第三章 生物膜-物质运输.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第三章 跨生物膜的物质运输,细胞膜是细胞与外环境之间的一种选择性通透屏障，它即能保障细胞对基本营养物质的摄取，代谢废物的排泄和细胞内离子浓度的调节，又能维持相对稳定的内环境，因此物质的跨膜运输对细胞的生存和生长至关重要。,物质通过细胞膜的转运有三种途径：,被动运输、主动运输、胞吞和胞吐作用,1,第一节 小分子物质的跨膜运输,细胞内外各种化学物质是不均匀的，有一定浓度梯度。根据物质跨膜运输的方向和机制，可以将其分为：,被动运输（顺着浓度梯度，不消耗能量）,1,穿过脂双层的简单扩散,2,易化扩散,3,通过蛋白质构成的水溶形通道的简单扩散,主动运输,(,逆浓度梯度，消耗能量,),2,一.,溶质能力学,扩散是物质由高浓度区域向低浓度区域运动的自发过程，它倾向于消除该物质在两区域的浓度差。,扩散是熵增加驱动的放能过程。,当物质分子跨膜扩散时，其自由能的改变是依赖膜两侧该物质分子的浓度梯度。,3,当,非电解质溶质进入细胞时其自由能改变为：,G=,RTln,Ci,/Co=2.303RTlog,10,Ci/Co,G=5.9J/mollog,10,Ci/Co,Ci,/Co1.0，G0，,热力学上有利于该溶质的内流。,例,:,膜外侧是膜内侧浓度的,10,倍，,G=-5.9J/mol,维持,10,倍差的浓度梯度就意味着储存,5.9,J/mol,的,自由能。,当溶质内流，其浓度梯度减少，,G,降低，直至平衡，,G=0。,4,当,带电荷的电解质跨膜内流时，自由能的变化就不仅依赖于膜两侧溶质的化学浓度梯度，而且还依赖于膜两侧带电荷状况的差别造成的膜两侧的电势梯度。,两种跨膜梯度总称电化学梯度。,5,当电解质跨膜进入细胞，其自由能的变化为：,G=,RTln,Ci,/Co+ZF,Em,跨膜的化学浓度梯度和膜电位之间共同作用决定着电解质溶质跨膜扩散的方向和能力。,6,扩散,:,浓度梯度,:,Co,Ci,7,8,就生物膜而言，溶质能否自发进行扩,散还取决于生物膜对某一溶质是否可以通,透以及通透能力的大小。所以决定生物膜,对物质通透能力的因素为：,驱动力来源：膜两侧电化学梯度差。,生物膜对某一溶质的通透能力,9,二.,经过脂双层的简单扩散,对于,一些小的非极性疏水性气体分子，如,O,2,、N,2,及,小的不带电荷的极性分子，如,CO,2,、H,2,O、,乙醇、乙二醇、尿素等,可以通过简单扩散的方式通过双层脂分子形成的膜，这些物质从膜高浓度侧扩散到低浓度一侧，是一种放能过程，不需要消耗代谢能量，自由能在扩散中降低，此过程符合,Fick,定律。,10,11,12,Fick,第一定律,：,D：,扩散系数,对于一维情况：,J,通量：单位时间内通过单位膜面积的溶质的量,13,简单扩散的几个特征：,没有饱和性,没有特异性,对抑制剂不敏感,生物膜对溶质分子的简单扩散速率与人工膜一致,14,c,o,c,i,c,m1,c,m2,d,J,通透系数,膜,厚度,膜,水油分配系数,15,三.,易化（促进）扩散,极性分子，如葡萄糖的简单扩散通透系数很小，难以透过生物膜，而实际通透性很大，这需要膜上载体蛋白的协助，称为易化扩散促进扩散。,载体是蛋白质成分，由于易化扩散很多方面很象酶促反应，因而载体也称为通透酶,。,和简单扩散一样，易化扩散也是顺着浓度梯度扩散。