物质的跨膜运输第二节

物质的跨膜运输第二节第一页，共三十三页，编辑于2023年，星期日四种类型的ATP驱动泵FourtypesoftransportATPases第二页，共三十三页，编辑于2023年，星期日IonPump位置通透的离子功能P-type细菌、真菌、真核的细胞膜及细胞器膜H+，Na+K+，Ca2+消耗ATP使离子通过细胞膜(P是phosphorylation)V-type最先在真核的液泡上发现H+催化ATP水解,使溶质通透并降低细胞器的pH值(V代表vacuole或vesicle)F-type线粒体内膜、叶绿体类囊体膜、细菌的细胞膜H+主要用来合成ATP(F代表线粒体内膜上的F1头部和F0基部)ABC-transportor几乎存在于任何膜上各种离子和小分子主要用来运输新陈代谢产物(ABC:ATP-bindingcassette)四种类型的ATP驱动泵FourtypesoftransportATPases第三页，共三十三页，编辑于2023年，星期日Mitochondria:

OxidativePhosphorylation第四页，共三十三页，编辑于2023年，星期日F-ATPasestructure第五页，共三十三页，编辑于2023年，星期日P-type：利用ATPase亚基的磷酸化和去磷酸化发生构象的改变来转移离子。钠钾泵：由2个大亚基、2个小亚基组成的4聚体，实际上就是Na+-K+ATP酶，分布于动物细胞的质膜。钙泵：维持细胞内较低的钙离子浓度（细胞内钙离子浓度10-7M，细胞外10-3M）。分布于所有真核细胞的质膜和内质网膜。植物细胞膜上的H+泵、动物胃表皮细胞的H+-K+泵（分泌胃酸）。四种类型的ATP驱动泵FourtypesoftransportATPases第六页，共三十三页，编辑于2023年，星期日Na+Cl-

A-K+

Membrane胞外胞内离子的跨膜分布第七页，共三十三页，编辑于2023年，星期日Na+-K+泵(Na+-K+ATP酶)功能：维持细胞内低Na+高K+的离子环境第八页，共三十三页，编辑于2023年，星期日Na+-K+泵工作原理第九页，共三十三页，编辑于2023年，星期日钙离子泵(Ca2+泵)功能：在肌质网内储存Ca2+调节肌细胞的收缩与舒张第十页，共三十三页，编辑于2023年，星期日ABC转运器(ABCtransporter):最早发现于细菌，属于一个庞大的蛋白家族，每个成员都有两个高度保守的ATP结合区（ATPbindingcassette），故名ABC转运器。每一种ABC转运器只转运一种或一类底物，不同的转运器可转运离子、氨基酸、核苷酸、多糖、多肽、甚至蛋白质。四种类型的ATP驱动泵FourtypesoftransportATPases第十一页，共三十三页，编辑于2023年，星期日MammalianMDR1protein第一个被发现的真核细胞的ABC转运器是多药抗性蛋白（multidrugresistanceprotein,MDR），约40%患者的癌细胞内该基因过度表达。ABC转运器还与病原体对药物的抗性有关。MDR利用水解ATP的能量将各种药物从细胞质内转运到细胞外第十二页，共三十三页，编辑于2023年，星期日离子梯度驱动的物质运输（也称为协同转运）第十三页，共三十三页，编辑于2023年，星期日协同转运是一类靠间接消耗ATP完成的主动运输方式。物质跨膜运动所需要的能量来自膜两侧离子的电化学浓度梯度，而维持这种电化学势的是钠钾泵或质子(H+)泵。动物细胞中常常利用膜两侧Na+浓度梯度来驱动。植物细胞，动物细胞内膜以及细菌常利用H+浓度梯度来驱动。根据物质运输方向与离子沿浓度梯度的转移方向，协同转运又可分为：同向协同转运（symport）与反向协同转运（antiport）。第十四页，共三十三页，编辑于2023年，星期日同向协同（symport）物质运输方向与离子转移方向相同。如小肠和肾上皮细胞对葡萄糖的吸收伴随着Na+的进入。在某些细菌中，乳糖的吸收伴随着H+的进入。反向协同（antiport）物质跨膜运动的方向与离子转移的方向相反，如动物细胞常通过Na+/H+反向协同运输的方式来转运H+，以调节细胞内的pH值。还有一种机制是Na+驱动的Cl--HCO3-交换，即Na+与HCO3-的进入伴随着Cl-和H+的外流，如存在于红细胞膜上的带3蛋白。协同转运第十五页，共三十三页，编辑于2023年，星期日单向运输同向协同转运反向协同转运协同转运第十六页，共三十三页，编辑于2023年，星期日1.葡萄糖载体利用Na+梯度驱动葡萄糖运输协同转运：例子1第十七页，共三十三页，编辑于2023年，星期日2.乳糖透性酶利用H+梯度驱动乳糖的运输协同转运：例子2第十八页，共三十三页，编辑于2023年，星期日动物细胞与植物细胞中同向转运的异同Na+浓度梯度来驱动H+浓度梯度来驱动第十九页，共三十三页，编辑于2023年，星期日内容提要第一节、膜转运蛋白与物质的跨膜运输一、脂双层的不透性和膜转运蛋白二、被动运输与主动运输第二节、离子泵和协同转运一、P-型离子泵二、V-型离子泵和F-型离子泵三、ABC超家族四、协同转运五、离子跨膜转运与膜电位第三节、胞吞作用与胞吐作用一、胞饮作用与吞噬作用二、受体介导的胞吞作用三、胞吐作用第二十页，共三十三页，编辑于2023年，星期日物质通过细胞质膜的3种转运途径1.被动运输：简单扩散:疏水小分子、不带电的极性小分子;

