨膜转运
转运泵水解ATP 使自身形成磷酸化的中间体
4/16.物质的跨膜运输
4.2.膜转运蛋白与小分子物质的跨膜运输
4.2.2 ATP驱动泵与主动运输
1. P 型泵 (P-type pump)
P 型泵
细胞溶胶
离子
Figure 11-14 Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008)
4/16.物质的跨膜运输
4.2.膜转运蛋白与小分子物质的跨膜运输
4.2.2 ATP驱动泵与主动运输
1. P 型泵 (P-type pump)
（1）Na+-K+ 泵
（Na+-K+ ATPase）
细胞溶胶
电化学梯度
乌苯苷结合位点
由2 个α 和2 个β 亚基组成四聚体
α亚基具有ATP酶的活性；
β亚基是具有组织特异性的糖蛋白。
乌苯苷（ouabain）用作强心剂的原理？
①Na+-K+ 泵结构与转运机制
4/16.物质的跨膜运输
4.2.2 ATP驱动泵与主动运输
1. P 型泵 (P-type pump)
（1）Na+-K+ 泵（Na+-K+ ATPase）
乌本苷抑制钠钾泵作用机制：乌本苷(ouabain),地高辛(digoxin)等强心剂能抑制心肌细胞Na+-K+泵的活性;从而降低钠钙交换器效率,使内流钙离子增多,加强心肌收缩,因而具有强心作用.
①Na+-K+ 泵结构与转运机制
4/16.物质的跨膜运输
4.2.2 ATP驱动泵与主动运输
1. P 型泵 (P-type pump)
（1）Na+-K+ 泵（Na+-K+ ATPase）
在 细胞内侧α亚基与Na+ 相结合促进ATP 水解，α亚基上的一个天冬氨酸残基磷酸化引起α亚基构象发生变 化，将Na+泵出细胞，同时细胞外的K+与α亚基的另一位点结合，使其去磷酸化，α亚基构象再度发生变化 将K+ 泵入细胞，完成整个循环。从整个转运过程可以看出，α亚基的磷酸化发生在Na+结合后，而去磷酸化则发生在K+结合后。Na+依赖性的磷酸化和K+依赖性的去磷酸化引起Na+-K+ 泵构象发生有序变化，每秒钟可发生1000 次左右。此外，每个循环消耗一个ATP 分子， 可以逆着电化学梯度泵出3 个Na+ 和泵入2个K+
泵入2K+
结合3Na+
磷酸化
泵出3Na+
结合2K+
去磷酸化
钠钾泵工作的特性：
P-type：依赖自磷酸化来转运离子的离子泵。
与钙泵、质子泵等组成了功能与结构相似的一个蛋白质家族。
地高辛、乌本苷等强心剂抑制其活性；Mg2+和少量膜脂有助提高于其活性。
①Na+-K+ 泵结构与转运机制
4/16.物质的跨膜运输
4.2.2 ATP驱动泵与主动运输
1. P 型泵 (P-type pump)
（1）Na+-K+ 泵（Na+-K+ ATPase）
维持细胞膜电位
维持动物细胞渗透平衡
吸收营养
②Na+-K+ 泵主要功能
4/16.物质的跨膜运输
4.2.2 ATP驱动泵与主动运输
1. P 型泵 (P-type pump)
（1）Na+-K+ 泵（Na+-K+ ATPase）
动物细胞对葡萄糖或氨基酸等有机物吸收的能量由蕴藏在Na+ 电化学梯度中的势能提供
植物细胞、真菌和细菌通常利用质膜上的H+-ATPase 形成的H+ 电化学梯度来吸收营养物
图4-10小肠上皮细胞吸收葡萄糖的示意图
葡萄糖分子通过Na*驱动的同向协同运输方式进入上皮细胞，再经载体介导的协助扩散方式进入血液，Na*-K*泵消耗ATP维持Na*的电化学梯度。
细胞质基质中低Ca2+ 浓度的维持主要得益于质膜或细胞器膜上的钙泵
