生物化学膜结构与物质转运3ppt课件

1、14. 4. 跨膜转运跨膜转运4.1 4.1 物质经过细胞膜的传送方式物质经过细胞膜的传送方式4.1.1 4.1.1 被动传送被动传送(passive transport)(passive transport) 高浓度高浓度 低浓度低浓度 传送 顺浓度差 不耗能 简单分散简单分散被动传送被动传送 促进分散促进分散被动传送被动传送自动转运自动转运24.1.1.1 4.1.1.1 简单分散简单分散simple diffusionsimple diffusion 高浓度高浓度 低浓度低浓度 顺浓度差、被顺浓度差、被动、不耗能动、不耗能 非极性或极性较小的分非极性或极性较小的分子子 H20H20、CO

2、2CO2、O2O2、乙醇、尿素等、乙醇、尿素等分散速度：分散速度： 取决于膜两侧物质的浓度差、分子大小和取决于膜两侧物质的浓度差、分子大小和脂溶性高低等。脂溶性高低等。 分散分散34.1.1.2 4.1.1.2 促进分散促进分散( (又称易化分散，又称易化分散，facilitated diffusion)facilitated diffusion) 高浓度高浓度 低浓度低浓度 顺浓度差、顺浓度差、不耗能不耗能传送蛋白传送蛋白水溶性分子水溶性分子GlcGlc、aa.aa.各种离子无机离子各种离子无机离子 载体蛋白载体蛋白(carrier protein)传送蛋白传送蛋白 离子通道蛋白离子通道蛋白

3、(channel protein)41 1 载体蛋白传送载体蛋白传送2 2通道蛋白通道蛋白( (离子通离子通道道) ) 无饱和性，其分散无饱和性，其分散速度比载体蛋白更快。速度比载体蛋白更快。 传送速度：传送速度： 取决于两侧物质的浓度差，比取决于两侧物质的浓度差，比简单分散快，但可以到达饱和。简单分散快，但可以到达饱和。 促进促进促进54.1.2 4.1.2 自动转运自动转运(active transport)(active transport)低浓度低浓度 高浓度逆浓度差、自动、耗高浓度逆浓度差、自动、耗能、速度快能、速度快 载体蛋白离子泵离子泵Na-K-ATPase (Na泵泵) Ca2

4、+-ATPase (Ca2+泵泵)膜外侧膜外侧膜内侧膜内侧6Simple diffusionFacilitateddiffusionIon pump7 简单分散简单分散 被动转运被动转运 载体蛋白载体蛋白 促进分散促进分散 通道蛋白通道蛋白 离子通道离子通道 自动转运自动转运 离子泵离子泵物质跨膜物质跨膜传送方式传送方式84.2 4.2 跨膜转运机理载体蛋白、通道蛋白、离跨膜转运机理载体蛋白、通道蛋白、离子泵子泵4.2.1 4.2.1 载体蛋白载体蛋白 胰岛素胰岛素, 或肌肉收缩或肌肉收缩 促进载体蛋白的转运速率促进载体蛋白的转运速率 肌肉、脂肪细胞对葡萄糖的载体转运促进分散9 肝细胞对葡萄糖

5、的载体转运促进分散10 肠粘膜细胞对葡萄糖的自动转运114.2.2 4.2.2 通道蛋白通道蛋白 配体控制通道配体控制通道LGCLGC 通道的开启与封锁受配体通道的开启与封锁受配体(Ach(Ach、GABAGABA等等) )调调控控; ;(2) (2) 电压控制通道电压控制通道(VGC)(VGC) 通道的开启与封锁受膜电位变化的通道的开启与封锁受膜电位变化的影响影响; ;(3) (3) 离子控制通道离子控制通道(IGC)(IGC) 通道的开启与封锁受某些特殊离子通道的开启与封锁受某些特殊离子浓度变化的影响浓度变化的影响. .12 从神经激动刺激肌纤维收缩，整个反响1秒内完成， 至少包括4个闸门

6、通道的相继开启与封锁： 1电压控制Ca2+通道 2Ach 配体控制通道 3电压控制Na+通道 4肌浆网上的Ca2+通道4.2.2.1 4.2.2.1 配体控制通道配体控制通道烟碱型乙酰胆碱受体烟碱型乙酰胆碱受体N-AchRN-AchR Brisson and Unwin Brisson and Unwin 1985 1985年年 ： N-AchR N-AchR是由是由、 四型四型亚基构成的五聚体。亚基构成的五聚体。1516174.2.2.2 4.2.2.2 电压控制通道电压控制通道 Na+ Na+、K+K+、Ca2+Ca2+通道通道 有以下共性：有以下共性： 均由均由、 等多个亚基构成的寡聚等

