物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸

關(guān)于物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸課件1第1頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2

第一節(jié)膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白與物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸

一、膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白◆載體蛋白（carrierproteins）◆通道蛋白(Channelproteins）第2頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3◆載體蛋白(Carrierproteins)◆概念:

細(xì)胞膜上具特異性的跨膜運(yùn)輸?shù)鞍住籼攸c(diǎn):

特異性；多次跨膜；具通透酶（permease）性質(zhì)；載體蛋白既參與被動(dòng)的物質(zhì)運(yùn)輸，也參與主動(dòng)的物質(zhì)運(yùn)輸

很多方面與酶催化反應(yīng)相似第3頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4目前發(fā)現(xiàn)的通道蛋白已有50多種，主要是離子通道(ionchannels)。具有離子選擇性，轉(zhuǎn)運(yùn)速率高，只介導(dǎo)被動(dòng)運(yùn)輸

通道蛋白又叫門(mén)通道(gatedchannels)，是通道蛋白進(jìn)行的間斷開(kāi)放通道。圖◆通道蛋白(Channelproteins）第4頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5Typicalgatedchannels

電壓門(mén)通道配體門(mén)通道壓力激活型通道第5頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6■配體門(mén)通道（Ligand-gatedchannels）

■電位門(mén)通道（Voltage-gatedchannels）

■壓力門(mén)通道（Stretch-gatedchannels)

這種通道的打開(kāi)受一種力的作用，聽(tīng)覺(jué)毛狀細(xì)胞的離子通道就是一例。聲音的振動(dòng)推開(kāi)脅迫激活通道，允許離子進(jìn)入毛狀細(xì)胞，這樣建立起一種電信號(hào)，并且從毛狀細(xì)胞傳遞到聽(tīng)覺(jué)神經(jīng)，然后傳遞到腦。圖第6頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月7第7頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月8二、物質(zhì)的被動(dòng)跨膜運(yùn)輸◆順濃度梯度◆動(dòng)力來(lái)自物質(zhì)的濃度梯度,不消耗ATP◆根據(jù)需不需要膜蛋白的幫助,被動(dòng)運(yùn)輸又可分為:

簡(jiǎn)單擴(kuò)散協(xié)助擴(kuò)散第8頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月9簡(jiǎn)單擴(kuò)散

(SimpleDiffusion)物質(zhì)從濃度高的地方向濃度低的地方移動(dòng)的一個(gè)自發(fā)過(guò)程,這種運(yùn)動(dòng)最終會(huì)使兩處的濃度達(dá)到平衡.它不要膜蛋白的幫助,也不消耗ATP,僅靠膜兩側(cè)保持一定的濃度差,通過(guò)通透發(fā)生的物質(zhì)運(yùn)輸。第9頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月10簡(jiǎn)單擴(kuò)散的跨膜運(yùn)輸限制因素■大?。?/p>

質(zhì)膜的通透性孔徑不會(huì)大于0.5-1.0nm，能夠擴(kuò)散的最小分子是水分子?！鰳O性∶

極性物質(zhì)通常同水結(jié)合形成一個(gè)水合的外殼，這不僅增加了它們的分子體積，同時(shí)也大大降低了脂溶性。第10頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月11◆水分子不溶于脂,并具有極性,理應(yīng)不能自由通過(guò)質(zhì)膜,但實(shí)際卻是很容易通過(guò)膜。原因是？

第11頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月12協(xié)助擴(kuò)散◆又稱(chēng):促進(jìn)擴(kuò)散誰(shuí)促進(jìn)？----膜載體蛋白如何促進(jìn)？-----構(gòu)象的改變

與主動(dòng)運(yùn)輸?shù)牟顒e:與簡(jiǎn)單擴(kuò)散的差別:

圖第12頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月13第13頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月14◆協(xié)助擴(kuò)散的特點(diǎn)：轉(zhuǎn)運(yùn)速度快，要比自由擴(kuò)散快幾個(gè)數(shù)量級(jí)；

