第五章 物质的跨膜运输ppt课件.ppt

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1、第五章物质的跨膜运输一、质膜物质运输概述细胞质膜不仅仅作为物质出入细胞的障碍，还要具有控制分子和离子通过的能力(图3-45)。换句话说，细胞质膜必须具有选择性地进行物质跨膜运输、调节细胞内外物质和离子的平衡及渗透压平衡的能力。图3-45物质的跨膜运输■物质运输的范畴**细胞进行的物质运输有三种不同的范畴:●细胞运输(cellulartransport)这种运输主要是细胞与环境间的物质交换;●胞内运输(intracellulartransport)是真核生物细胞内膜结合细胞器与细胞内环境进行的物质交换;●转细胞运输(transcellula

2、rtransport)这种运输是物质穿越细胞的运输。这种运输不仅仅是物质进出细胞，而是从细胞的一侧进入，从另一侧出去，实际上是穿越细胞的运输。如植物的根部细胞负责吸收水份和矿物盐，然后将它们运输到其他组织即是这种运输。二、物质输入细胞的二种方式活细胞内外的离子浓度是明显不同的。溶质分子可通过二种不同的方式跨膜运输到细胞内(图3-47)：取决于一套特殊的膜转运蛋白的活性；取决于质膜本身的脂双层所具有的疏水性特性。图3-47物质跨膜运输的二种基本机制图中用较大号字母表示溶液的高浓度。(a)通过脂双层的简单扩散；(b)通过膜整合蛋白形成的水性通

3、道进行的被动运输;(c)通过同膜蛋白的结合进行的帮助扩散，也同(a)和(b)一样，只能从高浓度向低浓度运输;(d)通过载体介导的主动运输，这种载体主要是酶，能够催化物质从低浓度向高浓度运输。一）、载体蛋白及其功能载体蛋白为多次跨膜蛋白，能与特定的溶质分子结合，通过改变构象介导物质跨膜转运。载体蛋白既可转运被动运输，也可以介导逆浓度梯度或电化学梯度的主动运输。载体蛋白又称通透酶，具有酶的部分特性二）、通道蛋白极其功能通道蛋白形成跨膜的离子选择通道，允许适当大小的离子顺浓度梯度通过，故又称离子通道。通道蛋白只能介导顺浓度梯度的被动运输。对离子

4、的选择性依赖于离子通道的直径和形状。离子通道具有三个明显的特征：1）可高效转运离子；2）没有饱和值；3）并非连续性开放而是门控的。三膜运输蛋白(membranetransportprotein)**无论是被动还是主动运输，都有膜蛋白的参与，这些蛋白被称为膜运输蛋白。●膜运输蛋白的鉴定细胞膜上有很多蛋白，如何鉴定膜运输蛋白?目前有两种鉴定方法(图3-48)，一种是亲和标记法(affinitylabeling)，另一种是膜重建(membranereconstitution)。图3-48鉴定膜运输蛋白的两种方法上:亲和标记法，在此法中常常用到特

5、异的运输系统的抑制剂。下:膜重建法。一）、被动运输(passivetransport)■扩散与渗透细胞质膜具有两个基本的特性∶允许小分子物质通过扩散穿过细胞质膜，也可以让水通过渗透进出细胞质膜。但是扩散和渗透是两个不同的概念(图3-51)。●扩散(diffusion)是指物质沿着浓度梯度从半透性膜浓度高的一侧向低浓度一侧移动的过程，通常把这种过程称为简单扩散。●渗透(osmosis)的含义则是指水分子以及溶剂通过半透性膜的扩散。四、被动运输与主动运输图3-51简单扩散和渗透的比较正是根据水与水中溶质在膜通透性上的差别，才将膜称为半透性(s

6、emipermeable)。当两种不同浓度的溶液被半透性的膜脂分隔开后，高溶质浓度的一侧是高渗的(hypertonic)，而低溶质一侧则是低渗的(hypoosmotic)。若两侧的溶质浓度相等，则称为等渗(iso-osmotic)。如何根据细胞的渗透现象解释植物细胞的质壁分离(plasmolysis)?1、简单扩散也叫自由扩散（freediffusion）：①沿浓度梯度（或电化学梯度）扩散；②不需要提供能量；③没有膜蛋白协助。通透性P=KD/t，K为分配系数，D为扩散系数，t为膜的厚度。非电解质通过扩散跨过细胞质膜必须具备两个条件:第一，

7、该物质在细胞外的浓度很高;第二，细胞质膜必须对这种物质具有通透性。膜对某种溶质具有透性，必须满足两个条件之一：(1)这种物质能够直接穿过脂双层，(2)膜中有可允许该溶质通过的跨膜孔道。简单扩散的限制因素是物质的脂溶性、分子大小和带电性。●脂溶性:脂溶性越强，通过脂双层膜的速率越快(图3-52)。图3-52溶质的脂溶性与通过细胞膜能力的关系●相对分子质量:相对分子质量小，脂溶性高的分子才能快速扩散。根据实验结果，推测质膜的通透性孔径不会大于0.5～1.0nm，能够扩散的最小分子是水分子。●物质的带电性:一般说来，气体分子（如O2、CO2、N

8、2）、小的不带电的极性分子(如尿素、乙醇)、脂溶性的分子等易通过质膜，大的不带电的极性分子（如葡萄糖）和各种带电的极性分子都难以通过质膜(图3-53)。为什么所有带电荷的分子(离子)，不管它多