(C)(B)(A)（Leaf-closingresponseinmimosa,一碰叶子会合拢；触摸过程中就打开了电压门的离子通道，就会产生一个电子脉冲，到达叶子基部一种特殊的细胞hingecells(铰合细胞：控制叶片卷伸的大型表皮细胞)细胞快速大量失水：）entryofpositivelycharged ionsanndauditoryIntanntectorialmembranehaircellsopetsupportingcelllinkingfilamenstereociliaauditorynRUNDLBUNDLENOTTILTEDTILTED(B)（Howstress-activatedionchannelallowustohear.在内耳切面图：说话时引起空气震荡，引起基膜上下震荡，基膜之上是支持细胞，支持细胞之上是听觉毛细胞，听觉毛细胞之上有顶膜，听觉毛细胞有很多突起，称为硬纤毛：最长的硬纤毛与顶膜相接触：然后硬纤毛就会发生倾斜，相邻硬纤毛之间有连接纤维，传导到通道蛋白上，通道蛋白被打开，听觉毛细胞周围的带正电荷离子就会涌入听觉毛细胞内部，形成电脉冲，连接的神经细胞神经纤维，改变两侧的电位，则传到大脑
（Leaf-closing response in mimosa;一碰叶子会合拢；触摸过程中就打开了电压门的离子通道，就 会产生一个电子脉冲，到达叶子基部一种特殊的细胞 hinge cells(铰合细胞:控制叶片卷伸的大型表皮 细胞),细胞快速大量失水；） （How stress-activated ion channel allow us to hear.在内耳切面图；说话时引起空气震荡，引起基 膜上下震荡，基膜之上是支持细胞，支持细胞之上是听觉毛细胞，听觉毛细胞之上有顶膜，听觉毛细 胞有很多突起，称为硬纤毛；最长的硬纤毛与顶膜相接触；然后硬纤毛就会发生倾斜，相邻硬纤毛之 间有连接纤维，传导到通道蛋白上，通道蛋白被打开，听觉毛细胞周围的带正电荷离子就会涌入听 觉毛细胞内部，形成电脉冲，连接的神经细胞神经纤维，改变两侧的电位，则传到大脑
二、小分子物质的跨膜运输类型carrier-mcditateddiffusionodsunoeVexVhVemeisimplediffusion4KMconcentrationof-transportedmolccule（简单扩散与载体蛋白扩散的动力学比较：随着转运分子浓度的增加，简单扩散在分子浓度和转运速率之间成线性的正相关的关系，而有载体蛋白存在时，二者在刚开始也是存在正相关的关系，但是不是线性的，而且浓度达到一定程度，转运速率就达到了饱和，最大速度的一半称为Km值）载体蛋白通道蛋白高?80被运输物质脂双层的浓度梯度通道蛋白介导载体蛋白介导能量K简单扩散被动运输主动运输跨膜运输类型（被动运输不消耗能量：下山运动：高浓度到低浓度：摘增加：主动运输消耗能量：上山运动：低浓度到高浓度：减少）（简单扩散（可自由进出，但不同分子进出的速率不同）：通道蛋白形成的离子通道：协助扩散（载体蛋白介导的：不需要耗能：下山运动）：主动运输（逆着浓度梯度；耗能的：上山运动）（一）、简单扩散（simplediffusion）（二）、被动运输（passivetransport）被动运输（Passivetransport）指通过简单扩散或协助扩散实现物质从浓度高处经质膜向浓度低处运输的方式。运输速率依赖于膜两侧被运送物质的浓度差及其分子大小、电荷性质等。不需要细胞代谢供应能量。（三）、主动运输（activetransport）（一）简单扩散（simplediffusion）简单扩散（simplediffusion）：小分子物质以热自由运动的方式顺着电化学梯度或浓度梯度直接通过
二、小分子物质的跨膜运输类型 （简单扩散与载体蛋白扩散的动力学比较；随着转运分子浓度的增加，简单扩散在分子浓度和转运 速率之间成线性的正相关的关系，而有载体蛋白存在时，二者在刚开始也是存在正相关的关系，但 是不是线性的，而且浓度达到一定程度，转运速率就达到了饱和，最大速度的一半称为 Km 值） 跨膜运输类型 （被动运输不消耗能量；下山运动；高浓度到低浓度；熵增加；主动运输消耗能量；上山运动；低浓 度到高浓度；熵减少） （简单扩散(可自由进出，但不同分子进出的速率不同)；通道蛋白形成的离子通道；协助扩散（载体 蛋白介导的；不需要耗能；下山运动）；主动运输（逆着浓度梯度；耗能的；上山运动） （一）、简单扩散（simple diffusion） （二）、被动运输（passive transport） 被动运输（Passive transport） 指通过简单扩散或协助扩散实现物质从浓度高处经质膜向浓度低处运输的方式。运输速率依赖于膜 两侧被运送物质的浓度差及其分子大小、电荷性质等。不需要细胞代谢供应能量。 （三）、主动运输（active transport） ㈠简单扩散（simple diffusion） 简单扩散（simple diffusion）：小分子物质以热自由运动的方式顺着电化学梯度或浓度梯度直接通过