每消耗1 分子ATP 从细胞质基质泵出 2 个Ca2+
4/16.物质的跨膜运输
4.2.2 ATP驱动泵与主动运输
1. P 型泵 (P-type pump)
（2）Ca2+ 泵
图4-11 肌质网Ca -泵转运Ca 前（A）和后（B）的工作模型N核苷酸结合部位：P：磷酸化部位；A：活化部位。
4/16.物质的跨膜运输
4.2.2 ATP驱动泵与主动运输
1. P 型泵 (P-type pump)
（2）Ca2+ 泵
①Ca2+ 泵的结构
作用：维持细胞内较低的钙离子浓度（胞内钙浓度10-7M，胞外10-3M）。
位置：质膜、内质网膜。
类型：P型离子泵，每分解一个ATP分子，泵出2个Ca2+。位于肌质网上的钙离子泵占肌质网膜蛋白质的90%。
4/16.物质的跨膜运输
4.2.2 ATP驱动泵与主动运输
1. P 型泵 (P-type pump)
（2）Ca2+ 泵
②Ca2+ 泵的功能
植物细胞、真菌(包括酵母)和细菌细胞质膜上虽然没有Na+-K+ 泵， 但有P 型H+ 泵(H+-ATPase)
P 型H+ 泵将 H+ 泵出细胞，建立和维持跨膜 H+ 电化学梯度
HH+/K+ATP酶
控制胃酸分泌
4/16.物质的跨膜运输
4.2.2 ATP驱动泵与主动运输
1. P 型泵 (P-type pump)
（3）P 型 H+ 泵
V 型质子泵广泛存在于动物细胞的胞内体膜、溶酶体膜，破骨细胞和某些肾小管细胞的质膜，以及植物、酵母及其他真菌细胞的液泡膜上 （V 为vesicle）
转运 H+ 过程中不形成磷酸化的中间体
维持细胞质基质 pH 中性和细胞器内 pH 酸性
4/16.物质的跨膜运输
4.2.2 ATP驱动泵与主动运输
2. V 型质子泵和 F 型质
F 型质子泵存在于细菌质膜、线粒体内膜和叶绿体类 囊体膜上（F 为factor 的第一个字母）
转运 H+ 过程中不形成磷酸化的中间体
F 型质子泵常利用质子动力势合成ATP，又称作 H+-ATP合成酶
4/16.物质的跨膜运输
4.2.2 ATP驱动泵与主动运输
2. V 型质子泵和 F 型质
动物细胞和植物细胞不仅结构有所差别，载体蛋白也有所不同。动物细胞质膜上有Na+-K+ ATPase，并通过对Na+、K+ 的运输建立细胞的电化学梯度；但是在植物细胞(包括细菌细胞)的质膜中没有Na+-K+ATPase，代之的是H+-ATP酶，并通过对H+的运输建立细胞的电化学梯度，使细胞外H+的浓度比细胞内高；与此同时H+泵在周围环境中创建了酸性pH，然后通过H+质子梯度驱动的同向运输，将糖和氨基酸等输入植物的细胞内。在动物细胞溶酶体膜和植物细胞的液泡膜上都有H+-ATP酶，它们作用都一样，保持这些细胞器的酸性。
动物细胞和植物细胞主动运输的比较
4/16.物质的跨膜运输
4.2.2 ATP驱动泵与主动运输
动物、植物细胞主动运输比较
4/16.物质的跨膜运输
4.2.2 ATP驱动泵与主动运输
ABC 超家族也是一类ATP 驱动泵
广泛分布于从细菌到人类各种生物中，是最大的一类转运蛋白
通过ATP 分子的结合与水解完成小分子物质的跨膜转运
4/16.物质的跨膜运输
4.2.膜转运蛋白与小分子物质的跨膜运输
4.2.2 ATP驱动泵与主动运输
3. ABC 超家族
4 个“核心”结构域
2 个跨膜结构域，分别含6 个跨膜α 螺旋，形成底物运输通路决定底物特异性
2 个胞质侧ATP 结合域，有 ATPase 活性
