第5章 物质的跨膜运输-3版.ppt

第五章 物质的跨膜运输 ? 脂双层的不透性和膜转运蛋白 ? 物质跨膜运输的类型 ? 被动运输与主动运输的比较 第一节 脂双层的不透性和膜转运蛋白 ?载体蛋白 ?通道蛋白 ?载体蛋白与通道蛋白的异同 一、载体蛋白（carrier proteins）  ?结构:多次跨膜的整合性膜蛋白 ?机制:通过构象的改变介导与之结合的溶质分子的跨膜转运 ?特征: ?介导被动运输与主动运输 ?如同酶具有特异性结合位点,具有高度的选择性 ?转运过程具有类似于酶与低物作用的饱和动力学特征 ?与酶不同对转运的溶质分子不作任何的共价修饰 ?一次只能与膜一侧的一种溶质结合,经构象变化转运溶质 载体蛋白-----通透酶（permease）  ? 载体蛋白的类型 ?介导被动运输 (易化转运蛋白) 不与能量释放体系相偶联，主要介导协助扩散（易化扩 散），物质跨膜运动可以在任一方向发生。 ?介导主动运输（激活转运蛋白） ?ATP驱动泵蛋白:离子泵的主要成分,由ATP直接水解供 能，单方向逆着浓度梯度运送离子。 ?协同转运蛋白：利用储存在一种溶质（离子）电化学梯 度中的自由能来转运另外一种溶质，单方向逆着浓度梯 度运送离子。 ?光驱动泵蛋白:利用光能，单方向逆着浓度梯度转运质 子。 二、通道蛋白（channel proteins）  ?离子通道蛋白 （ion channel proteins） ?孔蛋白 （porin) ?水通道蛋白（水孔蛋白） （aquaporin,AQP) （一）离子通道蛋白  ion channel proteins ?离子通道的发现 ?通道蛋白的结构 ?通道蛋白的特征 ?离子通道的类型 离子通道的发现 1955年，剑桥大学Alan Hodgkin 和Richard Keynes 提出细胞膜上存在离子通道。 20世纪80年代后期，马克思普朗克研究所的Bert Sakmann和Erwin Neher发明了检测单个离子通道的离子流的技术，膜片钳记录技术，获得了最后的证据。 膜片钳记录技术 结 构 ? 通道蛋白形成跨膜的离子选择性通道。 ? 对离子的选择性依赖于通道的直径和形状以及通道内衬带电荷氨基酸的分布。 ? 它所介导的被动运输不需要与溶质分子结合，只有大小和电荷适宜的离子才能通过。 特 征 ?只介导被动运输。 ?具有极高的转运速率高。 ?离子通道没有饱和值。 ?离子通道是双向的,允许离子以两个方向通 过,而离子的净通量 取决于电化学梯度。 ?通道打开时，同时结合膜两侧的离子 。 ?是非连续性开放, 而是门控的（gated)，以 开启构象或关闭构象而存在。 类 型 ? 电压门通道 （voltage-gated channel） ? 配体门通道 （ligand-gated channel） ? 应（压）力激活通道 （stress-activated channel） （二）孔蛋白 ?存在部位： 革兰氏阴性细菌外膜 线粒体外膜 叶绿体外膜 ?特征：非选择性通道 第二节 物质跨膜运输的类型 物质的跨膜运输是细胞维持正常生命活动的基础之一 ● 被动运输（passive transport） （非耗能运输） ● 主动运输（active transport） （耗能运输） ● 胞吞作用（endocytosis）与胞吐作用（exocytosis） （耗能运输） 载体蛋白与通道蛋白的异同 膜 转 运 蛋 白 一、被动运输（passive transport） ?特点 运输方向、跨膜动力、能量消耗、膜转运蛋白 ?类型 简单扩散（simple diffusion） 协助扩散（facilitated diffusion） (一) 简单扩散（simple diffusion）  ?特点： 运输物质：小分子物质（脂溶性、不带电） 运输方向：沿着浓度梯度降低的方向 跨膜动力：物质的浓度梯度 能量消耗：不需要消耗细胞提供代谢能量 膜转运蛋白：不需要膜转运蛋白的协助 (一) 简单扩散（simple diffusion） ? 溶质跨膜的两种途径 ?溶质直接穿过脂双层 该途径要求溶质必须能够在跨膜时溶解 到脂双层中。 ?溶质穿过亲水性的跨膜孔（并防止与脂双层分子接触）  ?决定通透性的因素 其通透性主要取决于分子的大小和分子的极性： ?小分子比大分子容易穿膜 ?非极性分子比极性分