协助扩散:极性分子和无机离子。需要特异性的膜转运蛋白的协助。2.主动运输：

ATP驱动泵:P、V、F型3种离子泵,只转运离子；

ABC超家族，运输小分子。耦联转运蛋白:同向转运蛋白;

反向转运蛋白。光驱动泵:主要在细菌中发现3.胞吞与胞吐作用：第二十一页，共三十三页，编辑于2023年，星期日膜泡运输的基本概念真核细胞通过胞吞作用（endocytosis）和胞吐作用（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，形成包围细胞外或细胞内物质的囊泡(vesicle)，因此又称膜泡运输(vesiculartransport)。可以同时转运一种或多种大分子与颗粒性物质，也称为批量运输(bulktransport)。属于主动运输。第二十二页，共三十三页，编辑于2023年，星期日细胞内膜系统各个部分之间的物质传递也通过膜泡运输方式进行。如从内质网到高尔基体；高尔基体到溶酶体等。胞内膜泡运输第二十三页，共三十三页，编辑于2023年，星期日胞吞作用第二十四页，共三十三页，编辑于2023年，星期日胞吞作用的类型

根据胞吞泡(endocyticvesicle)的大小和胞吞物质，分为：胞饮作用（pinocytosis）与吞噬作用（phagocytosis）；根据胞吞的物质是否有专一性，分为：非特异性的胞吞作用和受体介导的胞吞作用。第二十五页，共三十三页，编辑于2023年，星期日胞饮作用与吞噬作用主要有三点区别胞吞作用的类型特征胞吞泡的大小转运方式胞吞泡形成机制胞饮作用小于150nm连续发生的过程需要网格蛋白形成包被及接合素蛋白连接吞噬作用大于250nm需受体介导的信号触发过程需要微丝及其结合蛋白的帮助第二十六页，共三十三页，编辑于2023年，星期日胞吞作用的类型

根据胞吞泡(endocyticvesicle)的大小和胞吞物质，分为：胞饮作用（pinocytosis）与吞噬作用（phagocytosis）；根据胞吞的物质是否有专一性，分为：非特异性的胞吞作用和受体介导的胞吞作用。第二十七页，共三十三页，编辑于2023年，星期日受体介导的胞吞作用受体介导的胞吞作用是一种选择性浓缩机制。低密脂蛋白、运铁蛋白、生长因子、胰岛素等蛋白类激素、糖蛋白等，都是通过受体介导的内吞作用进行的。

第二十八页，共三十三页，编辑于2023年，星期日通过网格蛋白有被小泡介导的选择性运输示意图接合素蛋白网格蛋白有被小泡第二十九页，共三十三页，编辑于2023年，星期日当网格蛋白衣被小泡形成时，可溶性GTP结合蛋白dynamin聚集在小泡颈部组装成环，将小泡柄部的膜尽可能地拉近（小于1.5nm），从而导致膜融合，掐断（pinchoff）衣被小泡。第三十页，共三十三页，编辑于2023年，星期日网格蛋白衣被小泡的形成第三十一页，共三十三页，编辑于2023年，星期日网格蛋白衣被小泡的组成网格蛋白（clathrin）由3个重链和3个轻链组成，形成一个具有3个曲臂的形状。许多网格蛋白的曲臂部分交织在一起，形成一个具有5边形网孔的衣被小泡。第三十二页，共三