物質(zhì)跨膜運(yùn)輸和信號(hào)傳遞(4)課件

1、關(guān)于物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸與信號(hào)傳遞 (4)第一張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第一節(jié) 物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸返回物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸?shù)闹饕緩剑罕粍?dòng)運(yùn)輸主動(dòng)運(yùn)輸胞吞與胞吐第二張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月小分子和離子通過細(xì)胞膜的方式不同，根據(jù)是否需要ATP的參與，分為： 動(dòng)畫被動(dòng)運(yùn)輸：不消耗細(xì)胞的代謝能（ATP），順濃度梯度的運(yùn)輸。 主動(dòng)運(yùn)輸：消耗細(xì)胞的代謝能（ATP），逆濃度梯度的運(yùn)輸。第三張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月一、被動(dòng)運(yùn)輸返回被動(dòng)運(yùn)輸(passivetransprt)是指物質(zhì)由高濃度向低濃度方向的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)， 轉(zhuǎn)運(yùn)不需要細(xì)胞提供代謝能量（而是濃度梯度）。第四張，PPT共

2、六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月一、被動(dòng)運(yùn)輸返回(一) 簡(jiǎn)單擴(kuò)散(simple diffusion)小分子濃度梯度無需能量和膜蛋白膜另一側(cè)通透系數(shù)通透性分子大小和分子的極性（非極性分子極性分子帶電荷的離子）第五張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月擴(kuò)散擴(kuò)散脂溶性物質(zhì)動(dòng)畫第六張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月擴(kuò)散現(xiàn)象：H2O中滴一滴墨水后的擴(kuò)散現(xiàn)象；動(dòng)畫(一) 簡(jiǎn)單擴(kuò)散(simple diffusion)半透膜內(nèi)外加入不同物質(zhì)后的滲透現(xiàn)象。CO、CH4等氣體的擴(kuò)散知識(shí)；第七張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月動(dòng)畫(一) 簡(jiǎn)單擴(kuò)散(simple diffusion)細(xì)胞膜有半透膜的

3、特性，膜脂分子間有很小的間隙，部分小分子可直接通過此間隙由濃度高側(cè)向濃度低側(cè)擴(kuò)散。第八張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月進(jìn)行簡(jiǎn)單擴(kuò)散的分子有：非極性小分子：如O2、N2、苯。動(dòng)畫脂溶性物質(zhì)：如乙醇、甾類激素、磺胺類等。帶電荷的極性小分子：如CO2、H2O、甘油、尿素等 。第九張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月簡(jiǎn)單擴(kuò)散的特點(diǎn)：高濃度向低濃度 動(dòng)畫返回?cái)U(kuò)散通過脂質(zhì)雙分子層 不消耗細(xì)胞的代謝能擴(kuò)散速度決定于：分子的大小，濃度差的大小，脂溶性大小。第十張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月一、被動(dòng)運(yùn)輸返回(二)協(xié)助擴(kuò)散(facilitated diffusion)極性分子和無機(jī)離子

4、濃度梯度或電化學(xué)梯度無需能量但需特異的膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白膜另一側(cè)特點(diǎn)：增加轉(zhuǎn)運(yùn)速率，增強(qiáng)轉(zhuǎn)運(yùn)特異性。第十一張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月載體蛋白：介導(dǎo)被動(dòng)運(yùn)輸和主動(dòng)運(yùn)輸返回(二) 協(xié)助擴(kuò)散(facilitated diffusion)膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白類型通道蛋白第十二張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 載體蛋白(通透酶，permease)特定溶質(zhì)分子構(gòu)象變化跨膜運(yùn)輸.返回載體蛋白及其功能 載體蛋白具酶的一般特性且具自身特性第十三張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月葡萄糖、氨基酸、核苷酸等分子量較大，屬不帶電荷的極性分子，不能擴(kuò)散通過脂雙分子層，沒有相應(yīng)通道，必須通過膜上載體蛋白的幫

5、助才能通過膜。 動(dòng)畫載體蛋白：膜上一類轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，可特異的、可逆地與某物質(zhì)結(jié)合，通過構(gòu)象變化將物質(zhì)從膜的一側(cè)運(yùn)到另一側(cè)。第十四張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月動(dòng)畫第十五張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月載體蛋白介導(dǎo)跨膜運(yùn)輸：高濃度低濃度 返回不消耗細(xì)胞代謝能有載體幫助當(dāng)載體蛋白處于飽和狀態(tài)時(shí)，速度最大。第十六張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月通道蛋白跨膜親水通道適宜大小分子帶電荷的離子跨膜運(yùn)輸.返回通道蛋白及其功能 非選擇性(細(xì)菌外膜,線粒體和葉綠體外膜)跨膜通道 選擇性離子通道（具“各開關(guān)” ）第十七張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月通道蛋白介導(dǎo)跨膜運(yùn)輸：細(xì)胞

