第四章 物质的跨膜运输及信号传递.ppt

第四章 细胞的物质跨膜运输 与信号跨膜传递 一 细胞的物质跨膜运输 二 细胞的信号跨膜传递 细胞的物质跨膜运输 （一）被动运输 （二）主动运输 （三）膜泡运输 （一）被动运输 1 简单扩散: 沿浓度梯度（或电化学梯度）减小的方向扩散； ① 不需要提供能 量； ②没有膜蛋白的协助。 2 协助扩散: 顺浓度梯度或电化学梯度减小的方向，在膜蛋白的协助下跨膜转运。 ①比自由扩散转运速率高；②存在最大转运速率；③有特异性。 （1）载体蛋白: 既可介导被动运输又能介导主动运输。载体蛋白具有通透酶性质。 （2）通道蛋白: 只介导被动运输, 转运速率高, 具有离子选择性，是门控的。 电压门通道 配体门通道 压力激活通道 水通道： 又称水通道蛋白，1988年Agre在分离纯化红细胞膜上的Rh血型抗 原时，发现了一个28 KD 的疏水性跨膜蛋白，称为 CHIP28(Channel-Forming integral membrane protein)，1991年得到 CHIP28的cDNA 序列，Agre将CHIP28的mRNA注入爪蟾的卵母细 胞中，在低渗溶液中，卵母细胞迅速膨胀。(2003年化学诺奖） 离子载体: 是一些能极大地提高膜对某些离子通透性的物质。大多数离子载 体是细菌产生的抗生素。 （二）主动运输 逆浓度梯度（逆电化学梯度）运输；需要能量（由ATP直接供能）或与释放能量 的过程偶联（协同运输)；需载体蛋白的协助。对细胞内外离子浓度维持很重要。 1 由ATP直接供能量的主动运输 （1） P型泵： 此类运输需要磷酸化（phosphorylation）, 故称为P型泵。 如存在于细胞膜中的Na+/K+泵、 Ca2+泵；细菌的质膜上的H+泵。 （2）V型泵： 主要位于小泡膜上（vacuole或vesicle）, 故称为V型泵。 如溶酶体和胞内体膜上的H+泵；液泡膜上的H+泵。 （3） F型泵：由许多亚基构成的管状结构，通过建立H+的电化学梯度来合成 ATP。如存在于细菌质膜、线粒体内膜和叶绿体类囊体膜上的ATP 合成酶。 2 由ATP间接供能量的主动运输－协同运输 （1）同向协同：如小肠上皮细胞对葡萄糖的吸收就是伴随着Na+的进入 。 （2）反向协同：如红细胞膜上Na+与HCO-的进入伴随着Cl-和H+的外流。 3 利用光能的物质运输：如细菌质膜视紫红质可吸收光能将两个H+ 从细胞内运出。 Na+/K+泵 1 Na+/K+泵的组成 即Na+/K+－ATP酶，由2个大的α亚基和2个小的β亚基组成。通过磷酸化和去磷酸化过程发生构象变化，导致与Na+、K+的亲和力发生变化而完成转运。 2 工作机理 ① 膜内侧Na+与α亚基结合，ATP分解，α被磷酸化，与Na+结合转向膜外侧； ② 磷酸化的α亚基对Na+的亲和力变低，而对K+的亲和力变高，因而释放Na+ ， 而与K+结合。 ③ K+与磷酸化α亚基结合后则促使α亚基去磷酸化，α亚基的构象恢复原状， 与K+结合的部位转向膜内侧，构象复原的α亚基与K+的亲和力很低，使 K+在膜内被释放，至此完成一个循环，最终泵出3个Na+，而运进2个K+。 3 功能：① 维持了细胞内适当的低Na+，高K+的浓度环境，抵消了Na+/K+的扩散 作用； ② 维持细胞的渗透平衡，保持细胞的体积； ③ 建立细胞膜两侧浓度梯度，为葡萄糖协同运输提供驱动力； ④ 对膜电位的形成有重要作用，为神经和肌肉细胞电脉冲信号传导