[课件]药物的跨膜转运PPT
药品生产技术《药物的跨膜转运》
细胞膜的跨膜物质转运功能
既然膜主要是由脂质双分子层构成的，那么理论上只有脂溶性的物质才有可能通过它。但事实上，一个进行着新陈代谢的细胞，不断有各种各样的物质〔从离子和小分子物质到蛋白质等大分子，以及团块性固形物或液滴〕进出细胞，包括各种供能物质、合成细胞新物质的原料、中间代谢产物和终产物、维生素、氧和二氧化碳，以及Na、K、Ca2离子等。它们理化性质各异，且多数不溶于脂质或其水溶性大于其脂溶性。这些物质中除极少数能够直接通过脂质层进出细胞外，大多数物质分子或离子的跨膜转运，都与镶嵌在膜上的各种特殊的蛋白质分子有关；至于一些团块性固态或液态物质的进出细胞〔如细胞对异物的吞噬或分泌物的排出〕，那么与膜的更复杂的生物学过程有关。
现将几种常见的跨膜物质转运形式分述如下：
〔一〕单纯扩散
溶液中的一切分子都处于不断的热运动中。这种分子运动的平均动能，与溶液的绝对温度成正比。在温度恒定的情况下，分子因运动而离开某一小区的量，与此物质在该区域中的浓度〔以mol/L计算〕成正比。因此，如设想两种不同浓度的同种物质的溶液相邻地放在一起，那么高浓度区域中的溶质分子将有向低浓度区域的净移动，这种现象称为扩散。物质分子移动量的大小，可用通量表示，它指某种物质在每秒内通过每平方厘米的假想平面的摩尔或毫尔数。在一般条件下，扩散通量与所观察平面两侧的浓度差成正比；如果所涉及的溶液是含有多种溶质的混合溶液，那么每一种物质的移动方向和通量，都只决定于各该物质的浓度差，而与别的物质的浓度或移动方向无关。但要注意的是，在电解质溶液的情况下，离子的移动不仅取决于该离子的浓度也取决于离子所受的电场力。
在生物体系中，细胞外液和细胞内液都是水溶液，溶于其中的各种溶质分子，只要是脂溶性的，就可能按扩散原理作跨膜运动或转运，称为单纯扩散。这是一种单纯的物理过程，区别于体内其他复杂的物质转运机制。但单纯扩散不同于上述物理系统的情况是：在细胞外液和细胞内液之间存在一个主要由脂质分子构成的屏障，因此某一物质跨膜通量的大小，除了取决于它们在膜两侧的浓度外，还要看这些物质脂溶性的大小以及其他因素造成的该物质通过膜的难易程度，这统称为膜对该物质的通透性。
药物分子的跨膜转运
药物分子的跨膜转运
一、被动转运
被动转运是一种顺浓度差进行的非耗能性的转运，膜两侧的浓度差是膜转运的驱动力。被动转运包括简单扩散、滤过和易化扩散。
1、简单扩散
简单扩散是指非极性药物分子以其所具有的脂溶性溶解于细胞膜的脂质层，顺浓度差、不需要载体的通过细胞膜的方式。脂溶性越强，通过膜的速率越快，分子量越小，通过膜的速率也越快。大多数药物属于小分子脂溶性物质，跨膜转运的方式以简单扩散为主。
2、滤过
滤过是指药物分子借助流体静压或渗透压随体液通过细胞膜的水性通道而跨膜的转运方式，也称为经水通道转运。经水通道转运的机制与膜通道蛋白无关，仅依赖于膜两侧的浓度差和渗透压差。经水通道转运的药物主要是小分子和不带电荷的极性分子，如甘露醇、尿素、甘油等。
3、易化扩散
易化扩散是指药物分子的跨膜转运需要载体的协助，与主动转运的区别是易化扩散是顺浓度差进行的，不需要消耗能量。易化扩散的载体有通道型载体和载体型载体两种类型。通道型载体与膜通道蛋白类似，属于跨膜蛋白，如水通道蛋白和神经元中的谷氨酸、甘氨酸等离子通道蛋白；载体型载体属于脂质成分，与膜融合后将药物分子转运至膜另一侧。易化扩散转运的动力是药物与载体的结合。
二、主动转运
主动转运是指药物分子在膜两侧浓度差和（或）电位差的基础上，加上载体或酶的作用，消耗能量将药物分子逆浓度差或电位差从细胞一侧通过细胞膜向另一侧转运的过程。主动转运包括原发性主动转运和易化扩散两种形式。
1、原发性主动转运