,16,易化扩散的过程：,结合 变构 释放,17,C,o,J,max,J,max,/2,k,m,易化扩散,简单扩散,18,易化扩散的特点：,1,饱和性,2,快于简单扩散,3,对底物的特异性,4,对抑制剂敏感,竞争性抑制剂，,J,max,不变，,K,变大,非竞争性抑制剂，如蛋白变性剂，,J,max,变小，,K,不变,5,能够被调节,进行易化扩散运输的小分子物质：,极性小分子：单糖，氨基酸，碱基等,19,葡萄糖的跨膜运输和调控,所有的动物细胞均利用血液中,葡萄糖作为主要能源，葡萄糖顺浓,度梯度运输是典型的易化扩散。哺,乳动物至少有五种不同形式的葡萄,糖转运蛋白。,红细胞：,GLUT1,小肠上皮细胞：,GLUT2,平滑肌、心肌和脂肪细胞：,GLUT4,20,胰岛素的调节：,胰岛素促进肌肉细胞和脂肪细胞,摄取葡萄糖,21,四.,离子的跨膜扩散,-,离子通道,脂双层构成生物膜的核心，由于其高疏水性，对于离子是不通透的，但是这些离子的跨膜运动和传导，对许多细胞生理功能起关键作用，如神经冲动、细胞分泌、肌肉收缩等。,22,至今，科学家已鉴定出各种离子通道，它们是由膜内在蛋白围成的具有被动转运功能的水溶性通道。多数离子通道是搞选择性的,一种离子通道只允许一种特定类型的离子自由扩散，这种蛋白质称为离子通道蛋白。,特点：,需载体蛋白帮助,驱动力为电化学梯度,无饱和现象,非常快,23,离子通道的分类,按,转运的离子分类：,Na+,通道,K+,通道,Ca2+,通道，,Cl,-,通道，,阳离子通道，阴通道,按,门控机制来分类：,电压门控通道,配体门控通道,机械门控通道,24,25,五.,生物膜对水的通透性,半透膜,:,水分子能迅速透过生物膜，而极性的溶质分子几乎不透过生物膜，所以可把生物膜看作半透膜（溶剂可透膜而溶质不透膜）。,渗透,:,水通过半透膜的现象叫作渗透。,水从溶质浓度低的一侧向溶质浓度高的一侧渗透，水的净流动直到膜两侧溶质浓度相等时才停止。,26,水的净流动是膜两侧溶液的渗透压存在,差别引起的。,渗透压：,半透膜隔开的纯水和含有溶质溶液,之间的压强差。,膜两侧溶液渗透压不同时，水从低渗一,侧向高渗一侧净流动。,27,Vant Hoff,定律 计算渗透压,=CRT,：,渗透压，,Pa,C:,浓度，,mol/L,T：,绝对温度,等渗溶液，高渗溶液，低渗溶液,0.15,mol/L,NaCl,红细胞，不同细胞不同,28,J,为水的通量，,A,为膜表面积，,dV,/,dt,细胞体积的膨胀速率,K：,渗透系数,水的,渗透作用：,J,out,in,J =,dv,/,dt,=kA(,),29,六.,主动运输,生物膜两侧的环境往往维持着不对称性，从而建立一定浓度梯度，这对于细胞有其生理意义。被动运输过程都是顺着浓度梯度进行，其结果使这种不对称性的消除。故而需要一种逆浓度梯度的运输来将其平衡，从而不对称性得以维持。这种逆浓度梯度的运输就是主动运输。,如同易化扩散，主动运输也需要蛋白质的参与,;,与易化扩散不同，主动运输需要消耗能量。,30,细胞内,细胞外,K,+,Na,+,Cl,-,K,+,Na,+,Cl,-,人红细胞,136,13,83,5,164,154,胃肠平滑肌细胞,162,22,40,5.9,137,134,蛙骨骼及细胞,155,12,4,4,145,120,枪乌贼轴突,369,44,39,13,498,520,离子的不对称分布对细胞兴奋、,肌肉收缩、物质跨膜运输、渗透压平,衡、蛋白质合成等生理功能非常重要。