膜运输12自学版 ppt课件

1、第七章第七章细胞膜与物质转运细胞膜与物质转运Transport of Cell MembraneTransport of Cell Membrane 膜允许一定物质穿过的性能称为膜的通膜允许一定物质穿过的性能称为膜的通透性透性permeabilitypermeability，其最显著的特点是，其最显著的特点是选择性。选择性通透维持着膜内外离子浓度选择性。选择性通透维持着膜内外离子浓度差和膜电位，保证了膜内外浸透压平衡，对差和膜电位，保证了膜内外浸透压平衡，对保证细胞及有机体最根本的生命活动的正常保证细胞及有机体最根本的生命活动的正常进展有极其重要的作用。进展有极其重要的作用。 细胞内外的物质交

2、换有两种方式：一是细胞内外的物质交换有两种方式：一是小分子和离子的穿膜运输；另一种是大分子小分子和离子的穿膜运输；另一种是大分子和颗粒物质的膜泡运输。和颗粒物质的膜泡运输。质膜通透性的特点质膜通透性的特点1. 1. 脂溶性越大越容易穿过膜；脂溶性越大越容易穿过膜；2. 2. 小分子比大分子易经过膜，如非极性小分子小分子比大分子易经过膜，如非极性小分子O2O2、CO2CO2、N2N2，不带电荷的极性小分子水、尿，不带电荷的极性小分子水、尿素、甘油等。分子量略大的葡萄糖那么很难素、甘油等。分子量略大的葡萄糖那么很难透过。透过。3. 3. 不带电荷的分子易透过膜；不带电荷的分子易透过膜； 非电解质非

3、电解质 弱电解质弱电解质 强电解质强电解质 4. 4. 绝大多数离子、亲水性分子绝大多数离子、亲水性分子( (如葡萄糖、核如葡萄糖、核苷酸等穿膜要依赖专注的跨膜蛋白协助。苷酸等穿膜要依赖专注的跨膜蛋白协助。 第一节第一节 穿膜运输穿膜运输membran transportmembran transport 某种物质对膜的通透性某种物质对膜的通透性P P可以根可以根据它在油和水中的分配系数据它在油和水中的分配系数K K及其分及其分散系数散系数D D来计算：来计算：P = K D / tP = K D / t，t t为膜的厚度。为膜的厚度。 简简 单单 扩扩 散散 高浓度高浓度低浓度低浓度 不耗能

4、不耗能 不需膜蛋白协助不需膜蛋白协助 离子通道分散离子通道分散Ionic channel diffusion 配体闸门通道配体闸门通道 电压闸门通道电压闸门通道 短杆菌肽短杆菌肽A A由由1515个个疏水氨基酸构成，疏水氨基酸构成，2 2分分子短杆菌肽构成一个跨子短杆菌肽构成一个跨膜通道，选择性使单价膜通道，选择性使单价阳离子如阳离子如H+H+、Na+Na+、K+K+按化学梯度经过膜。这按化学梯度经过膜。这种通道不稳定，不断构种通道不稳定，不断构成和解体。成和解体。 有些通道蛋白通常处于开放形状如钾有些通道蛋白通常处于开放形状如钾走漏通道，有些通道蛋白通常封锁，仅在特走漏通道，有些通道蛋白通常

5、封锁，仅在特定刺激下才瞬时开放、瞬时封锁，在几毫秒的定刺激下才瞬时开放、瞬时封锁，在几毫秒的时间里，一些离子、代谢物或其他溶质顺浓度时间里，一些离子、代谢物或其他溶质顺浓度梯度自在分散经过细胞膜，故又称为闸门通道梯度自在分散经过细胞膜，故又称为闸门通道gated channelgated channel。 通道蛋白通道蛋白配体 配体闸门通道配体闸门通道 ( ligand gated channel) ( ligand gated channel) 外表受体与胞外配体外表受体与胞外配体ligand)ligand)结合，引起通结合，引起通道蛋白构象变化，使道蛋白构象变化，使 门门 翻开。翻开。 A

6、CH ACH受体是由受体是由4 4种不同的亚单位组成的种不同的亚单位组成的5 5聚体蛋白质聚体蛋白质, , 亚单位经过氢键等非共价键，构成一个构造为亚单位经过氢键等非共价键，构成一个构造为22的的梅花状通道。梅花状通道。 ACH ACH受体中受体中2 2个个亚单位可结合亚单位可结合2 2分子分子ACHACH，引起通道开放，使终板膜外高浓度的引起通道开放，使终板膜外高浓度的Na+Na+内流，内流，膜内高浓度的膜内高浓度的K+K+外流，使原来存在两侧的静外流，使原来存在两侧的静息电位近于消逝，膜内外电位差接近于息电位近于消逝，膜内外电位差接近于0 0终终板电位，引起电位闸门通道开放。板电位，引起电

7、位闸门通道开放。 电位闸门通道电位闸门通道(voltage gated channel)(voltage gated channel)是是细胞内、外特异离子浓度发生变化，或某种细胞内、外特异离子浓度发生变化，或某种刺激引起膜电位变化时，其构象发生变化而刺激引起膜电位变化时，其构象发生变化而翻开通道。翻开通道。去极化膜去极化膜极化膜极化膜 在神经肌肉衔接系统，一个激动沿神经在神经肌肉衔接系统，一个激动沿神经传送并引起肌肉的收缩，整个过程在传送并引起肌肉的收缩，整个过程在1s1s内完内完成，却关系到成，却关系到4 4个不同部位的离子通道闸门按个不同部位的离子通道闸门按一定的顺序开放和封锁。一定的顺