原发性主动转运是指细胞通过离子泵的形式直接将离子或小分子逆浓度差或电位差进行跨膜转运。在原发性主动转运中，钠泵每分解一分子ATP可逆浓度差将3个Na⁺移出胞外，将2个K⁺移入胞内；钙泵每分解一分子ATP可逆浓度差将1个Ca²⁺移出胞外，将2个Mg²⁺移入胞内；质子泵每分解一分子ATP可逆浓度差将1个H⁺移出胞外。
2、易化扩散
易化扩散是在膜蛋白的帮助（或介导下），非脂溶性的小分子物质或带电离子顺浓度梯度和（或）电位梯度进行的跨膜转运，包括经载体易化扩散和经通道易化扩散两种形式。经载体易化扩散是指水溶性小分子物质在载体蛋白介导下顺浓度梯度进行的跨膜转运；经通道易化扩散是指带电离子在通道蛋白介导下顺浓度梯度和（或）电位梯度进行的跨膜转运。
药动学
药动学
考纲
三、药动学 1.药物的体内过程 ·药物跨膜转运的方式，
·药物的吸收、分布、代谢、排泄及其影响因素、
·血浆蛋白结合率和肝肠循环的概念、
·常见P450酶系及其抑制剂和诱导剂 掌握
2.药物代谢动力学 药动学基本概念及其重要参数之间的相互关系：药-时曲线下面积、生物利用度、达峰时间、药物峰浓度、消除半衰期、表观分布容积、清除率等 熟练
掌握
一、药物的体内过程
药物从进入机体至离开机体，可分为四个过程：
简称ADME系统→与膜的转运有关。
（一）药物的跨膜转运：
※ 药物在体内的主要转运方式是：简单扩散！
Ⅰ、被动转运——简单扩散
1.概念：指药物由浓度高的一侧向浓度低的一侧扩散，以浓度梯度为动力。
2.特点：（1）不消耗能量。 （2）不需要载体。
（3）转运时无饱和现象。
（4）不同药物同时转运时无竞争性抑制现象。
（5）当膜两侧浓度达到平衡时转运即停止。
3.影响简单扩散的药物理化性质（影响跨膜转运的因素）
（1）分子量 分子量小的药物易扩散。
（2）溶解性 脂溶性大，极性小的物质易扩散。
（3）解离性 非离子型药物可以自由穿透。
离子障是指离子型药物被限制在膜的一侧的现象。
※ 药物的解离程度受体液pH值的影响
离子型非离子型
4.体液pH值对弱酸或弱碱药物的解离的影响：
※pKa（解离常数）的含义：
>>是指解离和不解离的药物相等时，即药物解离一半时，溶液的pH值。
>>每一种药物都有自己的pKa。
若为弱酸性药物，则：
若为弱碱性药物，则：
从公式可见，体液pH算数级的变化，会导致解离与不解离药物浓度差的指数级的变化，所以，pH值微小的变动将显著影响药物的解离和转运。
一个pKa＝8.4的弱酸性药物在血浆中的解离度为
A.10%
B.40%
C.50%
D.60%
细胞生物学物质的跨膜运输
细胞生物学(翟中和)物质的跨膜运输(总9页)
--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可--
--内页可以根据需求调整合适字体及大小-- 第五章 物质的跨膜运输
物质跨膜转运主要有3种途径：被动运输、主动运输、胞吞与胞吐作用（膜泡运输）。
第一节 膜转运蛋白与小分子物质的跨膜运输
一、脂双层的不透性和膜转运蛋白
细胞膜上存在2类主要的转运蛋白，即：载体蛋白（carrier protein）和通道蛋白（channel protein）。
载体蛋白和通道蛋白识别转运物质的方式不同：载体蛋白只允许与其结合部位相适合的溶质分子通过，而且每次转运都发生自身构象的改变；通道蛋白主要根据溶质大小和电荷进行辨别，通道开放时，足够小和带适当电荷的溶质就能通过。
（一）载体蛋白及其功能
载体蛋白为多次跨膜蛋白，又称做载体（carrier）、通透酶和转运器（transporter），能够与特定溶质结合，通过自身构象的变化，将与它结合的溶质转移到膜的另一侧。
载体蛋白既可以执行被动运输、也可执行主动运输的功能。
（二）通道蛋白及其功能
通道蛋白有3种类型：离子通道、孔蛋白、水孔蛋白（AQP）。
只介导被动运输。
1. 选择性离子通道，具有如下显著特征：
离子选择性（相对的）
转运离子速率高没有饱和值
大多数具门控性
分为：电压门通道、配体门通道、应力激活通道
电位门通道举例：
