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4第四讲 物质的跨膜运输.pdf
第四讲 物质跨膜运输
邓宁
抗体工程研究中心
内容提要
第一节、被动运输 四、ABC 转运器
一、简单扩散 五、协同运输
二、协助扩散 第三节、膜泡运输的基本概念
一、吞噬作用
第二节 主动运输
二、胞饮作用
一、钠钾泵
三、外排作用
二、钙离子泵 四、穿胞运输
三、质子泵 五、胞内膜泡运输
据估计细胞膜上与物质转运有关的蛋白占核基因编码蛋白
的15~30%,细胞用在物质转运方面的能量达细胞总消耗
能量的2/3。
细胞膜上存在两类主要的转运蛋白,即:载体蛋白
(carrier protein )和通道蛋白(channel protein )。
载体蛋白又称做载体(carrier )、通透酶(permease)和转运器
(transporter ),有的需要能量驱动,如:各类ATP驱动的离子
泵;有的则不需要能量,如:缬氨酶素。
通道蛋白能形成亲水的通道,允许特定的溶质通过,所有通道蛋白
均以自由扩散的方式运输溶质。
第一节 被动运输
一、简单扩散
也叫自由扩散(free diffusion )特点:
①沿浓度梯度(或电化学梯度)扩散;
②不需要提供能量;
③没有膜蛋白的协助。
某种物质对膜的通透性(P)可以根据它在油和水中的分
配系数(K)及其扩散系数(D)来计算:
P=KD/t
t为膜的厚度。
人工膜对各类物质的通透率:
脂溶性越高通透性越大,水溶性越高通透性越小;
非极性分子比极性容易透过,极性不带电荷小分子,如
H O、O 等可以透过人工脂双层,但速度较慢;
2 2
小分子比大分子容易透过;分子量略大一点的葡萄糖、蔗
糖则很难透过;
人工膜对带电荷的物质,如各类离子是高度不通透的。
二、协助扩散
也称促进扩散(facilitated diffusion )。
特点: ①比自由扩散转运速率高; ②运输速率同物质
浓度成非线性关系; ③特异性;饱和性。
载体:离子载体和通道蛋白两种类型。
(一)离子载体(ionophore)
是一些能够极大提高膜对某些离子通透性的载体分子,多为微生物合成,是
微生物防御或与其它物种竞争的武器。大多数离子载体是细菌产生的抗生素,
它们能够杀死某些微生物,其作用机制就是提高了靶细胞膜通透性,使得靶细胞
无法维持细胞内离子的正常浓度梯度而死亡,所以离子载体并非是自然状态下
存在于膜中的运输蛋白,而是人工用来研究膜运输蛋白的一个概念。
分为两类:
可动离子载体(mobile ion carrier) :如缬氨霉素(valinomycin )是
一种由三个重复部分构成的环形分子,能顺浓度梯度转运K+。 DNP和
FCCP可转运H+。
通道离子载体(channel former ):如短杆菌肽A (granmicidin ),
是由15个疏水氨基酸构成的短肽,2分子形成一个跨膜通道,有选择的使
+ + +
单价阳离子如H 、Na 、K 按化学梯度通过膜。
(二)通道蛋白(channel protein )
是跨膜的亲水性通道,允许适当大小的离子顺浓度梯度通过,故又称
离子通道。
有些通道蛋白长期开放,如钾泄漏通道;
有些通道蛋白平时处于关闭状态,仅在特定刺激下才打开
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