高中生物奥赛2009年第三章-物质的跨膜运输

第三章物质的跨膜运输 1.1被动运输〔passivetransport〕 1.2主动运输〔activetransport〕 1.3胞吞作用〔endocytosis〕与胞吐作用〔exocytosis〕物质的跨膜运输是细胞维持正常生命活动的根底之一，据估计细胞膜上与物质转运有关的蛋白占核基因编码蛋白的5~30%，细胞用在物质转运方面的能量达细胞总消耗能量的三分之二。1.1被动运输〔passivetransport〕

1.1.1简单扩散〔simplediffusion〕特点：①沿浓度梯度〔或电化学梯度〕扩散；②不需要提供能量；③没有膜蛋白的协助。

1.1.2协助扩散〔facilitateddiffusion〕特点：①比自由扩散转运速率高；②存在最大转运速率；③有特异性膜蛋白的协助，这类特殊的膜转运蛋白主要有载体蛋白和通道蛋白两种类型。

膜转运蛋白●载体蛋白〔carrierproteins〕——通透酶〔permease〕性质，介导被动运输与主动运输。●通道蛋白〔channelproteins〕——具有离子选择性，转运速率高；离子通道是门控的；只介导被动运输，又称离子通道。类型：电压门通道〔voltage-gatedchannel〕配体门通道〔ligand-gatedchannel〕压力激活通道〔stress-activatedchannel〕 钾电位门通道钾电位门通道K+通道具有三种状态：开启、关闭和失活，S4段是电压感受器，S4段上的正电荷可能是门控电荷，当膜去极化时〔膜外为负，膜内为正〕，引起带正电荷的氨基酸残基转向细胞外侧面，通道蛋白构象改变，“门”翻开，大量K+外流，此时相当于K+的自由扩散。K+电位门和Ach配体门一样只是瞬间〔约几毫秒〕开放，然后失活。此时N端的球形结构，堵塞在通道中央，通道失活，稍后球体释放，“门”处于关闭状态。乙酰胆碱受体乙酰胆碱受体N型乙酰胆碱受体是目前了解较多的一类配体门通道。它是由4种不同的亚单位组成的5聚体，总分子量约为290kd。亚单位通过氢键等非共价键，形成一个结构为α2βγδ的梅花状通道样结构，其中的两个α亚单位是同两分子Ach相结合的部位。Ach门通道具有具有三种状态：开启、关闭和失活。当受体的两个α亚单位结合Ach时，引起通道构象改变，通道瞬间开启，膜外Na+内流，膜内K+外流。使该处膜内外电位差接近于0值，引起肌细胞动作电位，肌肉收缩。Ach释放后，瞬间即被乙酰胆碱酯酶水解，通道在约1毫秒内关闭。如果Ach存在的时间过长〔约20毫秒后〕，那么通道会处于失活状态。箭毒和α银环蛇毒素可与乙酰胆碱受体结合，但不能开启通道，导致肌肉麻痹。1.2主动运输〔activetransport〕1.2.1特点:①逆浓度梯度〔逆化学梯度〕运输；②需要能量〔由ATP直接供能〕或与释放能量的过程偶联〔协同运输〕；③都有载体蛋白。

1.2主动运输〔activetransport〕1.2.2类型:三种根本类型●由ATP直接提供能量的主动运输钠钾泵〔结构与机制〕钙离子泵〔Ca2+-ATP酶〕质子泵：P-型质子泵、V-型质子泵〔溶酶体膜〕、H+-ATP酶〔线粒体膜等〕●由ATP间接提供能量的主动运输协同运输〔cotransport〕:由Na+-K+泵〔或H+-泵〕与载体蛋白协同作用，靠间接消耗ATP所完成的主动运输方式●光能驱动的主动运输，见于细菌。钙离子泵细胞内钙离子泵有两类：其一是P型离子泵，其原理与钠钾泵相似，每分解一个ATP分子，泵出2个Ca2+。另一类叫做钠钙交换器〔Na+-Ca2+exchanger〕，属于反向协同运输体系〔antiporter〕，通过钠钙交换来转运钙离子。钙离子通常与信号转导有关，钙离子浓度的变化会引起细胞内信号途径的反响，导致一系列的生理变化。通常细胞内钙离子浓度〔10-7M〕显著低于细胞外钙离子浓度〔10-3M〕。钙离子泵1.3胞吞作用〔endocytosis〕

与胞吐作用〔exocytosis〕作用：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，又称膜泡运输，属于主动运输。

●胞吞作用

●胞吐作用胞吞作用●吞噬作用〔phagocytosis〕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。吞噬现象是原生动物获取营养物质的主要方式，在后生动物中亦存在吞噬现象。如：在哺乳动物中，中性颗粒白细胞和巨噬细胞具有极强的吞噬能力，以保护机体免受异物侵害。●胞饮作用〔pinocytosis〕细胞吞入的物质为液体或极小的颗粒物质，这种内吞作用称为胞饮作用。胞饮作用存在于白细胞、肾细胞、小肠上皮细胞、肝巨噬细胞和植物细胞。

胞饮作用与吞噬作用三点区别

胞吐作用与内吞作用的顺序相反，某些大分子物质通过形成小囊泡从细胞内部移至细胞外表，小囊泡的膜与质膜融合，将物质排出细胞之外，这个过程也称为外排作用，细胞内不能消化的物质和合成的分泌蛋白都是通过这种途径排出的。●组成型的外排途径〔constitutiveexocytosispathway〕●调节型外排途径〔regulatedexocytosispathway〕组成型的外排途径特点：存在于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〕调节型外排途径特点：