物質的跨膜運輸

關于物質的跨膜運輸課件1第1頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月2

第一節(jié)膜轉運蛋白與物質的跨膜運輸

一、膜轉運蛋白◆載體蛋白（carrierproteins）◆通道蛋白(Channelproteins）第2頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月3◆載體蛋白(Carrierproteins)◆概念:

細胞膜上具特異性的跨膜運輸蛋白◆特點:

特異性；多次跨膜；具通透酶（permease）性質；載體蛋白既參與被動的物質運輸，也參與主動的物質運輸

很多方面與酶催化反應相似第3頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月4目前發(fā)現的通道蛋白已有50多種，主要是離子通道(ionchannels)。具有離子選擇性，轉運速率高，只介導被動運輸

通道蛋白又叫門通道(gatedchannels)，是通道蛋白進行的間斷開放通道。圖◆通道蛋白(Channelproteins）第4頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月5Typicalgatedchannels

電壓門通道配體門通道壓力激活型通道第5頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月6■配體門通道（Ligand-gatedchannels）

■電位門通道（Voltage-gatedchannels）

■壓力門通道（Stretch-gatedchannels)

這種通道的打開受一種力的作用，聽覺毛狀細胞的離子通道就是一例。聲音的振動推開脅迫激活通道，允許離子進入毛狀細胞，這樣建立起一種電信號，并且從毛狀細胞傳遞到聽覺神經，然后傳遞到腦。圖第6頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月7第7頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月8二、物質的被動跨膜運輸◆順濃度梯度◆動力來自物質的濃度梯度,不消耗ATP◆根據需不需要膜蛋白的幫助,被動運輸又可分為:

簡單擴散協(xié)助擴散第8頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月9簡單擴散

(SimpleDiffusion)物質從濃度高的地方向濃度低的地方移動的一個自發(fā)過程,這種運動最終會使兩處的濃度達到平衡.它不要膜蛋白的幫助,也不消耗ATP,僅靠膜兩側保持一定的濃度差,通過通透發(fā)生的物質運輸。第9頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月10簡單擴散的跨膜運輸限制因素■大小：

質膜的通透性孔徑不會大于0.5-1.0nm，能夠擴散的最小分子是水分子。■極性∶

極性物質通常同水結合形成一個水合的外殼，這不僅增加了它們的分子體積，同時也大大降低了脂溶性。第10頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月11◆水分子不溶于脂,并具有極性,理應不能自由通過質膜,但實際卻是很容易通過膜。原因是？

第11頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月12協(xié)助擴散◆又稱:促進擴散誰促進？----膜載體蛋白如何促進？-----構象的改變

與主動運輸的差別:與簡單擴散的差別:

圖第12頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月13第13頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月14◆協(xié)助擴散的特點：轉運速度快，要比自由擴散快幾個數量級；

自由擴散的速率與溶質的濃度成正比，而膜蛋白促進的運輸呈拋物線，有最大值；

具有特異性（親和特異性）

細胞膜上存在載體蛋白。第14頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月15三、主動運輸概念：是由載體蛋白介導的物質逆濃度梯度或電化學梯度進行的跨膜運輸主動運輸的特點：膜載體蛋白、運輸方向、跨膜動力、能量消耗第15頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月16主動運輸的三種基本類型協(xié)同運輸ATP驅動泵光驅動泵方向！第16頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月17第二節(jié)離子泵和協(xié)同運輸離子泵Na+-K+泵：大多數動物細胞的質膜Ca2+泵：真核細胞的質膜P-型H+泵：植物、真菌和某些細菌的質膜V-型H+泵：動物細胞的溶酶體膜、植物細胞的液泡膜F-型H+泵：細菌質膜、線粒體和葉綠體膜細菌視紫菌素：某些細菌的質膜

協(xié)同運輸Na+-驅動的葡萄糖泵（同向轉運）：腎和腸細胞的表面質膜Na+-H+交換泵（反向轉運）：動物細胞的質膜膜第17頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月18

離子泵◆Na+-K+pump,Na+-K+ATPase

●又稱Na+泵或Na+/K+交換泵，或Na+-K+ATP酶；

●Na+-K+ATPase是由兩個大亞基(α亞基)和兩個小亞基(β亞基)組成；

第18頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月19鈉-鉀泵的結構●α亞基是跨膜蛋白，在細胞質面有ATP結合位點，細胞外側有烏本苷(ouabain)結合位點，它可抑制該泵活性;●在α亞基上有Na+和K+結合位點。第19頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月20鈉-鉀泵工作原理：作用：維持細胞內一定的Na+/K+濃度和滲透壓；該濃度梯度為葡萄糖協(xié)同運輸提供驅動力；有助于建立膜電位。消耗1個ATP，輸出3個Na+，輸入2個K+第20頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月21◆Ca2+pump,Ca2+ATPase●TheCa2+-ATPasepresentinboththeplasmamembraneandthemembranesoftheendoplasmicreticulum.第21頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月22StructureofCa2+ATPase第22頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月23類似于Na+-K+

