第五章 -物质的跨膜运输.ppt

第五章物质的跨膜运输,膜转运蛋白与物质的跨膜运输离子泵与协同转运胞吞作用与胞吐作用,1,2,3,物质的跨膜运输,第一节膜转运蛋白与物质的跨膜运输,被动运输(passivetransport)主动运输(activetransport)胞吞作用(endocytosis)胞吐作用(exocytosis),物质的跨膜运输是细胞维持正常生命活动的基础之一。,一、膜转运蛋白,载体蛋白,膜转运蛋白,通道蛋白,1.载体蛋白及其功能,载体蛋白（carrierproteins）：存在于细胞膜上的一种具有特异性传导功能的蛋白质，它能与特定的溶质分子结合，通过一系列构象改变介导溶质分子的跨膜转运。,作用：介导顺浓度或电化学梯度的运输,2.通道蛋白及其功能,通道蛋白（channelproteins）：存在于细胞膜上的一种跨膜蛋白质，其跨膜部分形成亲水性的通道，当这些孔道开放时允许适宜大小的分子和带电荷的离子通过，通道蛋白所介导的被动运输不需要与溶质分子结合。,特征：离子选择性、门控,离子选择性和门控,通道蛋白的门控,Fig.三种类型的门控离子通道示意图,水通道？,二、被动运输与主动运输,一、被动运输(passivetransport),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(simplediffusion)、协助扩散(facilitateddiffusion)；简单扩散与协助扩散的比较；,被动运输：指通过简单扩散或协助扩散实现物质由高浓度向低浓度方向的跨膜运输。转运的动力来自于物质的浓度梯度，勿需细胞提供能量。,简单扩散：疏水的小分子或小的不带电荷的极性分子在以简单扩散的方式跨膜转运中，不需要细胞提供能量，也没有膜蛋白的协助。,通透性主要取决分子的大小和分子的极性。,协助扩散：是各种极性分子和无机离子，如糖、氨基酸、核苷酸以及细胞代谢物等顺其浓度梯度或电化学梯度减小方向的跨膜运输，不需细胞提供能量，但,在协助扩散中，特异的膜蛋白“协助”物质转运使其转运速率增加，转运特异性增强。,Fig.简单扩散与协助扩散的比较,（1）转运速率高（2）存在最大转运速率(Vmax),因此可用KM值衡量某种物质的转运速率。（3）KM值反应转运的特异性。（4）细胞膜上存在转运蛋白，负责无机离子和水溶性有机小分子的跨膜转运。,协助扩散的特征,二、主动运输(activetransport),由ATP直接提供能量的主动运输；协同运输(cotransport)；物质的跨膜转运与膜电位。,特点：运输方向、能量消耗、膜转运蛋白；被动与主动运输的比较；类型：三种基本类型；,钠钾泵：结构与机制钙泵：Ca2+-ATP酶质子泵：P-型质子泵、V-型质子泵、H+-ATP酶,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,主动运输：由载体蛋白所介导的物质逆浓度梯度或电化学梯度由浓度低的一侧向浓度高的一侧所进行的一种跨膜转运方式，需要与某种释放能量的过程相偶联。,主动运输与被动运输的比较,第二节离子泵与协同转运,Fig.Na+-K+泵的结构与工作模式示意图,（一）由ATP直接提供能量的主动运输钠钾泵,Fig.Na+-K+泵的工作模式示意图,工作原理：,Fig.Ca2+泵的结构与工作模式示意图,（二）由ATP直接提供能量的主动运输钙泵和质子泵,质子泵,功能：建立H+电化学梯度，驱动转运溶质进入细胞,种类,（1）P型质子泵：结构与Na+-K+泵和Ca2+泵结构类似，在转运H的过程中涉及磷酸化和去磷酸化，存在于真核细胞的细胞膜上。（2）V型质子泵：在转运H的过程中不磷酸化中间体，存在于动物细胞溶酶体膜和植物细胞液泡膜上，其功能是维持细胞质基质中性pH和细胞器内的酸性。（3）H+-ATP酶:存在于线粒体膜、植物类囊体膜机多数细菌质膜上，以相反的方式发挥生理作用H+顺浓度梯度运动，释放能量与合成ATP偶联起来：,线粒体磷酸化叶绿体光合磷酸化,（三）协同运输cotransport,定义：是一类由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。,特点：运输方向、跨膜动力、能量消耗,类型（根据运输方向与离子顺电化学梯度的转移方向）：,同向运输（symport）：物质运输方向与离子转移方向相同对向运输（antiport）：物质运输方向与离子转移方向相反,同向转运反向转运,同向转运（symport）,Fig.小肠上皮细胞吸收葡萄糖(Glc)示意图：葡萄糖分子通过Na+驱动的供运输方式进入上皮细胞；再经载体介导的协助扩散方式进入血液；Na+-K+泵消耗ATP维持Na+的电化学梯度。,第三节胞吞作用(endocytosis)与胞吐作用(exocytosis),作用：完成大分子与颗粒性物质的跨膜运输，又称膜泡运输或批量运输(bulktransport)，属于主动运输。胞吞作用胞吐作用,Fig.膜泡运输过程中有不同蛋白质参与,胞吞作用,胞饮作用(pinocytosis)与吞噬作用(phagocytosis),受体介导的内吞作用及包被的组装胞内体(endosome)及其分选作用,胞饮作用与吞噬作用主要有三点区别,Fig.通过网格蛋白有被小泡介导的选择性运输示意图,胞吞泡形成的机制,受体介导的胞吞作用,选择浓缩机制（selectiveconcentratingmechanism）,Fig.LDL的受体介导的胞吞作用,胞吐作用,胞吐作用：将细胞内的分泌泡或其它某些膜泡中的物质通过细胞质膜运出细胞的过程。,组成型胞吐途径（constit