物质的跨膜运输ppt课件.ppt

《细胞生物学》 翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 高等教育出版社 第五章 物质的跨膜运输 第一节 膜转运蛋白与物质的跨膜运输 一、脂双层的不透性和膜转运蛋白 （一）脂双层的不透性 （二）载体蛋白及其功能 （三）通道蛋白及其功能 二、被动运输与主动运输 （一）简单扩散 （二）水孔蛋白 （三）协助扩散 （四）主动运输 1、ATP驱动泵 2、偶联转运蛋白 3、光驱动泵 第二节 离子泵和协同运输 一、 P-型离子泵 二、V-型质子泵、 三、 F-型质子泵和ABC超家族 四、协同运输 五、离子跨膜转运与膜电位 第三节 胞吞作用与胞吐作用 一、胞饮作用与吞噬作用 二、受体介导的胞吞作用 三、胞吐作用 （一）脂双层的不透性 细胞膜是细胞与细胞外环境之间的一种选择性通透屏障，物质的跨膜运输对细胞的生存和生长至关重要。 Na+是胞外最丰富的阳离子，K＋是胞内最丰富的阳离子。 物质通过细胞膜的转运主要有三种途径：被动转运、主动转运、胞吞与胞吐。 细胞内外的离子差别分布主要由两种机制调控： 1、特殊的膜转运蛋白活性（载体蛋白和通道蛋白） 2、质膜的脂双层的疏水性 （二）载体蛋白（carrier proteins）及其功能 特征： 1、载体蛋白是多次跨膜蛋白分子 2、载体蛋白具有高度选择性、饱和动力学、底物竞争性等特征 3、载体蛋白是葡萄糖、Na＋－K＋泵、Ca2＋抑制泵、H＋泵等载体 （三）通道蛋白（channel protein）及其功能 通道蛋白是跨膜的亲水性通道，允许适当大小、电荷适宜的离子顺浓度梯度通过，故又称离子通道。 特征： 1、极高的转运速率 2、无饱和值 3、具有门控性 平时关闭，在特定刺激下打开，又称为门通道（gated channel）。 主要有3类：电压门通道、配体门通道、应力激活通道。 （一）简单扩散（simple diffusion） 被动运输（passive transport）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模转运。 简单扩散：也叫自由扩散（free diffusion），疏水的小分子或小的不带电荷的极性分子进行跨膜转运时，不需要细胞提供能量，也无需转运蛋白的协助。 通透性大小主要取决于分子大小和分子的极性 人工膜对各类物质的通透率： 1、脂溶性越高通透性越大，水溶性越高通透性越小； 2、非极性分子比极性容易透过，极性不带电荷小分子，如H2O、O2等可以透过人工脂双层，但速度较慢； 3、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； 4、人工膜对带电荷的物质，如各类离子是高度不通透的； 5、质膜的通透性：P = K D / d （三）协助扩散（facilitated diffusion） 协助扩散：也称促进扩散，是各种极性分子和无机离子，如糖、氨基酸、核苷酸及细胞代谢物等顺其浓度梯度或电化学梯度的跨膜转运，不需要细胞提供能量，但需膜转运蛋白的协助。 （四）主动转运（active transport） 主动转运是由载体蛋白所介导的物质逆浓度梯度或电化学梯度的跨模转运方式，需要消耗能量。 根据主动转运过程所需能量来源的不同可归纳为由ATP直接提供能量（ATP驱动泵）、间接提供能量（耦联转运蛋白）以及光能驱动的主动运输三种基本类型。 1、ATP驱动泵：又称初级主动运输，是ATP酶，直接利用水解ATP提供能量，实现离子或小分子逆浓度梯度或电化学梯度的跨膜运动。 2、耦联转运蛋白：又称次级主动运输、协同转运，由耦联转运蛋白介导使一种离子或分子逆浓度梯度的运输与一种或多种不同离子顺浓度梯度的运输耦联起来。 3、光驱动泵：对溶质的主动运输与光能的输入相偶联。 第二节 离子泵和协同运输 根据泵蛋白的结构与功能特性，ATP驱动泵可分为4类： P－型离子泵、 V－型质子泵、 F－型质子泵和ABC超家族 一、P-型离子泵 （一）Na+－K+泵又称Na+－K+ATP酶，存在与动物细胞质膜上 细胞内侧α亚基与Na+离子结合促进ATP酶水解，α亚基上的一个氨基酸残基磷酸化引起α亚基构象发生变化，将Na+泵出细胞，同时细胞外的K+与α亚基的另一位点结合，使其去磷酸化，α亚基构象再度发生变化将K+泵进细胞，完成整个循环。每个循环消耗一个ATP分子，泵出3个Na+，和泵进2个K+。 抑制与促进剂： 极少量可乌本苷抑制Na+－K+泵的活性，氰化物可使ATP供应中断。 Mg2+和少量的膜脂有助于Na+－K+