,31,按能量来源分类：,ATP,驱动的主动运输,电子传递链驱动的主动运输,（线粒体高能电子释放的能量）,协同输运,（能量来源于另一种物质的浓度梯度）,32,1.,ATP,驱动的主动运输,（,ATP-driven active transport）,此类主动运输都需要水解,ATP,来为物质的逆浓度梯度运输提供能量，推动此类运输的蛋白质本身都是,ATPase,，,这些,ATPase,又被称为“泵”。,33,早期研究证明了这些泵的存在，用,2.4,二硝基苯酚抑制有氧代谢，,ATP,生成受阻，细胞内的离子浓度逐渐接近外环境中的离子浓度，最后细胞死亡。,34,每个细胞需要利用有效能量的一部分来维持,Na+、K+、Ca2+,跨细胞膜的浓度梯度，例如：,神经和肾细胞用于运输离子的能量大于,ATP,产能,的,25%,；,人红细胞运输离子的能量大于,ATP,产能的,50%,；,细胞还利用离子顺其跨膜浓度梯度输运时释放,的能量，同时使另一种分子逆其跨膜浓度梯,度运输。,35,ATP,驱动的离子泵的分类：,P,类：运输离子，离子泵,Na+-K+,ATPase,Na,泵,Ca2+-,ATPase,Ca,泵（质膜和内质网）,通过蛋白磷酸化，改变构象。,F,类和,V,类：运输,H,离子，不包括蛋白磷酸化的过程。,ABC,运输载体超家族：运输小分子和离子。,36,37,（,a）P,型泵,两个,亚基和,两个,亚基，运输离子过程，必须一个亚基被磷酸化及构型改变，耦联,Na+、K+、Ca2+,通过膜。,38,P,类离子泵主要包括,:,质膜,Na,+,/K,+,ATPase,，,质膜,Ca,2+,ATPase,和内质网,Ca,2+,ATPase，,存在于胃上皮等的酸分泌细胞的,H,+,/K,+,ATPase,.,39,P,类离子泵的“,P”,字表示磷酸化，即在泵作用中，,ATP,水解，输运蛋白的磷酸化引起其构象变化，改变载体蛋白对被输运离子的亲和力，使离子被输运,。,40,Na+/K+,ATPase,:,质膜上，,4,个亚基,生理功能：建立离子浓度梯度,41,Na+/K+,ATPase,工作过程：,42,（,b）F,型、,V,型泵,结构彼此相似，比,P,型泵更复杂。,F,型：在,细菌的质膜,和,真核细胞的线粒体和叶绿体,。,利用,H+,的跨膜电化学梯度，促使质子从非胞浆面“顺坡”流向胞浆面，释放的自由能被利用合成,ATP。,相反，如果把,F,型质子泵组装到人工脂质体中，在外加,ATP,条件下，质子能够通过,F,型离子泵进行逆电化学梯度的跨膜运动。,43,V,型泵：,用于维持,植物细胞液泡,和,动物细胞的溶酶体膜、破骨细胞等的浆膜上,，,利用,ATP,水解释放的能量，使质子逆电化学梯从胞浆泵入到细胞器的腔中，酸化这些腔，保持低,pH,值。,44,（,c）ABC,运输载体超家族：,在从细菌到人的广泛搜寻中，发现,100,多种,ABC,超家族型输运蛋白质。,共同特点：有,ATP,结合位点,运输的物质有特异性，包括氨酸、,糖、无机离子、多糖。,这类蛋白与免疫系统有关，与细胞抗药性有关，因长期服药，有些,ABC,输运载体在细胞中大量表达，把这些药物泵出细胞，使细胞产生抗药性。,45,所有,ABC,蛋白具有一个共同结构：,2,个跨膜区，形成被转运分子的通道，每个区含,六个跨膜的,螺旋,2,个胞浆中的,ATP,结合区。,46,各种,ATP,驱动的泵都有一个或多个,ATP,结合点，总在膜的胞浆面，虽然这些蛋白被称为,ATP,酶，但只在运输离子或其它分子时，它们才使,ATP,水解成,ADP,和,Pi。