ATP 分子结合诱导 2 个ATP 结合域二聚化，引起转运蛋白构象改变，使底物结合部位暴露于质膜的另一侧
4/16.物质的跨膜运输
4.2.膜转运蛋白与小分子物质的跨膜运输
4.2.2 ATP驱动泵与主动运输
3. ABC 超家族
（1）ABC转运蛋白的结构与工作模式
Mammalian MDR1 protein
ABC转运器与病原体对药物的抗性有关。MDR（multidrug resistance protein ）是第一个被发现的真核细胞ABC转运器，是多药抗性蛋白，约40%患者的癌细胞内该基因过度表达。
（二）ABC 转运蛋白与疾病
4/16.物质的跨膜运输
4.2.膜转运蛋白与小分子物质的跨膜运输
4.2.2 ATP驱动泵与主动运输
3. ABC 超家族
（1）ABC转运蛋白的结构与工作模式
哺乳动物MDR1蛋白
ATP 结合
外部
内部
跨膜的α螺旋
耐药，MDR
囊性纤维化跨膜传导调节器，CFTR
4/16.物质的跨膜运输
4.2.膜转运蛋白与小分子物质的跨膜运输
4.2.2 ATP驱动泵与主动运输
3. ABC 超家族
（2）ABC 转运蛋白与疾病
4/16.物质的跨膜运输
4.2.膜转运蛋白与小分子物质的跨膜运输
4.2.3 离子跨膜转运与膜电位
图4-13 离子流与动作电位的关系示意图
A.动作电位的产生和膜电位改变。B.动作电位产生过程中，膜通透性改变。C.动作电位产生过程中，离子通道开启与关闭示意图。
4/16.物质的跨膜运输
4.2.膜转运蛋白与小分子物质的跨膜运输
4.2.3 离子跨膜转运与膜电位
图4-13 离子流与动作电位的关系示意图
A.动作电位的产生和膜电位改变。B.动作电位产生过程中，膜通透性改变。C.动作电位产生过程中，离子通道开启与关闭示意图。
真核细胞通过胞吞作用和胞吐作用完成大分子与颗粒性物质的跨膜运输，如蛋白质、多核苷酸、多糖等
物质包裹在脂双层膜包被的囊泡中，因此又称膜泡运输
Figure 13-1 Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008)
4/16.物质的跨膜运输
4.3 胞吞作用与胞吐作用
胞吐
胞吞
吞噬作用 （phagocytosis）
胞饮作用（pinocytosis）
4/16.物质的跨膜运输
4.3 胞吞作用与胞吐作用
4.3.1 胞吞作用的类型
图4-14 胞吞作用的类型
跑吞作用可分为吞噬作用和胞饮作用两大类型，而胞饮作用又可分为网格蛋白依赖的胞吞作用、胞膜密依赖的胞吞作用、大型胞饮作用以及非网格蛋白/胞膜窖依赖的胞吞作用4种类型。
原生生物：摄取食物
巨噬细胞和中性粒细胞摄取营养物，清除病原体、衰老、凋亡的细胞
吞噬作用是一个信号触发的过程
图4-15 吞噬作用
吞噬细胞伸出伪足，包裹病原微生物形成吞噬体，吞噬体与溶酶体融合，在各种酸性水解酶的作用下，将病原微生物分解。未被分解的底物形成残余小体，可通过胞吐作用的方式将残余底物释放到细胞外。
4/16.物质的跨膜运输
4.3 胞吞作用与胞吐作用
4.3.1 胞吞作用的类型
1.吞噬作用(phagocytosis)
几乎发生于所有类型真核细胞中
往往连续摄入溶液及可溶性分子
胞饮泡直径一般小于吞噬泡直径
4/16.物质的跨膜运输
4.3 胞吞作用与胞吐作用
4.3.1 胞吞作用的类型
2.胞饮作用(phagocytosis)
图4-14 胞吞作用的类型
跑吞作用可分为吞噬作用和胞饮作用两大类型，而胞饮作用又可分为网格蛋白依赖的胞吞作用、胞膜密依赖的胞吞作用、大型胞饮作用以及非网格蛋白/胞膜窖依赖的胞吞作用4种类型。