泵，在細胞質面有同Ca2+結合的位點，一次可以結合兩個Ca2+，Ca2+結合后使酶激活，并結合上一個ATP，伴隨著ATP的水解，酶被磷酸化，Ca2+泵構型發(fā)生改變，結合的Ca2+轉到細胞外側被釋放，此時酶發(fā)生去磷酸化，構型恢復到原始的靜息狀態(tài)。Ca2+

泵的工作原理：第23頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月24◆質子泵：轉運H+三種類型：●

P-typeATPase，存在于真核細胞的細胞膜上；涉及磷酸化和去磷酸化（phosphorylation）第24頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月25●

V-typepumps▲

不涉及物質的磷酸化▲

存在于動物細胞的溶酶體膜或植物細胞的液泡膜上；▲

功能:將細胞質基質內H+的泵進細胞器,以維持細胞質基質中性PH和細胞器酸性PH+；第25頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月26●

F-typeATPases:存在于線粒體內膜、植物內囊體膜和多數細菌質膜上,運輸方式是順著H+濃度梯度運動,將釋放的能量同ATP合成偶聯起來第26頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月27協(xié)同運輸(Cotransport)◆協(xié)同運輸

又稱偶聯運輸。這種運輸需要先建立電化學（離子）梯度(Iongradients)，在動物細胞主要是靠Na+泵、在植物細胞則是由H+泵完成的?！魠f(xié)同運輸的方向分為：●同向協(xié)同(symport)：

動物細胞的葡萄糖和氨基酸就是與Na+

同向協(xié)同運輸。協(xié)同(●反向antiport)：

如

H+與Na+的反向協(xié)同。第27頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月28協(xié)同運輸的方向第28頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月29第29頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月30Cotransport第30頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月31動物、植物細胞主動運輸的比較第31頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月32動物細胞

和植物細胞主動運輸的比較◆動物細胞質膜上有Na+-K+ATPase，并通過對Na+、K+

的運輸建立細胞的電化學梯度；◆植物細胞質膜中沒有Na+-K+ATPase，代之的是H+-ATP酶，并通過對H+的運輸建立細胞的電化學梯度(細菌、真菌也是如此)；◆在動物細胞溶酶體膜和植物細胞的液泡膜上都有H+-ATP酶，它們作用都一樣，保持這些細胞器的酸性。第32頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月33第三節(jié).胞吞作用與胞吐作用作用：

完成大分子與顆粒性物質的跨膜運輸，以維持正常的代謝活動。又稱膜泡運輸或批量運輸（bulktransport）。屬于主動運輸。概念：胞吞作用：通過細胞膜內陷形成囊泡，將外界物質裹進并輸入細胞的過程。胞吐作用：將細胞內含待分泌物的被膜小泡，通過細胞質膜運出細胞的過程。第33頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月34一、胞吞作用●胞飲作用（pinocytosis）●吞噬作用（phagocytosis）特

征

內吞泡的大小

轉運方式

內吞泡形成機制

胞飲作用

吞噬作用

小于150nm

大于250nm

連續(xù)發(fā)生的過程

需受體介導的

信號觸發(fā)過程

需要網格蛋白形成包被

及接合素蛋白連接

需要微絲及其結合蛋白的參與

主要有三點區(qū)別：第34頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月35吞噬作用第35頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月36胞飲作用第36頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月37◆配體(Ligand)

Ⅰ.營養(yǎng)物、Ⅱ.有害物質

Ⅲ.免疫物質、Ⅳ.信號物質◆胞吞過程配體與受體結合→有被小窩→有被小泡→初級胞內體→次級胞內體→溶酶體。圖二、受體介導的胞吞作用第37頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月38

通過網格蛋白有被小泡介導的選擇性運輸示意圖胞吞泡形成的機制第38頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月39受體介導的胞吞過程第39頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月40◆胞吞過程中受體與配體的命運●受體:再循環(huán)到質膜，再利用；被降解●配體：被降解；再循環(huán)，被運出細胞第40頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月41三、胞吐作用

◆

組成型的外排途徑（constitutiveexocytosispathway） 所有真核細胞連續(xù)分泌過程用于質膜更新（膜脂、膜蛋白)、胞外基質組分、營養(yǎng)或信號分子途徑：除某些有特殊標志的駐留蛋白和調節(jié)的分泌泡外,其余蛋白的轉運途徑：粗面內質網→高爾基體→分泌泡→細胞表面

◆調節(jié)型外排途徑（regulatedexocytosispathway） 特化的分泌細胞 儲存——刺激——釋放 產生的分泌物（如激素、粘液或消化酶）具有共同的分選機制，分選信號存在于蛋白本身，分選主要由高爾基體TGN上的受體類蛋白來決定

第41頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月42細胞生物學教學、科研圖片資料庫