物质跨膜运输ppt课件.ppt

物质的跨膜运输 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H2O、O2等可以透过人工脂双层，但速度较慢； 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。 小分子： 疏水分子如O2、CO2、N2、磺胺、苯等脂溶性物质。 小的不带电荷的极性分子如尿素、甘油、H2O、乙醇等。 大的不带电荷的极性分子如葡萄糖、氨基酸等。 离子： 钠离子、钾离子、钙离子、氢离子、碳酸根离子、磷酸根离子、镁离子、氯离子等 根据是否需要ATP的参入，分为： 被动运输（passive transport） ：不消耗细胞的代谢能（ATP），顺浓度梯度的运输。 主动运输（active transport）：消耗细胞的代谢能（ATP），逆浓度梯度的运输。 简单扩散 扩散现象： H2O中滴一滴墨水后的扩散现象； CO、CH4等气体的扩散知识； 半透膜内外加入不同物质后的渗透现象。 细胞膜有半透膜的特性，膜脂分子间有很小的间隙，部分小分子可直接通过此间隙由浓度高侧向浓度低侧扩散。 1、简单扩散 概念：又称为自由扩散（free diffusion）是疏水小分子或 小的不带电荷的极性分子，不需要能量也不需要膜蛋 白参与的跨膜运输方式。 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。 速度决定于：分子的大小，浓度差的大小，脂溶性大小。 进行简单扩散的分子有： 非极性小分子：如O2、N2、苯。 脂溶性物质：如乙醇、甾类激素、磺胺类等。 带电荷的极性小分子：如CO2、H2O、甘油、尿素等 。 膜转运蛋白的特点 载体蛋白有与转运物质特异性结合的位点，相当于结合在细胞膜上的酶，所以有通透酶的称号。 通道蛋白横跨膜形成亲水通道，允许适宜大小的分子和带电荷的离子通过。 通道蛋白： 概念：通道蛋白（channel protein）是横跨质膜的亲水性通道，允许适 当大小的分子和带电荷的离子顺梯度通过，又称为离子通道。 特征：一是离子通道具有选择性；二是离子通道是门控的。 配体门通道 表面受体与细胞外的特定物质（配体ligand）结合，引起门通道蛋白发生构象变化，结果使“门”打开 电位门通道 电位门通道（voltage gated channel）是对细胞内或细胞外特异离子浓度发生变化时，或对其他刺激引起膜电位变化时，致使其构象变化，“门”打开。 钾电位门通道 S4 段上的正电荷可能是门控电荷，当膜去极化时（膜外为负，膜内为正），引起带正电荷的氨基酸残基转向细胞外侧面，通道蛋白构象改变，“门”打开，大量K+外流，此时相当于K+的自由扩散。 例如：神经---肌肉兴奋，不到１秒钟的时间内完成，这一过程包括四种通道顺次开放： A、刺激－神经冲动－神经末梢，膜去极化，电压闸门通道钙离子通道开放，钙离子进入神经末梢，刺激乙酰胆碱（ACH）分泌到突触间隙中； B、ACH与突触后肌细胞膜上的受体结合，配体闸门钠离子通道开放，钠离子进入肌细胞，肌细胞膜去极化； C、肌细胞膜上电压闸门钠离子通道开放，更多的钠离子进入肌细胞，肌细胞膜进一步去极化，产生动作电位，扩散到肌细胞膜； D、肌浆网上的离子闸门通道钙离子通道开放，钙离子进入细胞质，引起肌肉收缩。 载体蛋白（carrier protein） 协助（易化）扩散：葡萄糖、氨基酸、核苷酸等分子量较大，属不带电荷的极性分子，不能扩散通过脂双分子层，没有相应通道，必须通过膜上载体蛋白的协助才能通过膜，故名协助扩散。 协助扩散特点：高浓度?低浓度；不消耗细胞代谢能；有载体帮助，当载体蛋白处于饱和状态时，速度最大。 1、载体蛋白介导的主动运输 *膜上运输钠和钾离子的载体称“钠钾泵”或“钠钾ATP酶”。 *下面以“钠钾泵”为例介绍载体蛋白介导的主动运输过程 和特点： 钠---钾泵的组成： 大亚基（100000DN）： 外侧：1、钾结合位点 2、鸟苯苷结合位点 内侧：1、钠结合点 2、ATP结合点 小亚基（45000DN）：与大亚基结合，作用不明。 Na+-K+泵的作用： 钙泵（Ca2+ pump ）又称Ca2+－ATP酶。 钙泵主要存在于细胞膜和内质网膜上，它将Ca2+输出细胞或泵入内质网腔中储存起来