工程科技物质的跨膜运输

工程科技物质的跨膜运输第1页/共32页第一节物质的跨膜运输被动运输主动运输胞吞作用胞吐作用小分子物质及离子的跨膜转运大分子及颗粒物质的膜泡运输第2页/共32页一、小分子物质的跨膜运输1、被动运输（1）简单扩散（2）协助扩散通道蛋白介导载体蛋白介导2、主动运输（1）ATP直接供能（2）ATP间接供能：协同运输（3）光能、化学能驱动：F型泵P型离子泵V型泵第3页/共32页1、被动运输（1）简单扩散：简单扩散是被动运输的基本方式，不需要膜蛋白的帮助，也不消耗ATP，而只靠膜两侧保持一定的浓度差，通过扩散发生的物质运输。●以简单扩散的方式跨膜运输的分子：气体分子（如O2、CO2、N2）、小的不带电的极性分子(如尿素、乙醇)、脂溶性的分子●简单扩散的限制因素是物质的脂溶性、分子大小和带电性。第4页/共32页不同分子对人工磷脂双层的通透性第5页/共32页（2）协助扩散：●以协助扩散的方式跨膜运输的分子：非脂溶性物质或亲水性物质，如氨基酸、糖和金属离子等。●参与协助扩散的膜蛋白：载体蛋白和通道蛋白借助细胞膜上的膜蛋白的帮助顺浓度梯度或顺电化学浓度梯度，不消耗ATP进入膜内的一种运输方式。第6页/共32页a.通道蛋白(channelprotein)介导的扩散通道蛋白介导扩散的物质：无机离子通道蛋白的结构：跨膜蛋白作用机理：通过疏水的氨基酸链进行重排，形成水性通道特性：离子选择性第7页/共32页第8页/共32页第9页/共32页b.载体蛋白(carrierprotein)介导的扩散载体蛋白介导扩散的物质：葡萄糖、氨基酸、核苷酸载体蛋白结构：跨膜蛋白作用机理：特异性结合位点与被运输的分子结合，通过自身的构象变化或移动完成物质运输特性：扩散速度达到一定之后，即饱和第10页/共32页红细胞质膜载体蛋白促进葡萄糖扩散示意图第11页/共32页协助扩散同简单扩散相比，具有以下一些特点∶(1)扩散的速度要快几个数量级(2)具有饱和性(3)具有高度的选择性(4)会受到类似于酶的竞争性抑制，以及蛋白质变性剂的抑制作用第12页/共32页2、主动运输（1）ATP直接供能a.P型离子泵(P-typeionpump)，或称P型ATPase:此类运输泵运输时需要磷酸化(P是phosphorylation的缩写)，包括Na+/K+泵、Ca2+泵。第13页/共32页Na+/K+泵(Na+/K+ATPase)的结构、作用原理存在部位：动物细胞质膜结构：第14页/共32页作用原理：Na+/K+泵工作的结果，使细胞内的Na+浓度比细胞外低10-30倍，而细胞内的K+浓度比细胞外高10-30倍。第15页/共32页Ca2+

泵(Ca2+pump，Ca2+ATPase)的结构和作用原理结构：有10个跨膜区第16页/共32页存在部位:细胞膜、内质网膜

作用原理:

类似于Na+/K+ATPase。每水解一个ATP将两个Ca2+离子从胞质溶胶输出到细胞外。第17页/共32页b.V型泵(V-typepump)：或称V型ATPase，主要位于小泡的膜上，如溶酶体膜中的H+泵，运输时需要ATP供能，但不需要磷酸化。第18页/共32页（2）ATP间接供能的协同运输a.直接动力：动物细胞：Na+/K+泵建立的Na电化学梯度植物细胞、细菌：H+泵建立的H电化学梯度b.运输物质：葡萄糖、氨基酸c.特性：有载体蛋白参与，间接消耗ATPd.运输类型：共运输：物质运输方向与离子转运方向相同对向运输：物质运输方向与离子转运方向相反第19页/共32页葡萄糖与Na+离子的协同运输第20页/共32页F型泵(F-typepump)：或称F型ATPase。这种泵主要存在于细菌质膜、线粒体膜和叶绿体的膜中，它们在能量转换中起重要作用，是氧化磷酸化或光合磷酸化偶联因子。（3）光能、化学能驱动第21页/共32页主动运输四个基本特点:逆梯度运输;依赖于膜运输蛋白;需要代谢能;具有选择性和特异性第22页/共32页主动与被动运输的比较性质简单扩散协助扩散主动运输参与运输的膜成份脂蛋白蛋白被运输的物质是否需要结合否是是能量来源浓度梯度浓度梯度ATP水解或浓度梯度运输方向顺浓度梯度顺浓度梯度逆浓度梯度特异性无有是运输的分子高浓度时的饱和性无有是第23页/共32页动物细胞和植物细胞主动运输的比较第24页/共32页二、膜泡运输的基本概念真核细胞通过内吞作用（endocytosis）和外排作用（exocytosis）完成大分子与颗粒性物质的跨膜运输。在转运过程中，质膜内陷，形成包围细胞外物质的囊泡，因此又称膜泡运输。细胞的内吞和外排活动总称为吞排作用（cytosis）。第25页/共32页细胞内吞较大的固体颗粒物质，如细菌、细胞碎片等，称为吞噬作用。一、吞噬作用第26页/共32页细胞吞入液体或极小的颗粒物质。二、胞饮作用第27页/共32页三、胞吐作用exocytosis包含大分子物质的小囊泡从细胞内部移至细胞表面，与质膜融，将物质排出细胞之外。第28页/共32页四、穿胞运输在细胞的一侧形成胞饮小泡穿越细胞质，另一侧使小泡中的物质释放出去。如：肝细胞从血窦中吸收免疫球蛋白A（IgA），通过穿胞运输输送到胆微管；大鼠中，母鼠血液中的抗体经穿