物质的跨膜运输

关于物质的跨膜运输课件1第1页，课件共43页，创作于2023年2月2

第一节膜转运蛋白与物质的跨膜运输

一、膜转运蛋白◆载体蛋白（carrierproteins）◆通道蛋白(Channelproteins）第2页，课件共43页，创作于2023年2月3◆载体蛋白(Carrierproteins)◆概念:

细胞膜上具特异性的跨膜运输蛋白◆特点:

特异性；多次跨膜；具通透酶（permease）性质；载体蛋白既参与被动的物质运输，也参与主动的物质运输

很多方面与酶催化反应相似第3页，课件共43页，创作于2023年2月4目前发现的通道蛋白已有50多种，主要是离子通道(ionchannels)。具有离子选择性，转运速率高，只介导被动运输

通道蛋白又叫门通道(gatedchannels)，是通道蛋白进行的间断开放通道。图◆通道蛋白(Channelproteins）第4页，课件共43页，创作于2023年2月5Typicalgatedchannels

电压门通道配体门通道压力激活型通道第5页，课件共43页，创作于2023年2月6■配体门通道（Ligand-gatedchannels）

■电位门通道（Voltage-gatedchannels）

■压力门通道（Stretch-gatedchannels)

这种通道的打开受一种力的作用，听觉毛状细胞的离子通道就是一例。声音的振动推开胁迫激活通道，允许离子进入毛状细胞，这样建立起一种电信号，并且从毛状细胞传递到听觉神经，然后传递到脑。图第6页，课件共43页，创作于2023年2月7第7页，课件共43页，创作于2023年2月8二、物质的被动跨膜运输◆顺浓度梯度◆动力来自物质的浓度梯度,不消耗ATP◆根据需不需要膜蛋白的帮助,被动运输又可分为:

简单扩散协助扩散第8页，课件共43页，创作于2023年2月9简单扩散

(SimpleDiffusion)物质从浓度高的地方向浓度低的地方移动的一个自发过程,这种运动最终会使两处的浓度达到平衡.它不要膜蛋白的帮助,也不消耗ATP,仅靠膜两侧保持一定的浓度差,通过通透发生的物质运输。第9页，课件共43页，创作于2023年2月10简单扩散的跨膜运输限制因素■大小：

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。■极性∶

极性物质通常同水结合形成一个水合的外壳，这不仅增加了它们的分子体积，同时也大大降低了脂溶性。第10页，课件共43页，创作于2023年2月11◆水分子不溶于脂,并具有极性,理应不能自由通过质膜,但实际却是很容易通过膜。原因是？

第11页，课件共43页，创作于2023年2月12协助扩散◆又称:促进扩散谁促进？----膜载体蛋白如何促进？-----构象的改变

与主动运输的差别:与简单扩散的差别:

图第12页，课件共43页，创作于2023年2月13第13页，课件共43页，创作于2023年2月14◆协助扩散的特点：转运速度快，要比自由扩散快几个数量级；

自由扩散的速率与溶质的浓度成正比，而膜蛋白促进的运输呈抛物线，有最大值；

具有特异性（亲和特异性）

细胞膜上存在载体蛋白。第14页，课件共43页，创作于2023年2月15三、主动运输概念：是由载体蛋白介导的物质逆浓度梯度或电化学梯度进行的跨膜运输主动运输的特点：膜载体蛋白、运输方向、跨膜动力、能量消耗第15页，课件共43页，创作于2023年2月16主动运输的三种基本类型协同运输ATP驱动泵光驱动泵方向！第16页，课件共43页，创作于2023年2月17第二节离子泵和协同运输离子泵Na+-K+泵：大多数动物细胞的质膜Ca2+泵：真核细胞的质膜P-型H+泵：植物、真菌和某些细菌的质膜V-型H+泵：动物细胞的溶酶体膜、植物细胞的液泡膜F-型H+泵：细菌质膜、线粒体和叶绿体膜细菌视紫菌素：某些细菌的质膜

协同运输Na+-驱动的葡萄糖泵（同向转运）：肾和肠细胞的表面质膜Na+-H+交换泵（反向转运）：动物细胞的质膜膜第17页，课件共43页，创作于2023年2月18

离子泵◆Na+-K+pump,Na+-K+ATPase

●又称Na+泵或Na+/K+交换泵，或Na+-K+ATP酶；

●Na+-K+ATPase是由两个大亚基(α亚基)和两个小亚基(β亚基)组成；

第18页，课件共43页，创作于2023年2月19钠-钾泵的结构●α亚基是跨膜蛋白，在细胞质面有ATP结合位点，细胞外侧有乌本苷(ouabain)结合位点，它可抑制该泵活性;●在α亚基上有Na+和K+结合位点。第19页，课件共43页，创作于2023年2月20钠-钾泵工作原理：作用：维持细胞内一定的Na+/K+浓度和渗透压；该浓度梯度为葡萄糖协同运输提供驱动力；有助于建立膜电位。消耗1个ATP，输出3个Na+，输入2个K+第20页，课件共43页，创作于2023年2月21◆Ca2+pump,Ca2+ATPase●TheCa2+-ATPasepresentinboththeplasmamembraneandthemembranesoftheendoplasmicreticulum.第21页，课件共43页，创作于2023年2月22StructureofCa2+ATPase第22页，课件共43页，创作于2023年2月23类似于Na+-K+

