细胞与分子生物学：第五章 物质的跨膜运输.ppt

细胞生物学Na+-K+ATP酶通过磷酸化和去磷酸化过程发生构象的变化，导致与Na+、K+的亲和力发生变化。在膜内侧Na+与酶结合，激活ATP酶活性，使ATP分解，酶被磷酸化，构象发生变化，于是与Na+结合的部位转向膜外侧；这种磷酸化的酶对Na+的亲和力低，对K+的亲和力高，因而在膜外侧释放Na+、而与K+结合。K+与磷酸化酶结合后促使酶去磷酸化，酶的构象恢复原状，于是与K+结合的部位转向膜内侧，K+与酶的亲和力降低，使K+在膜内被释放，而又与Na+结合。其总的结果是每一循环消耗一个ATP；转运出三个Na+，转进两个K+。细胞生物学细胞生物学细胞生物学钠钾泵对离子的转运循环依赖自磷酸化过程（ATP上的一个磷酸基团转移到钠钾泵的一个天冬氨酸残基上，导致构象变化），所以这类离子泵叫做P-type。Na+-K+泵的作用：①维持细胞的渗透性，保持细胞的体积；②维持低Na+高K+的细胞内环境；③维持细胞的静息电位。地高辛、乌本苷等强心剂抑制其活性；Mg2+和少量膜脂有助提高于其活性。细胞生物学TheCa2+-ATPasepresentinboththeplasmamembraneandthemembranesoftheendoplasmicreticulum.作用：维持细胞内较低的钙离子浓度（细胞内钙离子浓度10-7M，细胞外10-3M）。类型：P型离子泵，其原理与钠钾泵相似，每分解一个ATP分子，泵出2个Ca2+。位于肌质网上的钙离子泵占肌质网膜蛋白质的90%。钠钙交换器（Na+-Ca2+exchanger），属于反向协同运输体系，通过钠钙交换来转运钙离子。1.2钙离子泵和其他P-型离子泵细胞生物学Ca2+泵的工作原理类似于Na+-K+泵:在细胞质面有同Ca2+结合的位点，一次可以结合两个Ca2+，Ca2+结合后使酶激活，并结合一分子ATP，伴随着ATP的水解酶被磷酸化，Ca2+泵构型发生改变，结合Ca2+的转到细胞外侧被释放，此时酶发生去磷酸化，构型恢到原始的静息状态。细胞生物学StructureofCa2+ATPase细胞生物学Ca2+-ATP酶激活机制：▲Ca2+/钙调蛋白复合物的作用当细胞内Ca2+浓度升高时，Ca2+同钙调蛋白结合，形成活性复合物，该复合物同抑制区结合，释放激活位点，泵开始工作。▲蛋白激酶C的作用蛋白激酶C使抑制区磷酸化，从而解除抑制作用；▲由上可以看出，在Ca2+-ATP酶的羧基端有三个功能位点(区域)∶同激活位点结合区、同CaM结合区、磷酸化位点。CaM细胞生物学Ca2+-ATP酶作用机理细胞生物学Maintainslowcytosolic[Ca++]PresentInPlasmaandERmembranesModelformodeofactionforCa++ATPaseConformationchange细胞生物学其他P-type：利用ATP自磷酸化发生构象的改变来转移质子，如植物细胞膜上的H+泵、动物胃表皮细胞的H+-K+泵（分泌胃酸）。细胞生物学１、V-type：存在于各类小泡(vacuole)膜上，由许多亚基构成，水解ATP产生能量，但不发生自磷酸化，位于溶酶体膜、内体、植物液泡膜上。２、F-type：是由许多亚基构成的管状结构，利用质子动力势合成ATP，也叫ATP合酶，位于细菌质膜，线粒体内膜和叶绿体的类囊体膜上。2、V-typeandF-type细胞生物学ABC转运器（ABCtransporter）最早发现于细菌，属于一个庞大的蛋白家族，每个成员都有两个高度保守的ATP结合区（ATPbindingcassette），故名ABC转运器。每一种ABC转运器只转运一种或一类底物，不同的转运器可转运离子、氨基酸、核苷酸、多糖、多肽、甚至蛋白质。ABC转运器还可催化脂双层的脂类在两层之间翻转，在膜的发生和功能维护上具有重要的意义。3、ABC超家族细胞生物学第一个被发现的真核细胞的ABC转运器是多药抗性蛋白（multidrugresistanceprotein,MDR），约40%患者的癌细胞内该基因过度表达。ABC转运器还与病原体对药物的抗性有关。细胞生物学FourtypesofATP-poweredpumps细胞生物学由Na+-K+泵（或H+-泵）与载体蛋白协同作用，靠间接消耗ATP所完成的主动运输方式，物质跨膜运动所需要的能量来自膜两侧离子电化学梯度，而维持这种电化学势的是钠钾泵或质子泵。动物细胞中常常利用膜两侧N