6、膜上的運(yùn)輸?shù)鞍祝簞?dòng)畫載體蛋白：通過構(gòu)象變化運(yùn)輸物質(zhì)通道蛋白：形成通道、運(yùn)輸物質(zhì) 第十八張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月通道蛋白介導(dǎo)跨膜運(yùn)輸： 通道蛋白形成通道：持續(xù)開放（如水通道） 間斷開放（閘門通道） 配體閘門通道：配體與受體結(jié)合，通道開放。 電壓閘門通道：膜電位變化，啟動(dòng)通道開放。 離子閘門通道：特定離子濃度變化，啟動(dòng)通道。動(dòng)畫第十九張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月有通道蛋白，物質(zhì)由高濃度到低度，無需ATP參與動(dòng)畫第二十張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月離子通道特性：返回通道蛋白及其功能(1) 離子選擇性和快速通過性(濃度梯度和跨膜電位差).(2)離子通道的門控

7、性（電壓門、配體門和壓力激活門）第二十一張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月通道蛋白介導(dǎo)跨膜運(yùn)輸?shù)姆肿佑校弘x子神經(jīng)遞質(zhì)第二十二張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月例如：神經(jīng)-肌肉興奮，不到秒鐘的時(shí)間內(nèi)完成，這一過程包括四種通道順次開放：A、刺激神經(jīng)沖動(dòng)神經(jīng)末梢，膜去極化，電壓閘門通道鈣離子通道開放，鈣離子進(jìn)入神經(jīng)末梢，刺激乙酰膽堿（ACH）分泌到突觸間隙中；B、ACH與突觸后肌細(xì)胞膜上的受體結(jié)合，配體閘門鈉離子通道開放，鈉離子進(jìn)入肌細(xì)胞，肌細(xì)胞膜去極化；第二十三張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月C、肌細(xì)胞膜上電壓閘門鈉離子通道開放，更多的鈉離子進(jìn)入肌細(xì)胞，肌細(xì)胞膜進(jìn)一步去極

8、化，產(chǎn)生動(dòng)作電位，擴(kuò)散到肌細(xì)胞膜；D、肌漿網(wǎng)上的離子閘門通道鈣離子通道開放，鈣離子進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，引起肌肉收縮。第二十四張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月被動(dòng)運(yùn)輸和主動(dòng)運(yùn)輸動(dòng)畫通道擴(kuò)散載體擴(kuò)散簡(jiǎn)單擴(kuò)散被動(dòng)運(yùn)輸主動(dòng)運(yùn)輸?shù)诙鍙?，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月二、主動(dòng)運(yùn)輸（active transport)由低濃度到高濃度（或電化學(xué)梯度），不依賴物質(zhì)的濃度高低，依靠自身細(xì)胞代謝的能量，通過載體來進(jìn)行運(yùn)輸。動(dòng)畫第二十六張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月二、主動(dòng)運(yùn)輸主動(dòng)運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)：動(dòng)畫低濃度高濃度（或電化學(xué)梯度） 消耗細(xì)胞代謝能（ATP，間接能量和光能） 需載體蛋白協(xié)助 第二十七

9、張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月主動(dòng)運(yùn)輸?shù)奈镔|(zhì)：各種離子（如鈉離子、鉀離子、氯離子、碳酸根離子、鈣離子等）。葡萄糖、氨基酸等帶電荷極性分子 。第二十八張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月依能量來源不同分為3種類型：直接供能（鈉鉀泵，鈣泵和質(zhì)子泵）間接供能（協(xié)同運(yùn)輸）光能第二十九張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月Na+-K+ATP酶返回 進(jìn)行主動(dòng)運(yùn)輸?shù)妮d體又稱“離子泵”, 膜上有許多進(jìn)行主動(dòng)運(yùn)輸?shù)妮d體:Ca2+ATP酶H+ ATP酶Na+-H+交換載體Cl-HCO3-交換載體等 第三十張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月（一）鈉鉀泵(Na+ - K+ pump)細(xì)胞