,因为,ATP,水解与运输功能紧密耦联，磷酸键贮存的能量被充分利用，使离子或其它分子逆其电位或浓度梯度移动。这样就保持住细胞内、外,Na+、K+、Ca+、H+,的浓度梯度。,47,2.,电子传递链驱动的主动运输,电子沿着线粒体内膜呼吸链传递过程中，释放出来的自由能驱动质子从基质逆浓度梯度跨膜进入膜间隙，这是线粒体氧化磷酸化偶联作用的关键环节。,在线粒体内膜上，复合物,I（NADH,脱氢酶）、复合物,III（,细胞色素,bc,1,）、,复合物,IV(,细胞色素,c,氧化酶,),作为质子泵将质子泵至膜间隙。,48,49,质子驱动力（,proton-motive force）,电子沿着线粒体内膜呼吸链传递过程中，释放出来的自由能驱动质子从基质逆浓度梯度跨膜进入膜间隙，产生了线粒体内膜两侧的质子浓度梯度,。,线粒体内膜两侧的电化学势包括两方面：线粒体内膜两侧的质子浓度梯度，即,pH,梯度；和膜两侧电位梯度,。,其总的能势称为质子驱动力（,p，,单位为,mV）。,50,51,电子传递反应、光照射、或,ATP,水解产生的能量以这种电化学梯度形式贮备。,52,3.,协同输运,(,Cotransport,),能量来自膜两侧的离子浓度梯度。一种离子顺浓度梯度输运，释放出来的自由能驱动另一种离子或分子逆浓度梯度输运。,同向协同：,物质运输方向与离子移动方向相同，如小肠上皮细胞吸收葡萄糖和氨基酸。,（,Na+,从,细胞外进入细胞内，葡萄糖从细胞外进入细胞内）,53,逆向协同：,物质运输方向与离子移动方向相,反,如细胞,Na,+,/H,+,交换以提高细胞,内,pH,值,（,Na+,从细胞外进入细胞内，,H,+,从,细胞内运出细胞）,54,Glucose,Na,+,H,+,Na,+,细胞内,细胞外,K,+,Na,+,Cl,-,K,+,Na,+,Cl,-,人红细胞,136,13,83,5,164,154,胃肠平滑肌细胞,162,22,40,5.9,137,134,蛙骨骼及细胞,155,12,4,4,145,120,枪乌贼轴突,369,44,39,13,498,520,55,例1.,Na+/,葡萄糖同向运输,662,个氨基酸的蛋白质,氨基和羧基末端在胞浆中,14,个跨膜,螺旋,C,末端的,5个,螺旋形成葡萄糖的通路,蛋白质的剩余部分可能是使结合,Na+,转运耦联所需的,蛋白质在胞外侧有,2个,Na+,离子和一个葡萄糖分子的结合位点，结合它们后蛋白质构像发生改变，,Na+,离子和一个葡萄糖同时释放到胞内，蛋白质恢复原状。,56,57,58,59,在,肾,小管上皮细胞有第二种,Na+/,葡萄糖同向运输蛋白，它是使一个,Na+,和,一个葡萄糖分子同向运输的蛋白质，有很高的运输速率，但葡萄糖的浓度梯度不太大，细胞内比细胞外约高,100,倍，是该上皮细胞重吸收葡萄糖的功能。,60,例2,Na+/Ca2+,反向输运,心肌细胞中,Na+/Ca2+,反向输运蛋白的功能,是由,Na+,顺,浓度梯度进入细胞时释放能量，驱动,Ca2+,逆浓度梯度运出细胞，降低心肌收缩力。,运进,3个,Na+，,运出一个,Ca2+。,细胞外,Ca2+,离子浓度比细胞内大,10000,倍。,61,临床上常用一些药物，例如地高辛，,处理充血性心力衰竭。由于这些药物抑制,Na+/K+,ATPase,运输,Na+、K+,的功能，细胞,内,Na+,浓度增加，,Na+,跨膜浓度梯度降低，,因而，,Na+/Ca2+,反向输运功能的效率降,低，细胞内,Ca2+,增加，使心肌收缩力加强。