《跨膜转运》PPT课件

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1、5要点1.跨膜运输的原则;2.被动运输与主动运输;3.两种主要的跨膜运输蛋白：载体蛋白与通道蛋白;4.离子转运系统;5.胞吞与胞吐:细胞对大分子及颗粒物质的吸收。物质的跨膜运动1.跨膜运输的原则质膜是选择性的渗透屏障。它允许物质通过跨膜运动而交换或被分离。人工脂双层对不同分子的相对通透性。小分子溶质在水中形成的氢键越少越容易通过脂双层膜。B.蛋白质-自由脂双层对离子是高度不通透的。小分子通过脂双层膜的扩散若不带电的溶质分子足够小，它们可依照其浓度梯度通过简单扩散方式直接通过脂双层膜。若存在着相应的载体蛋白，大多数溶质均可通过膜

2、屏障。被动运输的溶质依赖浓度梯度直接运输。主动运输需要载体蛋白介导逆浓度梯度转运溶质，并需要耗能。被动运输中不同溶质分子通过人工脂双层膜的渗透系数（cm/sec）溶质跨膜运动的速率直接取决于其在膜两侧的浓度差。浓度差（mol/cm3）乘以渗透系数(cm/sec)就是每秒钟每平方厘米溶质的运输速率。扩散是溶质自发的由高浓度区域向低浓度区域的运动。非电解质扩散过程中的自由能变化依赖于浓度梯度。电解质在扩散过程中的自由能变化依赖于电化学梯度。C.溶质运动的热力学D.真核细胞中的运输过程2.被动运输与主动运输A.两种运输形式的比较扩散

3、简单扩散协助扩散主动运输特性熵值增减（熵的效率）简单扩散与协助扩散动力学过程的比较。B.两类运输蛋白载体蛋白负责被动与主动运输介导运输的三种载体。本图显示了单向运输、同向协同与反向协同运输的三种载体蛋白。载体蛋白在膜的一侧结合一个或数个溶质分子经历构象改变，然后将溶质运输到膜的另一侧。载体蛋白，例如红细胞质膜上的葡萄糖运载蛋白(GluT1)，改变构象以协助葡萄糖的运输。协助扩散:蛋白质介导的运动，沿浓度梯度进行绝大多数通道蛋白是离子通道，依赖于离子通道的打开与关闭方式，分三种类型。乙酰胆碱受体的结构模型3.主动运输:载体蛋白介

4、导的逆浓度梯度的运动A.该过程在两个主要方面不同于协助扩散主动运输维持了钾、钠、钙以及其他离子的跨膜梯度；它是逆浓度梯度或电化学梯度的溶质运动;主动运输时溶质的移动与ATP水解相偶联，即主动运输需要能量输入。B.细胞中三种主动运输的形式一种溶质的逆浓度梯度运输伴随另一种溶质的顺浓度梯度运输（间接主动运输）逆浓度梯度运输伴随ATP的水解（直接主动运输）。在细菌中,逆浓度梯度运输与光能利用相偶联（光驱动）。协同运输ATP驱动泵光驱动泵C.直接主动运输有四种转运ATP酶（泵）四种ATP能量的转运蛋白：磷酸化作用的“P”型泵。转运物质

5、时形成磷酸化的中间体。F型和V型泵。ABC(ATP结合结构域)超家族，从细菌到人类细胞均有。两种跨膜结构域(T)和两种胞浆ATP结合结构(A)Na+-K+ATP酶---与ATP水解相偶联的主动运输。TheNa+-K+ATP酶需要胞外的K+,胞内的Na+和ATP，可被乌本苷抑制.每分子ATP水解时，以3:2比率泵出/入Na+和K+。Na+-K+ATP酶是P-型离子泵。因ATP酶在泵周期过程中可顺序磷酸化和去磷酸化。Na+-K+ATP酶仅在动物细胞中存在。Na+/K+ATP酶的主动运输用来维持质膜的电化学梯度，以便维持细胞的可兴奋

6、性。Na+/K+泵用来保持渗透平衡和稳定细胞体积。Na+/K+泵的生物学功能形成磷酸化的蛋白质中间体——P-型泵。其他的P-型泵:如H+与Ca2+ATP酶，以及H+/K+ATP酶植物细胞有H+转运的质子泵。这类质子泵在次级溶质转运、胞内pH值控制,植物细胞生长细胞壁形成过程中的成酸性控制等方面有关键作用。Ca2+泵:Ca2+-ATP酶存在于质膜与ER膜上。Ca2+泵的功能是将胞浆中的Ca2+主动运输到细胞外或ER腔内，以降低胞浆内的Ca2+浓度。H+/K+ATP酶(胃上皮细胞中):可分泌高浓度的酸到胃腔中(达到0.16NHCl

7、)。V-型泵:利用ATP的能量但不形成磷酸化的中间体。囊泡(V型)泵将H+跨膜运入/运出囊泡或细胞器膜。它们存在于溶酶体、分泌泡、植物细胞液泡中，某些细胞的质膜上也可发现V型泵（肾小管）。4.由离子梯度驱动的间接主动运输---协同运输A.糖,氨基酸与其他有机分子进入细胞。逆浓度梯度运输的分子与顺电化学梯度运输的离子相偶联，导致这些分子出入细胞，消耗的是该离子泵用ATP水解所建立的电化学势能:动物细胞----钠离子(Na+/K+ATP酶)植物,真菌，细菌----质子(H+ATP酶)主动运输的离子泵所形成的离子跨膜梯度中蕴藏了许多

8、能量，使其可与其他运输过程相偶联。动物细胞与植物细胞吸收营养物质的区别B.协同运输:同向与反向协同Na+-连接的同向运输可将葡萄糖和氨基酸运进许多动物细胞Na+-连接的反向协同运输可从心肌细胞向外运输Ca2+。药物乌本苷和地高辛通过抑制Na+/K+ATP酶增加心肌细胞的收缩，