10、膜鈉鉀泵維持低鈉高鉀內(nèi)環(huán)境神經(jīng)沖動(dòng)傳遞、維持滲透壓平衡、維持正常生命活動(dòng)和維持恒定細(xì)胞體積第三十一張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月（一）鈉鉀泵(Na+ - K+ pump)亞基酶活性鈉和鉀結(jié)合位點(diǎn)鈉鉀泵（酶）亞基糖蛋白消耗1個(gè)泵出3個(gè)Na+ 和泵進(jìn)2個(gè)K+ 第三十二張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月亞基（120000DN）： 外側(cè)：1、鉀結(jié)合位點(diǎn) 2、鳥苯苷結(jié)合位點(diǎn) 內(nèi)側(cè)：1、鈉結(jié)合點(diǎn) 2、ATP結(jié)合點(diǎn) 膜上運(yùn)輸鈉和鉀離子的載體稱“鈉鉀泵”或“鈉鉀ATP酶”。鈉-鉀泵的組成：亞基（50000DN）：與大亞基結(jié)合，作用不明。第三十三張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月即：

11、3Na+結(jié)合到結(jié)合位點(diǎn)上 酶磷酸化 酶構(gòu)象變化 3 Na+釋放到細(xì)胞外 2K+結(jié)合到位點(diǎn)上 酶去磷酸化 2K+釋放到細(xì)胞內(nèi)，酶構(gòu)象恢復(fù)原始狀態(tài)。動(dòng)畫（一）鈉鉀泵(Na+ - K+ pump)第三十四張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月動(dòng)畫第三十五張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月（一）鈉鉀泵(Na+ - K+ pump)烏本苷，氰化物，滲透（osmotic)，滲透壓(osmotic pressure).第三十六張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月Na+- K+泵的作用：產(chǎn)生和維持膜電位；動(dòng)畫為葡萄糖、氨基酸的主動(dòng)運(yùn)輸創(chuàng)造條件 ； 維持細(xì)胞的滲透壓，例如：當(dāng)腎小管細(xì)胞間隙鈉過

12、高時(shí)會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)水分外滲，細(xì)胞內(nèi)缺水，人會(huì)感到口渴而飲水多。第三十七張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月（二）鈣泵和質(zhì)子泵鈣泵（ a+ - 酶）鈣調(diào)蛋白調(diào)節(jié)鈣泵活性水解轉(zhuǎn)運(yùn)個(gè)a+ 個(gè)（ 細(xì)胞膜為泵出，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)為泵入）第三十八張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月（二）鈣泵和質(zhì)子泵質(zhì)子泵（ + - 酶）將+泵出細(xì)胞胞外基質(zhì)酸性環(huán)境第三十九張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月（二）鈣泵和質(zhì)子泵型質(zhì)子泵：磷酸化和去磷酸化，真核細(xì)胞膜質(zhì)子泵型質(zhì)子泵：不磷酸化，動(dòng)物溶酶體和植物液泡+ - 酶：順+ 濃度梯度，線粒體和類囊體等第四十張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月主動(dòng)運(yùn)輸?shù)哪芰坎皇?/p>

13、由ATP直接提供，而是由儲(chǔ)存在膜上離子梯度中的能量來驅(qū)動(dòng)的。（三）協(xié)同運(yùn)輸（cotransport)這類運(yùn)輸進(jìn)行時(shí)，一種物質(zhì)的運(yùn)輸必須依賴另一種物質(zhì)的同時(shí)運(yùn)輸，故稱為協(xié)同運(yùn)輸。第四十一張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月（三）協(xié)同運(yùn)輸（cotransport)質(zhì)子泵和Na+ - K+泵消耗膜兩側(cè)離子電化學(xué)梯度（動(dòng)物為Na+ ，植物為+ ）物質(zhì)跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)第四十二張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月物質(zhì)運(yùn)輸方向與離子轉(zhuǎn)移方向相同 ，稱對(duì)向運(yùn)輸（逆向協(xié)同運(yùn)輸）。 如 Na+-K+, Na+H+,Cl-HCl3-（三）協(xié)同運(yùn)輸（cotransport)物質(zhì)運(yùn)輸方向與離子轉(zhuǎn)移方向相反，稱共運(yùn)輸

