《细胞的跨膜运输》PPT课件.ppt

第五章 物质的跨膜运输,哈佛大学图书馆训言,5.学习时的苦痛是暂时的,未学到的痛苦是终生的 6.学习这件事，不是缺乏时间，而是缺乏努力。 7.幸福或许不排名次，但成功必排名次。 8.学习并不是人生的全部。但，既然连人生的一部分学习也无法征服,还能做什么呢？ 9.请享受无法回避的痛苦。,内 容,第一节 膜转运蛋白与物质的跨膜运输 第二节 离子泵和协同转运 第三节 胞吞作用与胞吐作用,第一节 膜转运蛋白与物质的跨膜运输 细胞膜对物质的运输机制: 小分子物质 大分子和颗粒物质 运输方式: 被动运输（Passive transport） 主动运输（Active transport）,一脂双层的不透性和膜转运蛋白 细胞内外的离子浓度有差别 原因：膜转运蛋白 脂双层的疏水性特征,1.脂溶性强、非极性分子 2.不带电荷的小分子 (CO2、 O2、乙醇、尿素、水)。 3.离子、葡萄糖不能通过,载体蛋白 通道蛋白,膜转运蛋白：可使带电离子和较小的有机分子被转运 根据辨别溶质的方式不同，分为： 载体蛋白（Carrier Protein）：自身构象改变 通道蛋白（Channel Protein）：贯穿膜脂双层,Carrier Protein 普遍存在的，多次跨膜的蛋白质；具有特异性；通过的构象改变，介导溶质分子的跨膜转运。 三个特点：1、具有特异性结合位点 2、转运过程有饱和动力学曲线 3、对转运物质不作任何共价修饰 例如: E.coli -半乳糖转运载体蛋白 葡萄糖载体蛋白（大多数动物细胞）,葡萄糖载体蛋白 细胞外葡萄糖浓度高于细胞内,Channel Protein 横跨膜形成亲水通道，允许适宜大小的分子和带电荷的离子顺离子梯度通过。绝大多数通道蛋白形成有选择性开关的多次跨膜通道。 离子通道蛋白：转运速度快、107个离子/秒,1000倍 没有饱和值 非连续开放而是门控的,Channel Protein 根据通道蛋白门控开关所应答的激活信号不同，分为： 配体门通道（胞外配体） 电压门通道 应力激活通道(内耳听觉毛细胞),1. 被动运输： 顺浓度梯度或电化学梯度进行的不需耗能的跨膜运输。（所有的通道蛋白+部分载体蛋白） 2. 主动运输： 逆浓度梯度或电化学梯度并伴有能量消耗的运输。(全部为载体蛋白),二被动运输与主动运输,1.1 简单扩散,也叫自由扩散（free diffusion） 特点： 沿浓度梯度（或电化学梯度）扩散； 不需要提供能量； 没有膜蛋白的协助。 某种物质对膜的通透性（P）可以根据它在油和水中的分配系数（K）及其扩散系数（D）来计算： P=KD/d d为膜的厚度。,水扩散通过人工膜的速率很低,人们推测膜上有水通道 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28KD的疏水性跨膜蛋白，称为CHIP28 2003年，Agre与离子通道的研究者Roderick MacKinnon共享诺贝尔化学奖。 人类细胞中已发现的此类蛋白至少有11种，被命名为水通道蛋白（Aquaporin，AQP），均具有选择性的让水分子通过的特性。,1.3 协助扩散,促进扩散（facilitated diffusion） 特点： 比自由扩散转运速率高； 运输速率同物质浓度成非线性关系, 饱和性; 特异性。,1.4 主动运输,主动运输的特点是： 逆浓度梯度（逆化学梯度）运输； 需要能量； 都有载体蛋白。 主动运输所需的能量来源主要有： ATP驱动的泵通过水解ATP获得能量； 协同运输中的离子梯度动力； 光驱动的泵利用光能运输物质，多见于细菌。,第二节 离子泵和协同转运,根据泵蛋白的结构和功能特性，ATP驱动泵可分为4类： P-型离子泵 V-型离子泵 转运离子 F-型离子泵 ABC超家族 主要转运小分子,一、 P-型离子泵,构成：都有2个独立的催化亚基，具有ATP结合位点；绝大多数还具有2个小的亚基,但通常起调节作用。 在转运离子过程中，至少有一个催化亚基发生磷酸化和去磷酸化反应，从而改变泵蛋白的构象。,1.1 钠钾泵（1/3的ATP）,直接作用：逆电化学梯度同时将Na泵出胞 外、K运入胞内，维持细胞内高 K低Na的离子梯度 间接效应：1.调节细胞容积,维持胞内外渗透压平衡； 2.物质吸收（葡萄糖、氨基酸的吸收） 3.维持细胞内高浓度K(蛋白合成、糖酵解) 4.产生膜电位（泵出3个钠，泵进2个钾）,1.2 Ca2-ATP酶 逆浓度将胞内Ca2转运到胞外 每转运两个Ca2的同时伴有一个Mg2的反向转运,1.3 HATP酶 质子泵(Proton pump) 逆浓度梯度主动转运 植物细胞、真菌和细菌细胞,二、 V-型离子泵和F-型质子泵,三、ABC超家族,四协同转运 一种物质的运输依赖第二种物物质同时运输,co-transport,（1）同向转运（Symport）,小肠吸收上皮：Na顺浓度梯度转运同时伴有葡萄糖或氨基酸的转运,动物细胞常通过Na驱动的Na/H反向转运的方式来转运H以调节细胞内的pH。 在不分裂的细胞内pH 为7.17.2。 受到生长因子等刺激后，细胞内的pH 由7.2提高到7.4，细胞开始生长与分裂。 在上述过程中，细胞中的H减少约40%，主要是由质膜上的Na/H交换载体来完成的。,（2）反向转运（Antiport）,五、离子跨膜转运与膜电位,膜电位 静息电位 动作电位 极化,第三节 胞吞作用与胞吐作用 蛋白质、多糖、多肽通道蛋白、载体蛋白 蛋白质、核酸、多聚糖内吞（endocytosis）、外吐（exocytosis）,一胞吞作用： 质膜的变形物质进入细胞内。,（一）吞噬作用（phagocytosis） 吞噬泡大于250 nm 是个信号触发过程 需要微丝及其结合蛋白的帮助,（二）吞饮作用（pinocytosis）,胞饮泡直径小于150 nm，溶液及其可溶性分子 是个连续发生的组成型过程 需要网格蛋白或这一类的蛋白帮助 网格蛋白：位于有被小窝与小泡的表面，为多种蛋白质，其功能是：选择或排除分子；为细胞膜凹陷提供结构支架。 接合素蛋白：识别特异的跨膜蛋白受体；有选择性的介导作用以捕获不同的类型的物质。,胆固醇的特异性摄取：,（三）受体介导的胞吞作用： 1胎儿摄取抗体（转胞吞作用） 2机体清除有害物质 3胆固醇的特异性摄取 （选择性浓缩机制）,二胞吐作用: 过程：1.形成： 大分子物质在粗面内质网中合成至高 尔基体修饰、浓缩、分选转运小泡 2.移位：移向质膜 3.入坞：接近质膜 4.融合,三质膜的循环：胞吞与胞吐相辅相成，质膜面积保持恒