7、多个亚基构成的寡聚体糖蛋白。体糖蛋白。 其中其中 大亚基构造类似，在膜中构成大亚基构造类似，在膜中构成4 4个跨个跨膜区，每个跨膜区有膜区，每个跨膜区有6 6个呈个呈螺旋方式的跨膜肽螺旋方式的跨膜肽段段S1 S1 S6 S618电压控制的电压控制的Na+、K+、Ca2+通道的共性构通道的共性构造造静息形状下，静息形状下，S4S4区区Arg+/Lys+Arg+/Lys+与跨膜肽链上与跨膜肽链上aa-aa-发生相互作用，发生相互作用，封锁离子通道封锁离子通道; ;去极化时，去极化时， S4 S4区区Arg+/Lys+Arg+/Lys+发生位移，开启离子通道。发生位移，开启离子通道。 H5/P区：离

8、子通道孔；区：离子通道孔；药物、毒素作用部位药物、毒素作用部位 S4： 电压感受器电压感受器194.2.3 4.2.3 离子泵离子泵ion pumpion pump 低低 高高 耗能、耗能、自动自动 4.2.3.1 4.2.3.1 钠钾泵钠钾泵 Na+-K+ - ATPase Na+-K+ - ATPase 由由2、2亚基构成四聚体，属于亚基构成四聚体，属于 横跨细胞膜的横跨细胞膜的 糖蛋白糖蛋白载体蛋白载体蛋白传送离子传送离子2 亚基功能亚基功能2亚基定位亚基定位 (E2)磷酸化的亲钾磷酸化的亲钾构象构象 非磷酸化的亲钠构象非磷酸化的亲钠构象 (E1)ATPADP膜外侧膜外侧膜内侧膜内侧Mg

9、2+H2OH2OPi21E1-非磷酸化的亲钠型非磷酸化的亲钠型E2-磷酸化的亲钾型磷酸化的亲钾型22 Na+-K+-ATPase活性测定设计根本思绪 ATP ADP + Pi (总酶活性) Na+-K+ - ATPase Mg2+ - ATPase ATP ADP + Pi ( ATP ADP + Pi (剩余酶活性剩余酶活性) ) Na+-K+ - ATPase 活性 Na+-K+ - ATPaseMg2+ - ATPase 乌本苷乌本苷234.2.3.2 4.2.3.2 钙泵钙泵(Ca2+ - (Ca2+ - ATPase)ATPase) 钙泵与钙泵与Ca2+结合结合 钙泵发生磷酸化修饰而

10、变构钙泵发生磷酸化修饰而变构 将将Ca2+泵回肌桨网泵回肌桨网内内Ca2+库再充盈库再充盈 ，同时胞浆内，同时胞浆内Ca2+浓度下降浓度下降 肌肉松弛。肌肉松弛。 肌纤维收缩肌纤维收缩 兴奋过后兴奋过后24 三类膜转运蛋白作用机制的异同点 载体蛋白载体蛋白 通道蛋白通道蛋白 离子泵离子泵 高高低低 高高低低 低低高高 被动转运被动转运 被动转运被动转运 自自动转运动转运 不耗能不耗能 不耗不耗能能 耗能耗能 速度快速度快 速度更快速度更快 速速度快度快 有饱和性有饱和性 无饱和性无饱和性 肌肉、脂肪细胞肌肉、脂肪细胞 神经肌肉接头处神经肌肉接头处 细细胞膜上的胞膜上的 葡萄糖载体蛋白葡萄糖载体

11、蛋白 N-AchR N-AchR Na+-K+-ATPaseNa+-K+-ATPase 载体蛋白变构载体蛋白变构 通道通道开启或封锁开启或封锁 磷酸化的亲磷酸化的亲K+K+型型 非磷酸化的亲非磷酸化的亲Na+Na+型型254.2.4 4.2.4 基团转位基团转位(group translocation)(group translocation)磷酸烯醇式丙酮酸转磷酸化酶传送系统磷酸烯醇式丙酮酸转磷酸化酶传送系统(S.Rosman) 糖外糖外 P-Pr P-Pr 丙酮酸丙酮酸 酶酶、AA、B B 酶酶 糖内糖内P H-Pr P H-Pr 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸27 基团转位基团转位 脑内缺乏谷氨酰转肽酶，易导致神经系统功能妨碍。脑内缺乏谷氨酰转肽酶，易导致神经系统功能妨碍。284.2.5 4.2.5 膜动运输膜动运输membrane moving membrane moving traffictraffic 经过膜的变形运动来运输大分子抗原、经过膜的变形运动来运输大分子抗原、蛋白质、颗粒等物质。蛋白质、颗粒等物质。 固有固有/组成性分泌途径组成性分泌途径 胞吐胞吐(exocytosis)膜动运输膜动运输 调理性分泌途径调理性分泌途径 吞噬作用吞噬作用phagocytosis 胞吞胞吞(endocytosis) 吞饮作用吞