泵，在细胞质面有同Ca2+结合的位点，一次可以结合两个Ca2+，Ca2+结合后使酶激活，并结合上一个ATP，伴随着ATP的水解，酶被磷酸化，Ca2+泵构型发生改变，结合的Ca2+转到细胞外侧被释放，此时酶发生去磷酸化，构型恢复到原始的静息状态。Ca2+

泵的工作原理：第23页，课件共43页，创作于2023年2月24◆质子泵：转运H+三种类型：●

P-typeATPase，存在于真核细胞的细胞膜上；涉及磷酸化和去磷酸化（phosphorylation）第24页，课件共43页，创作于2023年2月25●

V-typepumps▲

不涉及物质的磷酸化▲

存在于动物细胞的溶酶体膜或植物细胞的液泡膜上；▲

功能:将细胞质基质内H+的泵进细胞器,以维持细胞质基质中性PH和细胞器酸性PH+；第25页，课件共43页，创作于2023年2月26●

F-typeATPases:存在于线粒体内膜、植物内囊体膜和多数细菌质膜上,运输方式是顺着H+浓度梯度运动,将释放的能量同ATP合成偶联起来第26页，课件共43页，创作于2023年2月27协同运输(Cotransport)◆协同运输

又称偶联运输。这种运输需要先建立电化学（离子）梯度(Iongradients)，在动物细胞主要是靠Na+泵、在植物细胞则是由H+泵完成的。◆协同运输的方向分为：●同向协同(symport)：

动物细胞的葡萄糖和氨基酸就是与Na+

同向协同运输。协同(●反向antiport)：

如

H+与Na+的反向协同。第27页，课件共43页，创作于2023年2月28协同运输的方向第28页，课件共43页，创作于2023年2月29第29页，课件共43页，创作于2023年2月30Cotransport第30页，课件共43页，创作于2023年2月31动物、植物细胞主动运输的比较第31页，课件共43页，创作于2023年2月32动物细胞

和植物细胞主动运输的比较◆动物细胞质膜上有Na+-K+ATPase，并通过对Na+、K+

的运输建立细胞的电化学梯度；◆植物细胞质膜中没有Na+-K+ATPase，代之的是H+-ATP酶，并通过对H+的运输建立细胞的电化学梯度(细菌、真菌也是如此)；◆在动物细胞溶酶体膜和植物细胞的液泡膜上都有H+-ATP酶，它们作用都一样，保持这些细胞器的酸性。第32页，课件共43页，创作于2023年2月33第三节.胞吞作用与胞吐作用作用：

完成大分子与颗粒性物质的跨膜运输，以维持正常的代谢活动。又称膜泡运输或批量运输（bulktransport）。属于主动运输。概念：胞吞作用：通过细胞膜内陷形成囊泡，将外界物质裹进并输入细胞的过程。胞吐作用：将细胞内含待分泌物的被膜小泡，通过细胞质膜运出细胞的过程。第33页，课件共43页，创作于2023年2月34一、胞吞作用●胞饮作用（pinocytosis）●吞噬作用（phagocytosis）特

征

内吞泡的大小

转运方式

内吞泡形成机制

胞饮作用

吞噬作用

小于150nm

大于250nm

连续发生的过程

需受体介导的

信号触发过程

需要网格蛋白形成包被

及接合素蛋白连接

需要微丝及其结合蛋白的参与

主要有三点区别：第34页，课件共43页，创作于2023年2月35吞噬作用第35页，课件共43页，创作于2023年2月36胞饮作用第36页，课件共43页，创作于2023年2月37◆配体(Ligand)

Ⅰ.营养物、Ⅱ.有害物质

Ⅲ.免疫物质、Ⅳ.信号物质◆胞吞过程配体与受体结合→有被小窝→有被小泡→初级胞内体→次级胞内体→溶酶体。图二、受体介导的胞吞作用第37页，课件共43页，创作于2023年2月38

通过网格蛋白有被小泡介导的选择性运输示意图胞吞泡形成的机制第38页，课件共43页，创作于2023年2月39受体介导的胞吞过程第39页，课件共43页，创作于2023年2月40◆胞吞过程中受体与配体的命运●受体:再循环到质膜，再利用；被降解●配体：被降解；再循环，被运出细胞第40页，课件共43页，创作于2023年2月41三、胞吐作用

◆

组成型的外排途径（constitutiveexocytosispathway） 所有真核细胞连续分泌过程用于质膜更新（膜脂、膜蛋白)、胞外基质组分、营养或信号分子途径：除某些有特殊标志的駐留蛋白和调节的分泌泡外,其余蛋白的转运途径：粗面内质网→高尔基体→分泌泡→细胞表面

◆调节型外排途径（regulatedexocytosispathway） 特化的分泌细胞 储存——刺激——释放 产生的分泌物（如激素、粘液或消化酶）具有共同的分选机制，分选信号存在于蛋白本身，分选主要由高尔基体TGN上的受体类蛋白来决定

第41页，课件共43页，创作于2023年2月42细胞生物学教学、科研图片资料库