细胞膜物质运输[精选].ppt

(3)应力激活通道： 是通道蛋白感应力而改变构象，开启通道使“门”打开离子通过亲水通道进人细胞，产生电信号。 如内耳毛细胞顶部的听毛细胞。 （二）载体蛋白介导的易化扩散 一些非脂溶性(或亲水性)的物质，如葡萄糖、氨基酸、核苷酸以及细胞代谢物等，需在载体蛋白的介导下 运输。 在载体蛋白的介导下，不消耗细胞的代谢能量，顺物质浓度梯度或电化学梯度进行转运，这种方式称为易化扩散(facilitated diffusion)或帮助扩散。 与简单扩散相同，二者都被称为被动运输。 可运输一些亲水性物质和无机离子等。 载体蛋白 高浓度 低浓度 高浓度 低浓度 一种载体蛋白可特异性的连接和传送一种特定的分子跨膜，这种运输方式比单纯扩散速率大大增加。 易化扩散的速率在一定限度内同溶质的浓度差成正比，当扩散率达一定水平，就不再受溶质浓度的影响。 与之相比，简单扩散的速率总是与溶质浓度差呈正比 。 Km 转运分子浓度→ 载体介导的易化扩散 简单扩散 转运速率 Vmax 1/2Vmax 当所有的结合部位均被溶质分子占据。这时的转运速率达到最大值(Vmax)。 （三）载体蛋白介导的主动运输 主动运输是载体蛋白介导的物质逆浓度梯度或电化学梯度，由低浓度一侧向高浓度一侧进行的跨膜转运方式。 主动运输需要能选择性结合特定溶质分子的载体蛋白，还要消耗代谢能。 动物细胞根据主动运输过程中利用能量的方式不同，主动运输可分为： ATP直接提供能量(ATP驱动泵)， ATP间接提供能量两种主要类型。 1、离子泵直接水解ATP进行主动运输 1957年后，J. C. Skou发现 Na+-K+-ATP酶 ，实际上就是膜上的一种ATP酶(ATPase)。 它可以利用水解ATP提供的能量，实现离子或小分子逆浓度或电化学梯度的跨膜运动。 （1）Na+-K+泵： 为Na+-K+ATP 酶，具有载体和酶的双重作用。 β小亚基:为细胞膜外侧半嵌合糖蛋白,其作用机制不详。 α大亚基：为贯穿膜全层的脂蛋白,是该酶的催化部位。 膜外表面有2个高亲和K+结合位点，也是乌本苷高亲和结合位点。 α -亚基的胞质面有3个高亲和Na+结合位点，可以结合3个Na+。 细胞质 Na+ Na+ K+ K+ K+ K+ K+ K+ K+ K+ K+ K+ K+ K+ K+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ 小 亚 基 大亚基 大亚基 ATP ADP+Pi 钾浓度梯度[30倍] 钠浓度梯度[13倍] 小 亚 基 大亚基 大亚基 小 亚 基 大亚基 大亚基 Pi 钠结合部位 钾结合部位 Na+ Na+ Na+ Na+ K+ + + Mg+ Pi Pi K+ K+ K+ 大亚基 小 亚 基 大亚基 大亚基 小 亚 基 大亚基 大亚基 细胞质 Na+ Na+ K+ K+ K+ K+ K+ K+ K+ K+ K+ K+ K+ K+ K+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ 小 亚 基 大亚基 大亚基 ATP ADP+Pi 钾浓度梯度[30倍] 钠浓度梯度[13倍] 小 亚 基 大亚基 大亚基 小 亚 基 大亚基 大亚基 Pi 钠结合部位 钾结合部位 Na+ Na+ Na+ Na+ K+ Mg+ Pi Pi K+ K+ K+ 大亚基 小 亚 基 大亚基 大亚基 小 亚 基 大亚基 大亚基 水解一个ATP分子，可输出3个Na+，转入2个K+。每秒钟可发生约1 000次构象变化。 当N+-K+泵抑制剂乌本苷在膜外侧占据K+的结合位点后，Na+-K+-ATP酶活性可被抑制；当抑制生物氧化作用的氰化物使ATP供应中断时，Na+-K+泵失去能量来源而停止。 （2）Ca2+泵 ： 真核细胞细胞质中含有极低浓度的Ca2+（≤10-7mol／L），而细胞外Ca2+浓度却高得多（约10-3mol／L）。 Ca2+泵也是ATP酶，每水解一个ATP分子，能逆浓度梯度转运2个Ca2+进入肌浆网或泵出细胞。 2、离子浓度驱动的协同运输 细胞所建立的各种浓度梯度，如Na+、K+和H+浓度梯度，是储存自由能的一种方式。 协同运输(cotransport)： 是一类由Na+- K+泵(或H+泵)与载体蛋白协同作用，间接消耗ATP所完成的主动运输方式。 根据溶质运输方向与Na+顺电化学梯度转移方向的关系