,62,例3,Cl-/HCO,3,-,反向运输,红细胞膜上有带三蛋白（内在蛋白），它将,Cl,-,和,HCO,3,-,一对一反向运输，,HCO,3,-,顺浓度梯度，无静电荷移动，维持细胞膜运输的电中性。,63,64,第二节 生物大分子的跨膜运输,细胞与环境之间，细胞器与胞浆之间广泛、频繁地进行着生物大分子的流通。一般而言，生物大分子不能通过上述的被动或主动运输过程进行跨膜转运，而需要通过特殊的内吞作用或胞吐作用来摄取或分泌生物大分子。有些细胞器上有一些特别的孔道容许一定大小的生物大分子通过。,65,胞吐作用,exocytosis,内吞作用,endocytosis,基本分泌途径,(,constitutic,secretory,pathway),调节分泌途径,(,regulated,secretory,pathway),吞噬作用,(,phagocytosis,),胞饮作用,(,pinocytosis,),受体介导的吞噬作用,(,receptor-mediated,phagocytosis,),66,胞吐,作用,：,基本分泌途径,调节分泌途径,67,68,基本分泌途径,:,囊泡没有特殊的靶向信号，许多蛋,白质由内质网合成后，持续、成批的输送,到高尔基体，然后形成包含这些蛋白质,的囊泡，并经过胞浆连续稳定地输运到质,膜，在释放分泌蛋白到胞外的同时，囊泡,膜蛋白和膜脂补充到质膜上，所有真核细,胞都具有基本分泌途径。,69,二.,调节分泌途径,这些分泌囊泡先转运和储存于细胞质膜附近，只有当特殊的刺激（激素或电脉冲）作用于细胞后，这些待排的囊泡迅速移至质膜，将相应的分泌蛋白排到细胞外。,这类途径主要发生在合成某些特别的分泌蛋白,的细胞中，如胰岛细胞分泌胰岛素和消化酶，神经,细胞分泌神经递质。这类调节分泌囊泡一般由笼形蛋白包被。,70,内吞作用：,吞噬作用,（,巨噬细胞吞噬细菌和抗原）,胞饮作用,受体介导的内吞作用,71,三.,吞噬作用,通过形成大的吞噬体来消化细菌和细胞碎,片这样大的颗粒。大颗粒首先结合到吞噬细胞,表面，这种结合往往借助于特异的细胞表面受,体，一旦结合到受体，刺激细胞质膜卷席颗粒,形成吞噬体进入细胞，然后吞噬体与溶酶体融,合，所吞噬的颗粒被消化，可利用的分子被输,运到胞浆，不能消化的物质留在溶酶体内，形,成残余小体。,72,73,图,74,四.,胞饮作用,所有真核细胞都能进行胞饮，,这是一种基本的持续发生的液相,吞饮过程。当小面积质膜内陷形,成吞饮泡时，少量细胞外液被包,裹在小泡中而被摄入胞内。,75,76,五.,受体介导的内吞作用,大多数动物细胞能选择性的从胞外吞,饮某些大分子，如某些激素、胆固醇、某,些酶和毒素分子。这个过程是由细胞表面,受体介导的。一旦大分子特异地结合到受,体上，受体,-,大分子复合物聚集到笼形蛋,白包被的有被小窝中，然后形成笼形蛋白,胞被的吞噬泡，进入细胞内。,77,研究最清楚的受体介导的内吞作用是哺乳动物细胞摄取胆固醇的过程。,78,血液中的低密度脂蛋白（,LDL）,颗粒结合较多的胆固醇，（每个,LDL,颗粒约包含,1500,个胆固醇分子），当动物细胞需要摄取胆固醇参与膜的合成时，细胞就产生,LDL,受体并插入质膜。,79,一旦,LDL,脂蛋白与,LDL,受体结合，,LDL-,受体复合物聚集在有被小窝中，然后形成有被小囊进入细胞内。,然后脱去胞被与胞内体融合，在胞内体酸性环境中，受体构象发生变化，,LDL,颗粒与其受体分离并分开包入不同的小囊中。