电位门通道（voltage gated channel）是对细胞内或细胞外特异离子浓度发生变化时，或对其他刺激引起膜电位变化时，致使其构象变化，“门”打开。
如：神经肌肉接点由Ach门控通道开放而出现终板电位时，这个电位改变可使相邻的肌细胞膜中存在的电位门Na+通道和K+通道相继激活（即通道开放），引起肌细胞动作电位；动作电位传至肌质网，Ca2+通道打开引起Ca2+外流，引发肌肉收缩。
配体门通道举例——乙酰胆碱门通道
N型乙酰胆碱受体是目前了解较多的一类配体门通道。它是由4种不同的亚单位组成的5聚体，总分子量约为290kd。亚单位通过氢键等非共价键，形成一个结构为α2βγδ的梅花状通道样结构，其中的两个α亚单位是同两分子Ach相结合的部位。
药物的体内过程
药物的体内过程
药物在体内的过程：即机体对药物的处置过程
一、药物的跨膜转运
被动转运（简单扩散、滤过）
载体转运（主动转运、异化扩散、膜泡运输）
（一）被动转运指药物从高浓度一侧向低浓度一侧扩散转运的过程。
1.主要动力：膜两侧的浓度差。
2.特点：
（1）不需要载体
（2）不耗能
（3）无饱和性
（4）药物间无竞争抑制现象
（5）膜两侧药物浓度达到平衡时转运停止
3.简单扩散的影响因素
药物的理化性质；膜的性质、面积和膜两侧浓度差
（1）脂溶性，脂溶性越大，药物越易透过膜
（2）解离度：解离度越小，药物越易透过膜（一般认为非解离型药物才能跨膜转运）
（3）浓度差，膜两侧药物的浓度差越大转运越多
（4）药物的分子大小，分子越小，药物越易透过膜
4.药物解离度对被动转运的影响
常用药物多为弱酸性或弱碱性的化合物，它们在水溶液中仅部分解离，其解离程度的大小取决于药物自身的解离常数pKa和溶液的pH值。
pKa：即药物在50%解离时溶液的pH值， pKa值是各药物所固有的特性
弱酸性药物（ HA ）
弱碱性药物（B）
弱酸性药物
在酸性环境中解离少、非解离型多，易跨膜转运。
因此：在胃中易吸收；在碱性环境中吸收少。
弱碱性药物
在碱性环境中解离度少、非解离型多，易跨膜转运。
因此：在碱性肠液中易吸收；在酸性环境中吸收少。
（二）主动转运 药物以载体及需要能量的形式所进行的跨膜运动，与膜两侧的药物浓度无关，可从低浓度的一侧向高浓度的一侧转运。
药物的转运
被动转运 简单扩散———胃肠道吸收、肾小管再吸收
滤过———肾小球的滤过
载体转运
主动转运———肾小管的分泌
易化扩散———葡萄糖和氨基酸的转运维生素B12经胃吸收甲氨蝶呤进入白细胞
简述药物跨膜转运方式
简述药物跨膜转运方式
药物跨膜转运方式包括被动转运和主动转运。
被动转运是指药物分子由浓度高的一侧扩散至浓度低的一侧，其转运速度与膜两侧的药物浓度差成正比。被动转运包括简单扩散、滤过和易化扩散三种形式。简单扩散又称脂溶扩散，脂溶性药物可溶于脂质而通过细胞膜。药物的脂/水分配系数愈大，在脂质层的浓度愈高，跨膜转运速度愈快。大多数药物的转运方式属简单扩散。滤过又称水溶扩散，是指直径小于膜孔的水溶性的极性或非极性药物，借助膜两侧的流体静压和渗透压差被水携带到低压侧的过程。易化扩散又称载体转运，是通过细胞膜上的某些特异性蛋白质——通透酶帮助而扩散，其速率比简单扩散快得多，且不需供应ATP。
主动转运是指药物不依赖于膜两侧的浓度差，而需要消耗ATP的跨膜转运。主动转运包括主动转运和易化扩散两种形式。主动转运是指药物由浓度低的一侧向高的一侧转运，成为逆浓度转运。易化扩散是借助于膜内特殊载体（通透酶）的一种转运方式，又称载体转运。
药品生产技术《执业药师药理学知识点：药物的跨膜转运》
执业药师药理学知识点：药物的跨膜转运
药物的吸收、分布和排泄都涉及跨膜转运。生物膜是细胞膜和细胞内各种细胞器膜的总称。生物膜的结构为流动的脂质双分子层，镶嵌有蛋白质，呈流动镶嵌模型。一些脂溶性的药物，借助膜两侧的浓度差，由一侧向另一侧转运；蛋白质为物质转运的载体通道、酶、受体等，担负着物质转运和信息传递；此外，生物膜中还存在一些孔道，使一些小分子化合物如水、尿素通过。