网格蛋白 (clathrin) 由3 个二聚体组成， 3 个二聚体形成三脚蛋白复合体 (triskelion)，是包被的结构单位
4/16.物质的跨膜运输
4.3 胞吞作用与胞吐作用
4.3.1 胞吞作用的类型
2.胞饮作用(phagocytosis)
（1）网格蛋白依赖的胞吞作用
衔接蛋白：当配体与膜上受体结合后，网格蛋白聚集在膜下，逐渐形成直径50～100 nm的质膜凹陷，称网格蛋白包被小窝（clathrin-coated pit）。一种小分子GTP结合蛋白——发动蛋白（dynamin）在深陷的包被小窝的颈部组装成环，发动蛋白水解与其结合的GTP引起颈部缢缩，最终脱离质膜形成网格蛋白包被膜泡（clathrin-coated vesicle）。几秒钟后，网格蛋白便脱离包被膜泡返回质膜附近区域以便重复使用。脱包被的囊泡与早期内体（early endosome）融合，从而将转运分子及胞外液体摄入细胞。
发动蛋白：在大分子跨膜转运中，网格蛋白本身并不起捕获特异转运分子的作用，有特异性选择作用的是包被中另一类衔接蛋白（adaptin），它既能结合网格蛋白，又能识别跨膜受体胞质面的尾部肽信号（peptide signal），从而通过网格蛋白包被膜泡介导跨膜受体及其结合配体的选择性运输
4/16.物质的跨膜运输
4.3 胞吞作用与胞吐作用
4.3.1 胞吞作用的类型
2.胞饮作用(phagocytosis)
（1）网格蛋白依赖的胞吞作用
网格蛋白包被膜泡（clathrin-coated vesicle）
4/16.物质的跨膜运输
4.3 胞吞作用与胞吐作用
4.3.1 胞吞作用的类型
2.胞饮作用(phagocytosis)
（1）网格蛋白依赖的胞吞作用
网格蛋白包被膜泡（clathrin-coated vesicle）
图4-16 通过网格蛋白包被膜泡介导的选择性运输示意图
A和B是显示网格蛋白包被膜泡形成过程的电镜照片。（图中照片由Bechara Kachar博士惠赠
网格蛋白介导的胞吞作用分为
4/16.物质的跨膜运输
4.3 胞吞作用与胞吐作用
4.3.1 胞吞作用的类型
2.胞饮作用(phagocytosis)
（1）网格蛋白依赖的胞吞作用
受体介导的胞吞作用
非特异性的胞吞作用
LDL颗粒结构示意图
①由磷脂和未酯化的胆固醇单层构成LDL的外膜结构, 在外膜上结合一个亲水的apo-B蛋白,该蛋白可以介导LDL与细胞表面的受体结合。②四种类型脂蛋白的电镜照片
LDL是一种球形颗粒的脂蛋白(如图)，直径为22nm, 核心是1500个胆固醇酯；外面由800个磷脂和500个未酯化的胆固醇分子包裹,由于外被脂分子的亲水头露在外部，使LDL能够溶于血液中；最外面有一个相对分子质量为55 kDa的蛋白，叫辅基蛋白B——100(apolipoprotein B-100), 它能够与特定细胞的表面受体结合。
受体介导的胞吞作用：举例1：胆固醇
4/16.物质的跨膜运输
4.3 胞吞作用与胞吐作用
4.3.1 胞吞作用的类型
2.胞饮作用(phagocytosis)
（1）网格蛋白依赖的胞吞作用
家族性高胆固醇血症的发病机理？
细胞膜表面LDL受体基因突变，导致LDL受体缺失或异常，体内低密度脂蛋白代谢障碍，血浆总胆固醇和低密度脂蛋白-胆固醇（LDL-C）水平升
受体介导的胞吞作用：举例1：胆固醇
4/16.物质的跨膜运输
4.3 胞吞作用与胞吐作用
4.3.1 胞吞作用的类型