,80,所形成的含有,LDL,的晚期胞内体与初级溶酶体融合，形成次级溶酶体，在高酸性的溶酶体中，,LDL,被水解释放出游离胆固醇分子，进入胞浆参与新膜的合成。而含有,LDL,受体的小囊泡运回质膜，,LDL,受体再循环使用。,81,细胞摄取胆固醇的过程,82,许多病毒颗粒也通过受体介导的内吞过程进入细胞。虽然细胞本身没有相应的病毒受体，但是，细胞膜上的某些受体误认了与其配体分子结构相似的病毒表面蛋白，从而使病毒有机会结合到细胞表面而被内吞进细胞内。,83,第三节 跨膜运输的医学生物学意义,一,.,有几种严重的遗传疾病与编码离子通道蛋白的基因突变有关，影响离子跨过肌肉和神经细胞质膜的运动。,例如,:,细胞囊性纤维化是最常见的离子通道遗传病，是上皮细胞离子通道缺陷的结果。,84,L,型钙通道蛋白的相关基因,CACNLIA3,发生,突变，通道的失活功能异常，引起骨骼肌兴奋,-,收缩偶联减弱，产生肌肉收缩无力而麻痹。,有些维持跨膜离子浓度的离子泵或运输蛋,白质先天异常，对,Na、K、Ca,离子通透异常，,出现先天性球形红细胞，造成溶血性贫血。,85,许多生物合成细胞毒性物质，破坏膜结构,在膜上形成亲水性通路，使离子能自由出入。,例如：病源性葡萄球菌产生水溶性蛋白质,毒,素，它接触脂质时凝聚成疏水性的环六面体，,可在膜内形成宽为,2,nm,的亲水性孔。,河豚毒素阻断钠通道，因此阻断了神经纤维,上的动作电位传导功能。,86,硝苯地平抑制钙内流，松弛血管平滑肌，扩张,周围小动脉，使血压降低。,对物质跨膜运输机制的研究有助于对生命活动,本质的认识，对疾病进行诊断和治疗。,87,第四节 细胞的自稳作用,生物的自稳作用是生命的最主要特,征之一，肌体整体的自稳作用是,:,细胞自稳作用,细胞间组织系统的自稳作用,两个自稳作用的相互作用与协调来达到的,88,细胞自稳作用意义:,各个细胞本身具有,调节细胞内环境的能力,和作用,以有利于实施其,生理功能,和,对应细胞,外环境的变化,.,89,细胞自稳作用是,各种输运机制,以及输运机制相连的细胞浆内的各种反应的,整合,，因此，比个别输运机制要复杂得多,。,90,一.,体积调节,：,当淋巴细胞从等渗溶液转到低渗溶液时，细胞发生的原初反应是水进入细胞，细胞体积迅速膨胀，以达到渗透压平衡，然而，细胞会随之进行体积减小的调节，大约,10,分钟后，细胞体积逐渐恢复到接近原来的大小。,91,如果这时把细胞又转到等渗溶液中，细胞与前面相反的原初反应，水从细胞排出，细胞体积迅速缩小，恢复渗透压平衡，随之细胞则进行大约,10,分钟的体积增大的调节，使之恢复到接近原先等渗状态时的体积。,92,许多细胞都能够响应外环境的变化，,首先迅速发生原初反应，导致体积变化，,然后再发生,调节反应，使细胞体积恢复到原来的大小,但是，发生的调节反应要比原初反应慢得多。,93,调节反应,是通过溶质浓度的改变,和,随之发生的水的渗透输运的结果。,存在若干不同的途径，以改变细胞内溶质的浓度并导致细胞体积的变化，,如通过细胞内的化学合成和降解细胞内的溶质,或,通过改变跨膜输运的某些环节调整胞内溶质浓度。,94,当然，不同细胞采用了不同的调节途径来调节细胞的体积。不管哪种调节机制，细胞都必须能够感受到细胞体积的变化，或者说存在体积变化感受器。,许多种类的细胞存在特殊的张力门控通道。当细胞体积变化时，细胞质膜发生变化，膜上张力门控通道被打开，离子经过通道流动，调节胞内离子浓度。,这种通道对阳离子是通透的，但没有很高的选择性。