14、（同向協(xié)同運(yùn)輸）。如 Na+-G,Na+-aa第四十三張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月濃度差+電位差電化學(xué)梯度（三）協(xié)同運(yùn)輸（cotransport)動(dòng)物細(xì)胞中，Na+ 的電化學(xué)梯度通常是驅(qū)動(dòng)另一種分子主運(yùn)輸?shù)哪芰?，如Na+ 梯度驅(qū)動(dòng)G、aa的主動(dòng)運(yùn)輸.植物細(xì)胞中，+ 的電化學(xué)梯度通常是驅(qū)動(dòng)另一種分子主運(yùn)輸?shù)哪芰?第四十四張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月進(jìn)入血液，運(yùn)輸?shù)饺砑?xì)胞細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的方向性，決定其物質(zhì)運(yùn)輸功能的方向性。第四十五張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月通道蛋白載體蛋白共運(yùn)輸 對(duì)向運(yùn)輸單運(yùn)輸 協(xié)同運(yùn)輸膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（被動(dòng)運(yùn)輸主動(dòng)運(yùn)輸）（被動(dòng)運(yùn)輸）返回第四十六

15、張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月圖示第四十七張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月（四）跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)與膜電位膜電位：膜兩側(cè)電位差靜息電位(resting potential)：外正內(nèi)負(fù)即極化(polarization)動(dòng)作電位(active potential) ：第四十八張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月三、胞吞作用和胞吐作用膜泡運(yùn)輸：大分子及顆粒物質(zhì)（蛋白質(zhì)、核酸、多糖、細(xì)菌等）不能直接通過細(xì)胞膜，而是通過一系列膜囊泡形成和融合來完成轉(zhuǎn)運(yùn) 過程，稱膜泡運(yùn)輸（批量運(yùn)輸，屬主動(dòng)運(yùn)輸）。動(dòng)畫第四十九張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月三、胞吞作用(endocytosis)

16、和 胞吐作用(exocytosis)膜泡運(yùn)輸： 動(dòng)畫胞吐作用： 吞噬作用(phagocytosis) 胞吞作用： 吞飲作用(pinocytosis) 受體介導(dǎo)的胞吞作用 第五十張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月（一）胞吞作用第五十一張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 吞噬作用 胞飲作用胞吞內(nèi)容 固體及較大顆粒 液體及大分子溶質(zhì) 如細(xì)菌 如蛋白液囊泡大小 吞噬體 吞飲體 直徑250nm 直徑150nm功能細(xì)胞 少數(shù)特化的細(xì)胞 大多數(shù)真核細(xì)胞 如吞噬細(xì)胞 第五十二張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月胞吞作用途徑：膜上糖蛋白或糖脂識(shí)別 與膜接觸 膜內(nèi)陷包圍物質(zhì) 膜融合去封口 囊

17、泡 進(jìn)入細(xì)胞有被小窩圖示 胞吞作用示意圖第五十三張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 有被小窩：細(xì)胞膜上的特化部位，此部位膜內(nèi)陷形成 一小窩，胞質(zhì)側(cè)有絨毛狀結(jié)構(gòu)覆蓋，故名 有被小窩。 有被小窩第五十四張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 膜內(nèi)陷形成 有被小窩 窩內(nèi)有大分子受體 內(nèi)表面有包被-網(wǎng)格蛋白形成的多角網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)有被小窩結(jié)合蛋白dynamin水解頸部縊縮囊泡脫離第五十五張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月網(wǎng)格蛋白第五十六張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月有被小窩的胞飲方式有兩種： 一般的胞飲作用 受體介導(dǎo)的胞吞作用 細(xì)胞外液進(jìn)入有被小窩 大分子與有被小窩內(nèi)受體結(jié)合

18、 有被小窩內(nèi)陷 無被小泡 內(nèi)體 運(yùn)輸小泡（溶酶體） 內(nèi)體性溶酶體 營(yíng)養(yǎng)物 殘?bào)w 被利用 排出第五十七張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月受體介導(dǎo)的胞吞作用的特點(diǎn)：有高度特異性（選擇性）動(dòng)畫內(nèi)吞效率高濃縮性第五十八張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月LDLLDL受體籠蛋白有被小窩有被小泡蛋白復(fù)合體 無被小泡(胞內(nèi)體早期)分選泡(胞內(nèi)體晚期)LDL與受體分離受體再循環(huán)返回膜轉(zhuǎn)運(yùn)泡溶酶體LDL分解為氨基酸膽固醇脂肪酸以LDL的運(yùn)輸為例，說明受體介導(dǎo)的胞吞作用，如圖示動(dòng)畫第五十九張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月受體介導(dǎo)的胞吞作用胞內(nèi)體的分選途徑：動(dòng)畫大部分受體返回原來質(zhì)膜結(jié)構(gòu)域部分受體進(jìn)入溶酶體而不參與循環(huán)部分