2.胞饮作用(phagocytosis)
（1）网格蛋白依赖的胞吞作用
细胞膜上LDL受体缺陷示意图
大部分受体返回它们原来的质膜区域
受体结合配体在溶酶体被降解
受体被运至细胞另一侧的质膜，完成跨细胞转运 (transcytosis)
受体介导的胞吞作用：举例2：胞内体：受体介导的胞吞作用分选
4/16.物质的跨膜运输
4.3 胞吞作用与胞吐作用
4.3.1 胞吞作用的类型
2.胞饮作用(phagocytosis)
（1）网格蛋白依赖的胞吞作用
回收利用
坠落
经细胞增生
溶酶体
核
基底外侧质膜
顶端质膜
4/16.物质的跨膜运输
4.3 胞吞作用与胞吐作用
4.3.1 胞吞作用的类型
2.胞饮作用(phagocytosis)
（1）网格蛋白依赖的胞吞作用
受体介导的胞吞作用：举例2：转铁蛋白：受体与配体一起再循
所有生长中的细胞表面都有铁结合转铁蛋白的受体,在中性pH条件下,转铁蛋白与铁结合, 然后通过内吞作用进入细胞。在细胞内,在内体的酸性环境中, 转铁蛋白释放出铁, 但是转铁蛋白仍然同膜受体结合, 并与受体一起回到质膜；当细胞外环境变成中性时, 转铁蛋白同受体脱离,并自由地结合铁, 然后又开始新一轮循环。实际上, 转铁蛋白穿梭于细胞外液体和内体之间, 避开了溶酶体, 快速传递细胞生长所需的铁。
铁的运输
4/16.物质的跨膜运输
4.3 胞吞作用与胞吐作用
4.3.1 胞吞作用的类型
2.胞饮作用(phagocytosis)
（1）网格蛋白依赖的胞吞作用
受体介导的胞吞作用：举例2：转铁蛋白：受体与配体一起再循
Mayor S., and R. E. Pagano. Pathways of Clathrin-Independent Endocytosis. Nat Rev Mol Cell Biol，2007，8 (8)：603-612.
4/16.物质的跨膜运输
4.3 胞吞作用与胞吐作用
4.3.1 胞吞作用的类型
2.胞饮作用(phagocytosis)
（2）其他类型的胞饮作用
胞膜窖呈内陷的瓶状，特征性蛋白是窖蛋白
胞膜窖在质膜的脂筏区域形成
4/16.物质的跨膜运输
4.3 胞吞作用与胞吐作用
4.3.1 胞吞作用的类型
2.胞饮作用(phagocytosis)
（2）其他类型的胞饮作用
胞膜窖依赖的胞吞作用
细胞通过胞吞作用，将EGF 受体及EGF 吞入细胞内降解，从而导致细胞信号转导活性下调
Aguilar R C , Wendland B PNAS 2005;102:2679-2680
4/16.物质的跨膜运输
4.3 胞吞作用与胞吐作用
4.3.2 胞吞作用与细胞信号传导
1.胞吞作用对信号转导的下调
胞吞作用对Notch 信号转导的激活
4/16.物质的跨膜运输
4.3 胞吞作用与胞吐作用
4.3.2 胞吞作用与细胞信号传导
2.胞吞作用对信号转导的下调
图4-18胞吞作用对Notch信号转导的激活
Notch及其配体DSL的胞吞作用对Notch活化是必需的，其中，DSL的胞吞依赖泛素。DSL与Notch结合并内吞，Notch受体第一次被切割后，通过胞吞作用，第二次被切割，产生有活性片段进入细胞核，调节靶基因表达。
胞吐作用是通过分泌泡或其他膜泡与质膜融合而将膜泡内的物质运出细胞的过程
4/16.物质的跨膜运输
4.3 胞吞作用与胞吐作用
4.3.2 胞吐作用(exocytosis)

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