自由擴(kuò)散的速率與溶質(zhì)的濃度成正比，而膜蛋白促進(jìn)的運(yùn)輸呈拋物線，有最大值；

具有特異性（親和特異性）

細(xì)胞膜上存在載體蛋白。第14頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月15三、主動(dòng)運(yùn)輸概念：是由載體蛋白介導(dǎo)的物質(zhì)逆濃度梯度或電化學(xué)梯度進(jìn)行的跨膜運(yùn)輸主動(dòng)運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)：膜載體蛋白、運(yùn)輸方向、跨膜動(dòng)力、能量消耗第15頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月16主動(dòng)運(yùn)輸?shù)娜N基本類(lèi)型協(xié)同運(yùn)輸ATP驅(qū)動(dòng)泵光驅(qū)動(dòng)泵方向！第16頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月17第二節(jié)離子泵和協(xié)同運(yùn)輸離子泵Na+-K+泵：大多數(shù)動(dòng)物細(xì)胞的質(zhì)膜Ca2+泵：真核細(xì)胞的質(zhì)膜P-型H+泵：植物、真菌和某些細(xì)菌的質(zhì)膜V-型H+泵：動(dòng)物細(xì)胞的溶酶體膜、植物細(xì)胞的液泡膜F-型H+泵：細(xì)菌質(zhì)膜、線粒體和葉綠體膜細(xì)菌視紫菌素：某些細(xì)菌的質(zhì)膜

協(xié)同運(yùn)輸Na+-驅(qū)動(dòng)的葡萄糖泵（同向轉(zhuǎn)運(yùn)）：腎和腸細(xì)胞的表面質(zhì)膜Na+-H+交換泵（反向轉(zhuǎn)運(yùn)）：動(dòng)物細(xì)胞的質(zhì)膜膜第17頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月18

離子泵◆Na+-K+pump,Na+-K+ATPase

●又稱(chēng)Na+泵或Na+/K+交換泵，或Na+-K+ATP酶；

●Na+-K+ATPase是由兩個(gè)大亞基(α亞基)和兩個(gè)小亞基(β亞基)組成；

第18頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月19鈉-鉀泵的結(jié)構(gòu)●α亞基是跨膜蛋白，在細(xì)胞質(zhì)面有ATP結(jié)合位點(diǎn)，細(xì)胞外側(cè)有烏本苷(ouabain)結(jié)合位點(diǎn)，它可抑制該泵活性;●在α亞基上有Na+和K+結(jié)合位點(diǎn)。第19頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月20鈉-鉀泵工作原理：作用：維持細(xì)胞內(nèi)一定的Na+/K+濃度和滲透壓；該濃度梯度為葡萄糖協(xié)同運(yùn)輸提供驅(qū)動(dòng)力；有助于建立膜電位。消耗1個(gè)ATP，輸出3個(gè)Na+，輸入2個(gè)K+第20頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月21◆Ca2+pump,Ca2+ATPase●TheCa2+-ATPasepresentinboththeplasmamembraneandthemembranesoftheendoplasmicreticulum.第21頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月22StructureofCa2+ATPase第22頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月23類(lèi)似于Na+-K+

泵，在細(xì)胞質(zhì)面有同Ca2+結(jié)合的位點(diǎn)，一次可以結(jié)合兩個(gè)Ca2+，Ca2+結(jié)合后使酶激活，并結(jié)合上一個(gè)ATP，伴隨著ATP的水解，酶被磷酸化，Ca2+泵構(gòu)型發(fā)生改變，結(jié)合的Ca2+轉(zhuǎn)到細(xì)胞外側(cè)被釋放，此時(shí)酶發(fā)生去磷酸化，構(gòu)型恢復(fù)到原始的靜息狀態(tài)。Ca2+

泵的工作原理：第23頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月24◆質(zhì)子泵：轉(zhuǎn)運(yùn)H+三種類(lèi)型：●

P-typeATPase，存在于真核細(xì)胞的細(xì)胞膜上；涉及磷酸化和去磷酸化（phosphorylation）第24頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月25●

V-typepumps▲

不涉及物質(zhì)的磷酸化▲

存在于動(dòng)物細(xì)胞的溶酶體膜或植物細(xì)胞的液泡膜上；▲

功能:將細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)內(nèi)H+的泵進(jìn)細(xì)胞器,以維持細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中性PH和細(xì)胞器酸性PH+；第25頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月26●

F-typeATPases:存在于線粒體內(nèi)膜、植物內(nèi)囊體膜和多數(shù)細(xì)菌質(zhì)膜上,運(yùn)輸方式是順著H+濃度梯度運(yùn)動(dòng),將釋放的能量同ATP合成偶聯(lián)起來(lái)第26頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月27協(xié)同運(yùn)輸(Cotransport)◆協(xié)同運(yùn)輸

又稱(chēng)偶聯(lián)運(yùn)輸。這種運(yùn)輸需要先建立電化學(xué)（離子）梯度(Iongradients)，在動(dòng)物細(xì)胞主要是靠Na+泵、在植物細(xì)胞則是由H+泵完成的?！魠f(xié)同運(yùn)輸?shù)姆较蚍譃椋骸裢騾f(xié)同(symport)：

