细胞生物学四五章教材分析.ppt

生物技术12-1班 申慧 陈晓钦 何晓东 司高鹏 内在膜蛋白与脂质的结合方式 膜蛋白的跨膜结构域与脂双层分子的疏水核心的相互作用（范德华力） 跨膜结构域两端携带正电荷的氨基酸残基与磷脂分子带负电的极性头部形成离子键；或带负电的氨基酸残基通过Ca2+、Mg2+等阳离子与带负电的磷脂极性头部相互作用 某些脂蛋白通过自身在胞质一侧的半胱氨酸残基共价结合到脂肪酸分子上，后者插入脂双层进一步加强膜蛋白与脂双层的结合力 一、脂双层的不透性和膜转运蛋白 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 膜转运蛋白可分为两类： 载体蛋白（carrier protein，transporter） 多次跨膜；通过构象改变介导溶质分子跨膜转运 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 通道蛋白（channel protein） 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 离子通道的类型及其 3 个显著特征 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 电压门通道 配体门通道（胞外配体） 配体门通道（胞内配体） 应力激活通道 载体蛋白和通道蛋白的主要区别 膜转运蛋白 约15-30%的膜蛋白是膜转运蛋白，可分两类： ?载体蛋白（carrier proteins） 通透酶（permease）性质； 介导被动运输与主动运输 似“船” ?通道蛋白（channel proteins） 只介导被动运输，是门控式水性通道 似“桥”或“通道” 二、小分子物质的跨膜运输类型 3 种类型：简单扩散、被动运输和主动运输 （一）简单扩散 (simple diffusion) 1、顺电化学梯度或浓度梯度 2、 不需要细胞提供能量 3、无需膜转运蛋白协助 4、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 （二）被动运输 (passive transport) 1、顺着电化学梯度或浓度梯度 协助扩散 (facilitated diffusion) 膜转运蛋白协助 载体蛋白介导 通道蛋白介导 （三）主动运输(active transport) 载体蛋白所介导、逆着电化学梯度或浓度梯度、耗能 3种类型 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 第二节 ATP驱动泵与主动运输 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 一、P 型泵 (P-type pump) 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 （一）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 （二）Ca2+ 泵及其他 P 型泵 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+ 二、V 型质子泵和 F 型质子泵 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 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 ） 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 三、ABC 超家族 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 （一）ABC转运蛋白的结构与工作模式 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 ABC型泵的主要功能 ABC蛋白是细菌质膜上糖、氨基酸、磷脂和肽的转运蛋白，依赖水解ATP的能量，从环境中逆浓度