W05物质的跨膜运输与信号传递

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1、第五章物质的跨膜运输与信号传递一、物质跨膜运输:细胞膜是选择性透性膜，是能调节物质讲出的精密装置，其物质运输方式：（一）被动运输（passivetransport）不消耗细胞能量，运输方向是顺浓度梯度或电化学梯度。1.简单扩散：小分子物质（水、甘油、葡萄糖O2，N2）自由扩散过膜，不须膜蛋白协助。2.协助扩散：小分子及离子在膜转运蛋白协助下，增快跨膜转运速率：（1）Glucose,氨基酸、乳糖、核糖等由载体蛋白选择结合跨膜转运（2）离子通道蛋白选择性开启离子通道转运。图5-1不同物质透过人工脂双层的能力图5-2缬氨霉素的分

2、子结构图5-3短杆菌肽构成的通道图5-4各类膜转运蛋白1.ATP-泵2.离子通道3.转运器4.单向转运,5.同向转运,6.反向转运（二）主动运输（activetransport）:消耗细胞能量，运输方向是逆浓度梯度or电化学梯度。1.主动运输：靠离子泵or质子泵（钠钾泵钙泵、H+泵）直接消耗ATP运输2.协同运输：待运物质在载体蛋白上与某种离子相伴跨膜转运，是由钠钾泵（真菌、细菌的质膜中H+泵）所维持的离子浓度梯度驱动，所以是间接消耗细胞内ATP。（1）共运输：例如动物肠上皮细胞的Glucose、氨基酸需伴Na+过膜，而

3、细菌吸收乳糖是伴H+过膜。（2）反向运输：动物细胞由Na+驱动，H+反向运输出胞外，调节PH值，靠Na+——H+交换载体（三）吞排作用：胞吞作用（endocytosis）胞吐作用（exocytosis）（消耗细胞能量，大分子和颗粒物质由膜泡来跨膜运输。）1、吞噬作用，吞食大的颗粒物质2、胞饮作用，吞饮液态物质，微胞饮作用（小的膜汇向内移动来完成）。3、跨细胞转运，由胞吞和胞吐相结合，组成穿胞吞排物质转运方式。例如：母体的抗体由blood穿过上皮细胞进入乳汁，而婴儿肠上皮细胞，再将母乳中的抗体摄入blood（抗体物质由膜泡包

4、围，没有经过溶酶体作用，由一极胞吐，由另一极胞吞，所以是完整的）。（一）被动运输1、简单扩散通透性主要取决于分子的大小和极性，带电荷的离子不能简单扩散，（分子小，没有极性而易扩散）。2、协助扩散：载体蛋白质与其特定溶质分子结合转运：离子通道蛋白质对离子有选择性，按通道开启和关闭机制可分三类：电压门控型；配体门控型；压力门控制型。载体蛋白质在转运过程，不采取对物质分子的化学修饰，并有选择性，过膜就释放分子，相当于吊桥。通道蛋白相当于门。图5-5各类离子通道1.泄漏通道,2.电位门通道,3.配体门通道,4.信号门通道图5-5乙

5、酰胆碱受体图5-6钾电位门通道（二）主动运输:是逆浓度梯度or逆化学梯度的跨膜物质运输方式。一般动物细胞要因此消耗1/3的总ATP,来维持细胞内低Na+高K+离子环境，而神经细胞则要消耗2/3总ATP,这对维持细胞渗透平衡，正常细胞生命活动，保证神经冲动的传递十分必要。主动运输的工具是离子泵，典型的钠钾泵(Na+-K+泵)是由多次过膜的内在膜蛋白质构成具有ATP酶活性，其大亚基（α亚基）是催化部分（α亚基称Na+-K+ATP酶），分子量120KD，小亚基（β亚基）是tissue特异性的糖蛋白质,分子量为50KD，α亚基在细

6、胞外侧有与K+or乌本苷结合位点，其细胞内侧有与Na+和ATP结合位点。其工作模式是α亚基在膜内侧结合Na+促使ATP的水解，使α亚基Pi化，构象变化——翻转，（消耗ATP水解产生的能量），把Na+泵出细胞,同时膜外侧的K+与α-亚基结合，使其去Pi化，恢复原构象，将K+泵进细胞,每水解一个ATP分子，泵出3个Na+,泵进2个K+，钠钾泵在细胞膜上密度达103个/um3，其分子构象变化速度可达1千次/秒，所以保持K+浓度：胞内>胞外，又维持动物细胞渗透平衡，成为细胞生命活动的稳定生理微环境。图5-7钠钾泵钠钾泵在神经细胞、

7、肌细胞中特别活跃，但以乌本苷或氰化物就能抑制其活性。乌本苷为什么能抑制Na+-K+泵？　在细胞外侧α-亚基只有一个结合位点，乌本苷与K+竞争结合。为什么CN化物也能抑制Na+-K+泵？CN化物剧毒，是生物O2化抑制剂（O2化产生ATP）故不能合成ATP，则Na+-K+泵不能工作，不能维持正常的渗透平衡而使细胞大量吸水而胀裂。钙泵又称Ca2+-ATP酶,由10个跨膜α-helix构成，（主要存在质膜）（泵出）和内质网（泵入）膜上，将Ca2+跨膜转运，每消耗一个ATP转运2个Ca2+．内质网靠钙泵储存Ca2+，可调节肌细胞收缩

8、与　舒张。图5-8钙离子泵H+泵又称H+-ATP酶，植物细胞，真菌、细菌的质膜皆无钠钾泵，而以H+泵输出H+，建立跨膜以H+化学梯度，驱动外界溶质转运进细胞，例如细菌的外界摄入糖和氨基酸，主要是由H+驱动的共运输完成（H+回流）原子泵分三种：P型：真核细胞膜上溶及Pi化去Pi化；V型：动物溶酶体膜和