药物从生物膜的一侧转运到膜的另一侧，称为药物的跨膜转运。根据耗能与否，分为被动转运passive transport和主动转运active transport。
一被动转运
1．简单扩散药物利用生物膜的脂溶性，进行顺浓度差的跨膜转运。这种转运不消耗能量，其转运速率与药物浓度差、油水分布参数成正比。这种转运的特点是：顺浓度梯度转运，对药物无选择性，对药物通过量无饱和现象，无竞争抑制等。药物的脂溶性大小往往取决于离子化程度。大多数药物为有机酸或有机碱等，只有非离子化的药物才能跨膜转运。膜两侧pH值的大小和药物的pKa决定药物的离子化程度，决定药物的转运方向。
有机弱酸或有机弱碱性药物，通过生物膜的速度取决于药物的pKa、周围环境pH及解离型与非解离型的比例。三者的关系
2．孔道转运生物膜上有水通道和蛋白分子通道，包括水和一些蛋白质等，经过通道进行转运。分子量小，直径小于膜孔的水溶性药物借助膜两侧的流体静压和渗透压差，通过细胞膜亲水通道，进行物质转运，如水、乙醇、尿素等。
二载体转运
载体转运carrier transport是指药物与细胞膜上的载体结合后，才能转运到膜的另一侧的跨膜转、运。包括主动转运和易化扩散。
1主动转运active transport 药物不依赖于膜两侧的浓度差的跨膜转运，药物由浓度低的一侧向高的一侧转运，成为逆浓度转运。此种转运依赖机体提供能量和载体的转运系统，进行物质转运。其特点是：需要载体，对药物有选择性；这种转运要消耗能量；载体转运能力是一定的，当载体转运能力到达最大时有饱和现象；不同药物被同一载体同时转运，存在着竞争性抑制。在肠、肾小管、脉络丛等上皮细胞上都有主动转运过程。如在肾小管存在对有机酸如13一内酰胺类抗生素、有机碱如吗啡等特殊的转运机制；在脉络丛和脑毛细血管内皮细胞也存在主动转运机制，如有机酸转运系统、P一糖蛋白转运机制。
细胞生物学 第五章 物质的跨膜运输和第八章 细胞信号转导
5-1 第五章 物质的跨膜运输
一、跨膜运输方式
细胞质膜是选择性透性膜，是能调控物质进出的精致装臵。除脂溶性分子和不带电荷的小分子能以简单扩散方式过膜之外，水溶性分子和离子都是不能自行穿越脂双层的。几乎所有的有机小分子和带电荷的无机离子都需要由膜转运蛋白来跨膜转运。总之，跨膜的物质运输方式有：
被动运输passive
transport（不消耗细胞能量，运输方向是顺浓度梯度或顺电化学梯度） 1、简单扩散
小分子物质（水、尿素、甘油、葡萄糖、O2、N2等）能自由扩散过膜，不须膜蛋白协助
2、协助扩散
小分子及离子在膜转运蛋白协助下，会增快跨膜转运速率
(1)葡萄糖、氨基酸、乳糖、核糖等由载体蛋白选择性结合转运过膜
(2)离子由通道蛋白选择性开启离子通道转运
主动运输active
transport（消耗细胞能量，运输方向是逆浓度梯度或逆电化学梯度） 1、主动运输:靠离子泵（钠钾泵、钙泵）或质子泵(H+泵）直接消耗细胞的ATP进行运输。
2、协同运输:待运物质在载体蛋白上与某种离子伴跨膜转运，由钠钾泵（或H+泵）所维持的离子浓度梯度所驱动，∴是间接消耗细胞内的ATP。
⑴同向转运：例如肠上皮细胞摄取葡萄糖、氨基酸需伴Na+过膜；而细菌吸收乳糖是伴H+过膜。
⑵反向转运：动物细胞靠Na+－H+交换载体，由Na+驱动H+反向输出胞外，以调节细胞内 pH值。
吞排作用
胞吞作用endocytosis
胞吐作用exocytosis
(消耗细胞能量，将大分子和颗粒物质由膜泡来跨膜运输) 1、吞噬作用：吞食大的颗粒物质
2、胞饮作用：吞饮液态物质
（微胞饮作用）
3、跨细胞转运： 由胞吞和胞吐相结合，组成穿胞吞排物质转运方式，其过程中不涉及溶酶体消化。例如母体中的抗体由血液穿过上皮细胞进入乳汁，而婴儿肠上皮细胞再将母乳中的抗体摄入其血液。 5-2
物质的跨膜运输
