第五章：+物质的跨膜运输.ppt

细胞膜是选择性半透膜，对离子选择性通透，产生了细胞内外的电位差，用以传导电信号。 小分子物质通过细胞膜的转运主要有三种方式 简单扩散（simple diffusion） 易化扩散（facilitated diffusion） 主动运输（active transport） 一、被动运输（passive transport） 定义：是指通过简单扩散或协助扩散实现物质由高浓度向低浓度方向的跨膜转运。转运的动力来自物质的浓度梯度，不需要细胞提供代谢能量。 特点：运输方向、跨膜动力、能量消耗 类型：简单扩散、协助扩散 二、主动运输（active transport） 定义：是由载体蛋白所介导的物质逆浓度梯度或电化学梯度由浓度低的一侧向高浓度的一侧进行跨膜转运的方式。 特点：运输方向、跨膜动力、能量消耗 类型（根据能量来源）：ATP直接供能、ATP间接提供能量、光能驱动 * 第五章 物质的跨膜运输  不含蛋白的脂双分子层对离子是高度不透的 不同的分子通过无膜蛋白的扩散 载体蛋白(carrier protein) 被动转运（passive）顺浓度梯度或电化学梯度 主动运输（active）逆浓度梯度或电化学梯度 通道蛋白(channel protein) 被动转运 膜转运蛋白 ——小分子跨膜转运的载体或通道 载体蛋白 膜转运蛋白 通道蛋白 1.载体蛋白及其功能 载体蛋白（carrier proteins）：存在于细胞膜上的一种具有特异性传导功能的蛋白质，它能与特定的溶质分子结合，通过一系列构象改变介导溶质分子的跨膜转运。 作用：介导顺浓度或电化学梯度的运输 红细胞膜上的葡萄糖转运 结合溶质分子具有特异性 结合溶质分子具有饱和性 达到饱和状态时转运速率最大(Vmax) 每种载体对各自溶质均有一结合常数(Km) 即V＝1／2Vmax时溶质的浓度 结合可被竞争性或非竞争性抑制剂阻断 不同点:载体蛋白对被转运溶质无共价修饰 可改变过程的平衡点； 载体蛋白介导的被动转运(易化扩散)的特点 A.类似于酶-底物反应 单向运输（uniport） 协同运输（coupled transport） 同向运输（symport） 对向运输（antiport） B.不同的运输形式 2.通道蛋白及其功能 通道蛋白（channel proteins）：存在于细胞膜上的一种跨膜蛋白质，其跨膜部分形成亲水性的通道，当这些孔道开放时允许适宜大小的分子和带电荷的离子通过，通道蛋白所介导的被动运输不需要与溶质分子结合。 特征：离子选择性、门控 离子选择性和门控 通道蛋白的门控 电压门控(voltage-gated channel) 配体门控通道(ligand-gated channel) 压力激活通道(stress-activated channel) 离子通道 Fig. 三种类型的门控离子通道示意图 水通道？ 一、被动运输（passive transport） （一）简单扩散 simple diffusion （二）协助扩散 facilitated diffusion 二、主动运输（active transport） ATP直接供能 ATP间接提供能量 光能驱动 三、胞吞与胞吐作用 FIG. 人工脂双层膜对不同分子的相对透性 （一）简单扩散（simple diffusion) 疏水的小分子或小的不带电荷的极性分子在以简单的扩散方式跨膜转运中，不需要细胞提供能量，也没有膜蛋白的协助，因此称为简单扩散 （二）协助扩散 facilitated diffusion 各种极性分子和无机离子，如糖、氨基酸、核苷酸以及细胞代谢物等顺浓度梯度或电化学梯度减小方向的跨膜转运，该过程不需要细胞提供能量，但需要特异的膜蛋白“协助”物质转运 使其转运速率增加，转运特异性增强。 Fig. 简单扩散与协助扩散的比较 （1）转运速率高 （2）存在最大转运速率(Vmax),因此可用KM值衡量某种物质的转运速率。 （3）KM值反应转运的特异性（红细胞质膜D构型葡萄糖KM为1.5mmol/L，L构型葡萄糖KM大于3000mmol/L。 （4）细胞膜上存在转运蛋白，负责无机离子和水溶性有机小分子的跨膜转运。 协助扩散的特征 Fig. 驱动主动运输的三种类型 Fig. Na+-K+泵的结构与工作模式示意图 （一）由ATP直接提供能量的主动运输——钠钾泵 ATP催化位点 β α 结构：α（MW=120,000Da）+β（MW=50000Da） Na+-K+泵 功