脂双层进出细胞，既不需要细胞供能，也不需要膜转运蛋白的协助，又称自由扩散（freediffusion）电化学梯度（electrochemicalgradient）：离子的电荷和浓度的总差异，决定物质在两个区域之间的运动扩散能力。不同性质的小分子物质跨膜运动的速率差异极大。在简单扩散中，膜对于分子的通透性主要取决于分子的大小和分子的极性。小分子比大分子易穿膜，非极性分子比极性分子易穿膜。脂双层高透性102802H20疏水性之菜分子10-4香洲水极性小10-6尿素分子甘油瑞舞：二10-8葡萄糖极性大燕糖10-10分子cr-HaN二10-12RCOS离子Ca2+10-14Mg2低透性BA(If uncharged solutes are small enough, they can move down their concentration gradients directly acrossthe lipid bilayer by simple diffusion,Most solutes cancrossthemembraneonlyif thereisamembranetransportproteintotransferthem;Passivetransport,inthesamedirectionasaconcentrationgrandient;Activetransport,ismediatedbycarrierproteins,againstaconcentrationgradient,requireaninputofenergy.（疏水性的分子（O2，CO2，N2,苯）足够小，可以直接进出质膜，速率较高；小的不带电荷的极性分子（H2O，尿素，甘油）在一定程度上可自由穿越质膜，但速率较低，有时还需要其他方式转运：大的不带电荷的极性分子（葡萄糖，蔗糖）很难穿过质膜，很重要的能量分子，因此必须转运，但是仅仅靠简单扩散不能满足要求：离子（Ht，Nat，HCO3，K+，Ca2+，CI，Mg2+）基本不能穿过质膜：）（二）、被动运输（passivetransport）被动运输（Passivetransport）在膜转运蛋白的协助下，物质从高电化学势或高浓度一侧向低电化学势或低浓度一侧的跨膜运输形式，又称协助扩散（facilitateddiffusion）。转运的物质：多种极性小分子和无机离子，包括水分子、糖、氨基酸、核苷酸以及细胞代谢物。（又称促进扩散（易化扩散）。绝大多数在细胞代谢上非常重要的生物分子，如各种极性分子和某些无机离子（糖、氨基酸、核苷酸及细胞代谢物等）是不溶于脂的（非脂溶性物质），但它们可以有效地进入细胞，只是扩散速度并不总是随浓度梯度的增大而加快，而是在一定限度内同物质浓度成正比，超过一定限度，即使提高浓度差，扩散速度也不会再高。分析知它们是通过另一种被动运输方式一协助扩散进行的。这种运输方式除了依赖物质浓度差以外，还必须依赖于专一性的膜运输蛋白（转运膜蛋白）。）协助扩散有三个特点：1低浓度时比简单扩散速度快；2存在最大转运速度；3有转运膜蛋白存在，故具有选择性、特异性。（需要载体蛋白参与（活性在一定程度上可以调节的）：高度专一的（可以区分左旋和右旋stereoisomers；从高浓度到低浓度：转运分子的运动方向是双向的；转运速度相对离
脂双层进出细胞，既不需要细胞供能，也不需要膜转运蛋白的协助，又称自由扩散（free diffusion）。 电化学梯度（electrochemical gradient ）：离子的电荷和浓度的总差异，决定物质在两个区域之间的 运动扩散能力。 不同性质的小分子物质跨膜运动的速率差异极大。 在简单扩散中，膜对于分子的通透性主要取决于分子的大小和分子的极性。小分子比大分子易穿膜， 非极性分子比极性分子易穿膜。 （If uncharged solutes are small enough, they can move down their concentration gradients directly across the lipid bilayer by simple diffusion; Most solutes can cross the membrane only if there is a membrane transport protein to transfer them; Passive transport,in the same direction as a concentration grandient; Active transport, is mediated by carrier proteins, against a concentration gradient, require an input of energy.） (疏水性的分子（O2，CO2，N2，苯）足够小，可以直接进出质膜，速率较高；小的不带电荷的极性分 子（H2O，尿素，甘油）在一定程度上可自由穿越质膜，但速率较低，有时还需要其他方式转运；大 的不带电荷的极性分子（葡萄糖，蔗糖）很难穿过质膜，很重要的能量分子，因此必须转运，但是仅 仅靠简单扩散不能满足要求；离子（H+，Na+，HCO3 -， K+，Ca2+，Cl-，Mg2+）基本不能穿过质膜；) （二）、被动运输（passive transport） 被动运输（Passive transport）在膜转运蛋白的协助下，物质从高电化学势或高浓度一侧向低电化学势 或低浓度一侧的跨膜运输形式，又称协助扩散 （facilitated diffusion ）。 转运的物质：多种极性小分子和无机离子，包括水分子、糖、氨基酸、核苷酸以及细胞代谢物 。（又 称促进扩散（易化扩散）。绝大多数在细胞代谢上非常重要的生物分子，如各种极性分子和某些无机 离子（糖、氨基酸、核苷酸及细胞代谢物等）是不溶于脂的（非脂溶性物质），但它们可以有效地进 入细胞，只是扩散速度并不总是随浓度梯度的增大而加快，而是在一定限度内同物质浓度成正比， 超过一定限度，即使提高浓度差，扩散速度也不会再高。分析知它们是通过另一种被动运输方式— —协助扩散进行的。这种运输方式除了依赖物质浓度差以外，还必须依赖于专一性的膜运输蛋白（转 运膜蛋白）。） 协助扩散有三个特点：1 低浓度时比简单扩散速度快；2 存在最大转运速度；3 有转运膜蛋白存在， 故具有选择性、特异性。（需要载体蛋白参与（活性在一定程度上可以调节的）；高度专一的（可以 区分左旋和右旋 stereoisomers；从高浓度到低浓度；转运分子的运动方向是双向的；转运速度相对离
子通道较低）I水孔蛋白：水分子的跨膜通道水孔蛋白（aquaporin,AQP）是内在膜蛋白的一个家族，在哺乳类细胞中至少有10种水孔蛋白，在各种特异性组织细胞中，提供了水分子快速跨膜运动的通道。举例：肾小管的近曲小管对水的重吸收，从脑中排除额外的水，睡液和眼泪的形成等水孔蛋白是由4个亚基组成的四聚体，每个亚基都由6个跨膜a螺旋组成（图5-4）。水孔蛋白形成对水分子高度特异的亲水通道，只容许水而不容许离子或其它小分子溶质通过。个亚基晚外br胞内100 mmNH'cACOO"0水孔蛋白（AQP1）分布与结构示意图A：豚鼠质膜水孔蛋白电镜照片B：水孔蛋白（AQP1）C：水孔蛋白一个亚基（由3对同源的跨膜αa螺旋组成）D：一个亚基三维结构的示意图（水孔蛋白的结构：4个水孔蛋白形成一个四聚体：每个水孔蛋白都形成一个水通道：只比水分子直径稍微大一点：每个亚基由6个跨膜螺旋组成：内部形成保守的氨基酸基团，只允许水分子通过。)表5-3部分水孔蛋白举例水孔蛋白组织分布功能AQPO晶状体纤维细胞维持晶状体造明度AQP1多种功能血红细胞肾近曲小管近曲肾小管水分重吸收眼睛建状上皮中水状液的分泌大脑脉络丛中枢系统脑脊酸液的分泌肺泡上皮细胞肺中水平街肾集液管AQP2肾集液管中水通透力（突变产生肾源性糖尿病）AQP3肾集液管，呼吸递支气管上皮细胞水重吸收进入血液，气管和支气管液体分泌AOP4肾集液管水重吸收中枢神经系统中枢神经系统中脑脊髓液的重吸收：脑水肿的调节呼吸道支气管上皮细胞支气管液体分泌AQP5暖液腺、湘腺、汗腺暖液、眼润、汗液的分泌AQP7脂肪组织、肾、牵丸转运水以及甘注7-TIP植物液泡膜植物液泡水的摄入，调节膨压
子通道较低） I 水孔蛋白：水分子的跨膜通道 水孔蛋白（aquaporin,AQP）是内在膜蛋白的一个家族，在哺乳类细胞中至少有 10 种水孔蛋白， 在各种特异性组织细胞中，提供了水分子快速跨膜运动的通道。举例：肾小管的近曲小管对水的重 吸收，从脑中排除额外的水，唾液和眼泪的形成等 水孔蛋白是由 4 个亚基组成的四聚体，每个亚基都由 6 个跨膜α螺旋组成（图 5-4）。水孔蛋白 形成对水分子高度特异的亲水通道，只容许水而不容许离子或其它小分子溶质通过。 水孔蛋白（AQP1）分布与结构示意图 A：豚鼠质膜水孔蛋白电镜照片 B：水孔蛋白（AQP1） C：水孔蛋白一个亚基（由 3 对同源的跨膜α螺旋组成） D：一个亚基三维结构的示意图 （水孔蛋白的结构；4 个水孔蛋白形成一个四聚体；每个水孔蛋白都形成一个水通道；只比水分子 直径稍微大一点；每个亚基由 6 个跨膜α螺旋组成；内部形成保守的氨基酸基团，只允许水分子通 过。）