,另外还存在一些对张力敏感的离子泵。,还要指出的是细胞体积的改变，必然引起胞内所有离子浓度的改变，因此，某些离子浓度的改变会同时作用于其它调控机制，诱导某些补偿或调控反应。,95,二.,细胞内,PH,的调节,真核细胞胞浆,pH,受到严格地控制，通常,7.0-7.4,为适宜，某些病变细胞,pH,会,发生变化。另一方面，某些细胞（如酸分泌细胞）或细胞器（如溶酶体）需要特殊的,pH,条件。,pH,调节是保证细胞内环境自稳的主要方面。,96,细胞内,PH,主要是通过,多种膜离子转运系统,细胞内缓冲系统,来维持的。,97,细胞内存在着几对主要的具有缓冲作用的物质，即,HCO/HCO、HPO/HPO,以及某些蛋白分子。,参与,PH,调节的离子转运系统有：,Na/H,反向转运载体,Cl,/HCO,反向转运载体,Na,依赖的,Cl,/HCO,反向转运载体,H-,ATPAase,98,（1,）,Na/H,反向转运载体,广泛分布于各类动物细胞。在生理条件下，,Na/H,反向转运是依赖于向内的,Na+,梯度，把,H+,转运到细胞外。许多实验证明，,Na/H,反向转运是可逆的，即依赖于主动运输建立的质子推动力，把,Na+,向,胞外输运。,99,（2）,Cl,/HCO,反向转运载体,（,3,）存在另一个进行,Cl,/HCO,共转运的,系统，它是在,Na,存在的前提下，,促进,HCO,与,Cl,交换的，因此称之,为,Na,依赖的,Cl,/HCO,的反向转运,系统。（,4）,H-,ATPAase,，V,型,质子泵。,100,三,.,自稳机制,细胞自稳作用是,细胞质膜上各种输运机制,和,细胞内各种调节机制,的整合,。,1.,细胞自稳作用总体上是由热力学平衡和动力学规律,所决定的。,热力学平衡：,遵循热力学守恒定律，包括溶质守恒、,水体积守恒、电荷守恒。,动力学规律：,细胞自稳作用的调节是由不同调控途径,的基本联系所决定的。这些基本联系确定,参与调节的膜输运机制和胞内溶质结合反应。,101,由于,溶质守恒,，细胞内每一种溶质量的减少速率等于它向细胞外流出的速率加上它在胞内被结合的速率。,水体积守恒,是指任何水的透膜外流必然导致细胞内水体积的减少。,电荷守恒,即电中性表示胞内和胞外介质都是电中性的，因此所有溶质的电荷密度总和必定为零。,102,当细胞达到准平衡条件时，各种溶质的净流动是零。对某一溶质而言，不同输运途径的跨膜流动处于平衡，使它的净流动为零。,103,2.,不同溶质的输运不是孤立的,它们之间,相辅相成、密切联系。,基于,电中性和渗透平衡两个原则,的各种联系，使不同溶质的输运相互限,制和约束。,例：,红细胞膜上的,Cl,/HCO,反向转运,Na/2Cl/K,共转运系统,Na/K,ATPase,104,3.,除了膜上各种物质输运机制，还存在,其它一些调节溶质浓度的机制。细,胞浆中有些物质或细胞器可以结合和,释放被输运的溶质，从而影响细胞的,自稳作用。,105,例如:细胞内有各种不同的,Ca,结合与释放机制：,钙调素和钙结合蛋白对钙有特异的高亲和力。,内质网上特异的,Ca-,ATPase,能把胞内游离的,Ca,泵入内质网腔内，同时又存在,IP,3,受体和,Ryanodine,受体钙通道，在,IP,3,和,Ryanodine,作用下，相应的,钙通道打开，,Ca,释放到胞浆。,106,（,4,）膜上输运载体的调控机制 溶质的输运可以通过已存在载体的循环利用或刺激载体的从头合成，改变膜上输运载体的数目，来提高输运效率。,107,