物质的跨膜运输现象：cell内外离子浓度差原因取决于膜转运蛋白活性脂双层的疏水特征膜转运蛋白载体蛋白(通透酶)特性①1、多次跨膜蛋白；2、载体蛋白与特异的溶质结合后，通过自身构象的改变以实现物质的跨膜转运；3、对底物具有高度选择性，通常只转运一种类型的分子；4、转运过程具有类似于酶与底物作用的饱和动力学特征，可被底物类似物竞争性抑制，也可被抑制剂非竞争性抑制；5、对pH有依赖性通道蛋白特性②通道蛋白通过形成亲水性通道实现对特异溶质的跨膜转运类型离子通道(ion channel)特性③1、对离子的选择取决于通道的直径，形状及通道内带电氨基酸的分布；2、具有极高的转运速率；3、与载体蛋白不同，离子通道没有饱和性；4、非连续性开放，而是门控的孔蛋白(porin)分布④存在于革兰氏阴性细菌的外膜以及线粒体和叶绿体的外膜上特性⑤孔蛋白选择性很低，能通过较大的分子水孔蛋白(AQP)研究模型-血红细胞结构特征⑥转运特点⑦对水分子特异通透性，同时能有效阻止质子的通过，这可能与Asn-Pro-Ala肽段有关小分子物质跨膜转运类型简单扩散以热自由运动能方式顺着电化学梯度或浓度梯度直接穿过脂双层影响简单扩散溶质的通透性因素分子大小极性与非极性电荷量被动运输/协助扩散在膜转运蛋白协助下，顺着电化学梯度或浓度梯度的扩散方式例子葡萄糖转运蛋白(GLUT)水孔蛋白主动运输由载体蛋白所介导的物质逆化学梯度或浓度梯度进行跨膜转运的方式根据能量来源分ATP驱动泵⑧协同转运/偶联转运蛋白同向协同小肠上皮细胞肾小管上皮细胞反向协同Na+/H+交换载体光驱动泵菌紫红质
载体蛋白 通道蛋白
参与运输的类型 协助扩散、主动运输 被动运输
在膜上状态 可移动，转运底物 固定
类型 多，根据不同底物有不同的类型 离子通道、孔蛋白、水孔通道
运输方式 通过自身构象改变实现物质跨膜运输 通过形成亲水通道实现对特异溶质的跨膜运输
运输方向 逆化学梯度或者度梯度运输 顺化学梯度或浓度梯度运输
沈阳药科大学药理学课件
第一篇 总论
第二章 药物对机体的作用----药效学
【目的要求】
1．掌握药物的基本作用及治疗效果。
1．掌握药物作用的量效关系。
2．熟悉药物作用机制。了解构效关系。
3．掌握药物与受体相互作用的相关概念。了解受体类型及第二信使。
【教学内容】
第一节 药物的基本作用
一,药物作用的性质和方式
(一)药物作用的性质
药物作用（drug action）是指药物对机体细胞的间的初始作用，是动因，是分子反应机制。
药理效应(pharmacological effect)是机体器官原有功能水平的改变，是药物作用的结果。功能提高称兴奋（exicitation）；功能降低成为抑制(inhibition)、麻痹(paralysis)
(二)药物作用的方式
局部作用
全身作用
二,药物作用的选择性和两重性
(一)药物作用的选择性
药物作用的选择性(selectivity)在一定的剂量下，药物对不同的组织器官作用的差异性。
药物作用的特异性取决于药物的化学结构，这就是构效关系。
(二)药物作用的两重性
1, 治疗作用 治疗作用(therapeutic effects)是指药物作用的结果有利于改变病人的生理、生化功能或病理过程，使患病的机体恢复正常。
（1）对因治疗（etiological treatment）用药目的在于消除原发致病因子，彻底治愈疾病，成对因治疗，或称治本。
（2）对症治疗(symptomatic treatment)用药目的在于改善症状，称对症治疗，或称治标。
（3）补充治疗(supplementary therapy)也称替代疗法(replacement therapy)用药的目的在于补充营养物质或内源性活性物质的不足。
2, 不良反应
不良反应(adverse reactions, ADR)：凡不符和用药目的并为病人带来不适或痛苦的有害反应。
（1）副作用(side reaction)在治疗剂量下，药物产生的与治疗目的无关的其他效应。