W.05.物质的跨膜运输和信号传递.ppt

第五章 物质的跨膜运输与信号传递 一、物质跨膜运输: 细胞膜是选择性透性膜，是能调节物质讲出的精密装置，其物质运输方式： （一）被动运输（passive transport）不消耗细胞能量，运输方向是顺浓度梯度或电化学梯度。 1. 简单扩散： 小分子物质（水、甘油、葡萄糖O2，N2）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，增快跨膜转运速率 ：（1）Glucose, 氨基酸、乳糖、核糖等由载体蛋白选择结合跨膜转运（2）离子通道蛋白选择性开启离子通道转运。 图5-1 不同物质透过人工脂双层的能力 图5-2 缬氨霉素的分子结构 图5-3 短杆菌肽构成的通道 图5-4 各类膜转运蛋白 （二）主动运输（active transport）: 消耗细胞能量，运输方向是逆浓度梯度or电化学梯度。 1.主动运输： 靠离子泵or质子泵（钠钾泵 钙泵、H+泵）直接消耗ATP运输 2.协同运输： 待运物质在载体蛋白上与某种离子相伴跨膜转运，是由钠钾泵（真菌、细菌的质膜中H+泵）所维持的离子浓度梯度驱动，所以是间接消耗细胞内ATP。 （1）共运输：例如动物肠上皮细胞的Glucose、氨基酸需伴Na+过膜，而细菌吸收乳糖是伴H+过膜。 （2）反向运输：动物细胞由Na+驱动， H+反向运输出胞外，调节PH值，靠Na+——H+交换载体 （三）吞排作用： 胞吞作用（endocytosis） 胞吐作用（exocytosis）（消耗细胞能量，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（小的膜汇向内移动来完成）。 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。 例如：母体的抗体由blood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blood（抗体物质由膜泡包围，没有经过溶酶体作用，由一极胞吐，由另一极胞吞，所以是完整的）。 （一）被动运输 1、简单扩散 通透性主要取决于分子的大小和极性，带电荷的离子不能简单扩散，（分子小，没有极性而易扩散）。 2、协助扩散： 载体蛋白质与其特定溶质分子结合转运：离子通道蛋白质对离子有选择性，按通道开启和关闭机制可分三类： 电压门控型； 配体门控型； 压力门控制型。 载体蛋白质在转运过程，不采取对物质分子的化学修饰，并有选择性，过膜就释放分子，相当于吊桥。 通道蛋白相当于门。 图5-5 各类离子通道 图5-5 乙酰胆碱受体 图5-6 钾电位门通道 （二）主动运输 : 是逆浓度梯度or逆化学梯度的跨膜物质运输方式。 一般动物细胞要因此消耗1/3的总ATP,来维持细胞内低Na+高K+离子环境，而神经细胞则要消耗2/3总ATP,这对维持细胞渗透平衡，正常细胞生命活动，保证神经冲动的传递十分必要。 主动运输的工具是离子泵，典型的钠钾泵(Na+-K+泵)是由多次过膜的内在膜蛋白质构成具有ATP酶活性，其大亚基（α亚基）是催化部分（α亚基称Na+-K+ATP酶），分子量120KD，小亚基（β亚基）是tissue特异性的糖蛋白质,分子量为50KD，α亚基在细胞外侧有与K+ or乌本苷结合位点，其细胞内侧有与Na+和ATP结合位点。 其工作模式是α亚基在膜内侧结合Na+促使ATP的水解，使α亚基Pi化，构象变化——翻转，（消耗ATP水解产生的能量），把Na+泵出细胞,同时膜外侧的K+与α-亚基结合，使其去Pi化，恢复原构象，将K+泵进细胞,每水解一个ATP分子，泵出3个Na+,泵进2个K+，钠钾泵在细胞膜上密度达103个/um3，其分子构象变化速度可达1千次/秒，所以保持K+浓度：胞内胞外，又维持动物细胞渗透平衡，成为细胞生命活动的稳定生理微环境。 图5-7 钠钾泵 　　钠钾泵在神经细胞、肌细胞中特别活跃，但以乌本苷或氰化物就能抑制其活性。 　　乌本苷为什么能抑制Na+-K+泵？　在细胞外侧α-亚基只有一个结合位点，乌本苷与K+竞争结合。 为什么CN化物也能抑制Na+-K+泵？　CN化物剧毒，是生物O2化抑制剂（O2化产生ATP）故不能合成ATP，则Na+-K+泵不能工作，不能维持正常的渗透平衡而使细胞大量吸水而胀裂。