8、序开放和封锁。 激动到达神经末梢激动到达神经末梢 去极化去极化膜电位降低膜电位降低Ca2+Ca2+急急速进入神经末梢速进入神经末梢乙酰胆碱释放乙酰胆碱释放与肌细胞膜配体闸门与肌细胞膜配体闸门通道受体结合通道受体结合闸门瞬间开放闸门瞬间开放Na+Na+大量进入肌细胞大量进入肌细胞 膜电位改动膜电位改动 膜上膜上Na+Na+闸门闸门 通道开放通道开放 Ca2+ Ca2+由肌浆网由肌浆网 进入细胞质进入细胞质 肌原纤维收缩。肌原纤维收缩。 易化分散易化分散Facilitated diffusion 自动运输自动运输Active Transport 借助于镶嵌在细胞膜上专注性很强借助于镶嵌在细胞膜上专

9、注性很强的载体蛋白，经过耗费代谢能量，将物的载体蛋白，经过耗费代谢能量，将物质从低浓度处向高浓度处的运输方式。质从低浓度处向高浓度处的运输方式。Na+-K+ATP Na+-K+ATP 酶具有载体和酶的双重作用。酶具有载体和酶的双重作用。小亚基小亚基: :为细胞膜外侧半嵌合糖蛋白为细胞膜外侧半嵌合糖蛋白, ,其作其作 用机制不详。用机制不详。大亚基：为贯穿膜全层的脂蛋白大亚基：为贯穿膜全层的脂蛋白, ,是该酶是该酶 的催化部位。的催化部位。离子梯度驱动的离子梯度驱动的 自动运输自动运输 在共运输的载体在共运输的载体蛋白上具有蛋白上具有2 2个结合个结合位点位点, , 可分别与可分别与Na+Na+

10、和葡萄糖结合和葡萄糖结合, ,当当Na+Na+顺浓度梯度进入细胞顺浓度梯度进入细胞时时, , 葡萄糖利用葡萄糖利用Na+Na+势能的驱动势能的驱动, , 随载体随载体蛋青丝生构像变化蛋青丝生构像变化, ,与与Na+Na+相伴逆浓度梯相伴逆浓度梯度进入细胞。度进入细胞。膜膜 泡泡 运运 输输Transport by Membranous VesiclesSegment 2Segment 2 一一 . 胞吞作用胞吞作用endocytosis 概念：质膜内陷构成囊泡，将胞外物质裹概念：质膜内陷构成囊泡，将胞外物质裹入细胞，并输入的过程。入细胞，并输入的过程。1.1.吞噬作用吞噬作用phagocyto

11、sisphagocytosis 指细胞摄入大的颗粒指细胞摄入大的颗粒( (如微生物或细胞碎片如微生物或细胞碎片) )进进展消化的过程。吞噬小泡展消化的过程。吞噬小泡的直径大于的直径大于250nm250nm。2.2.吞饮作用吞饮作用pinocytosispinocytosis 细胞摄入液体和小溶质细胞摄入液体和小溶质分子进展消化的过程。吞饮分子进展消化的过程。吞饮小泡的直径在小泡的直径在150nm150nm以下。以下。 3. 3.受体介导的胞吞作用受体介导的胞吞作用Receptor-mediated Receptor-mediated endocytosisendocytosis 大分子与细胞膜

12、上特异性受体结合，大分子与细胞膜上特异性受体结合，经过膜囊泡系统完成物质的传送。在这一经过膜囊泡系统完成物质的传送。在这一过程中构成特殊的衣被小泡，故又称有被过程中构成特殊的衣被小泡，故又称有被小泡运输。小泡运输。 受体介导的胞吞作用特异性强，具有受体介导的胞吞作用特异性强，具有选择性浓缩作用，可逆浓度梯度、大量、选择性浓缩作用，可逆浓度梯度、大量、较快速摄入特定分子而不带入过多胞外液较快速摄入特定分子而不带入过多胞外液体。体。笼形蛋白 外外表覆盖有毛刺状衣被构造的膜泡称为衣被小泡coated vesicle。有被小泡运输有被小泡运输 coated vesicle coated vesicle

13、 transport)transport) 有被小泡大部分有被小泡大部分来自细胞膜上特定凹来自细胞膜上特定凹陷区域陷区域有被小窝有被小窝(coated pits)(coated pits)。The structure of a clathrin coat 生化和构造分析生化和构造分析发现小泡衣被的最主发现小泡衣被的最主要蛋白质是笼蛋白要蛋白质是笼蛋白clathrinclathrin。笼蛋。笼蛋白是一种高度稳定的白是一种高度稳定的纤维状蛋白，它与另纤维状蛋白，它与另一种较小的多肽构成一种较小的多肽构成衣被的构造单位衣被的构造单位三脚蛋白复合体三脚蛋白复合体three-legged three-legged protein complexprotein complex。三脚蛋白复合体三脚蛋白复合体tree-legged protein complex 每个复合体由每个复合体由3 3个个笼蛋白分子重链笼蛋白分子重链和和3 3个较小的多肽分个较小的多肽分子轻链所组成，子轻链所组成，呈三分枝状陈列。每呈三分枝状陈列。每一分枝可分成近轴段一分枝可分成近轴段轻链和远轴段轻链和远轴段重链，两段间有重链，两段间