物质的跨膜运输与信号转递教学

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1、第五章物质的跨膜运输与信号转递物质的跨膜运输第一节物质的跨膜运输一、被动运输（passivetransport）（一）简单扩散simplediffusion（二）协助扩散facilitateddiffusion二、主动运输（activetransport）ATP直接供能ATP间接提供能量光能驱动三、胞吞与胞吐作用定义：是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转运。转运的动力来自物质的浓度梯度，不需要细胞提供代谢能量。特点：运输方向、跨膜动力、能量消耗类型：简单扩散、协助扩散一、被动运输（passivetransport）FIG.人工脂双层膜对不同分子

2、的相对透性（一）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的扩散方式跨膜转运中，不需要细胞提供能量，也没有膜蛋白的协助，因此称为简单扩散（simplediffusion)（二）协助扩散facilitateddiffusion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浓度梯度或电化学梯度减小方向的跨膜转运，该过程不需要细胞提供能量，但需要特异的膜蛋白“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

3、异性（红细胞质膜D构型葡萄糖KM为1.5mmol/L，L构型葡萄糖KM大于3000mmol/L。（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

4、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电压门控(voltage-gatedchannel)配体门控通道(ligand-gatedchannel)压力激活通道(stress-activatedchannel)离子通道Fig.三种类型的门控离子通道示意图水通道？二、主动运输（activetransport）定义：是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高浓度的一侧进行跨膜转运的方式。特点：运输方向、跨膜动力、能量消耗类型（根据能量来源）：ATP直接供能、ATP间接提供能量

5、、光能驱动Fig.驱动主动运输的三种类型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ATP催化位点βα结构：α（MW=120,000Da）+β（MW=50000Da）Na+-K+泵功能：维持细胞内低Na+高K+的离子环境存在：一切动物细胞的细胞膜上，植物细胞、真菌、细菌上没有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——钙泵和质子泵结构：与Na+-K+泵的α亚基同源，MW=100,000Da，10个α螺旋Ca2+泵功能：在肌质网内储存Ca2+调

6、节肌细胞的收缩与舒张工作原理：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

7、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）：共运输（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。共运输对向运输共运输（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。主动运输与被动运输的比较运输方向跨