動(dòng)物細(xì)胞的葡萄糖和氨基酸就是與Na+

同向協(xié)同運(yùn)輸。協(xié)同(●反向antiport)：

如

H+與Na+的反向協(xié)同。第27頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月28協(xié)同運(yùn)輸?shù)姆较虻?8頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月29第29頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月30Cotransport第30頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月31動(dòng)物、植物細(xì)胞主動(dòng)運(yùn)輸?shù)谋容^第31頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月32動(dòng)物細(xì)胞

和植物細(xì)胞主動(dòng)運(yùn)輸?shù)谋容^◆動(dòng)物細(xì)胞質(zhì)膜上有Na+-K+ATPase，并通過(guò)對(duì)Na+、K+

的運(yùn)輸建立細(xì)胞的電化學(xué)梯度；◆植物細(xì)胞質(zhì)膜中沒(méi)有Na+-K+ATPase，代之的是H+-ATP酶，并通過(guò)對(duì)H+的運(yùn)輸建立細(xì)胞的電化學(xué)梯度(細(xì)菌、真菌也是如此)；◆在動(dòng)物細(xì)胞溶酶體膜和植物細(xì)胞的液泡膜上都有H+-ATP酶，它們作用都一樣，保持這些細(xì)胞器的酸性。第32頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月33第三節(jié).胞吞作用與胞吐作用作用：

完成大分子與顆粒性物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸，以維持正常的代謝活動(dòng)。又稱(chēng)膜泡運(yùn)輸或批量運(yùn)輸（bulktransport）。屬于主動(dòng)運(yùn)輸。概念：胞吞作用：通過(guò)細(xì)胞膜內(nèi)陷形成囊泡，將外界物質(zhì)裹進(jìn)并輸入細(xì)胞的過(guò)程。胞吐作用：將細(xì)胞內(nèi)含待分泌物的被膜小泡，通過(guò)細(xì)胞質(zhì)膜運(yùn)出細(xì)胞的過(guò)程。第33頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月34一、胞吞作用●胞飲作用（pinocytosis）●吞噬作用（phagocytosis）特

征

內(nèi)吞泡的大小

轉(zhuǎn)運(yùn)方式

內(nèi)吞泡形成機(jī)制

胞飲作用

吞噬作用

小于150nm

大于250nm

連續(xù)發(fā)生的過(guò)程

需受體介導(dǎo)的

信號(hào)觸發(fā)過(guò)程

需要網(wǎng)格蛋白形成包被

及接合素蛋白連接

需要微絲及其結(jié)合蛋白的參與

主要有三點(diǎn)區(qū)別：第34頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月35吞噬作用第35頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月36胞飲作用第36頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月37◆配體(Ligand)

Ⅰ.營(yíng)養(yǎng)物、Ⅱ.有害物質(zhì)

Ⅲ.免疫物質(zhì)、Ⅳ.信號(hào)物質(zhì)◆胞吞過(guò)程配體與受體結(jié)合→有被小窩→有被小泡→初級(jí)胞內(nèi)體→次級(jí)胞內(nèi)體→溶酶體。圖二、受體介導(dǎo)的胞吞作用第37頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月38

通過(guò)網(wǎng)格蛋白有被小泡介導(dǎo)的選擇性運(yùn)輸示意圖胞吞泡形成的機(jī)制第38頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月39受體介導(dǎo)的胞吞過(guò)程第39頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月40◆胞吞過(guò)程中受體與配體的命運(yùn)●受體:再循環(huán)到質(zhì)膜，再利用；被降解●配體：被降解；再循環(huán)，被運(yùn)出細(xì)胞第40頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月41三、胞吐作用

◆

組成型的外排途徑（constitutiveexocytosispathway） 所有真核細(xì)胞連續(xù)分泌過(guò)程用于質(zhì)膜更新（膜脂、膜蛋白)、胞外基質(zhì)組分、營(yíng)養(yǎng)或信號(hào)分子途徑：除某些有特殊標(biāo)志的駐留蛋白和調(diào)節(jié)的分泌泡外,其余蛋白的轉(zhuǎn)運(yùn)途徑：粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)→高爾基體→分泌泡→細(xì)胞表面

◆調(diào)節(jié)型外排途徑（regulatedexocytosispathway） 特化的分泌細(xì)胞 儲(chǔ)存——刺激——釋放 產(chǎn)生的分泌物（如激素、粘液或消化酶）具有共同的分選機(jī)制，分選信號(hào)存在于蛋白本身，分選主要由高爾基體TGN上的受體類(lèi)蛋白來(lái)決定

第41頁(yè)，課件共43頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月42細(xì)胞生物學(xué)教學(xué)、科研圖片資料庫(kù)