《細胞生物學》課件5 物質跨膜運輸

1、第五章 物質的跨膜運輸質膜的功能 屏障功能 物質運輸 能量的傳遞 信號轉導 代謝調控 細胞識別 細胞免疫第一節(jié) 膜轉運蛋白與小分子物質的跨膜運輸運輸方向：出入細胞 穿膜運輸：小分子與離子跨膜運輸 膜泡運輸：大分子與顆粒（一）穿膜運輸 類型：被動運輸和主動運輸1、被動運輸(passive transport)：順濃度梯度 ，不需要細胞提供能量?？煞譃楹唵螖U散和協助擴散兩種方式。1.1 簡單擴散（simple diffusion）：不需要膜轉運蛋白；運輸的物質有1.2 協助擴散(facilitated diffusion)概念： 又稱促進擴散，依賴于質膜上的運輸蛋白，順濃度梯度。 運輸蛋白：載體蛋

2、白和通道蛋白載體蛋白(carrier protein) 與被運輸的物質結合后構象 發(fā)生變化，將物質 跨膜轉運簡單擴散與載體參與 的協助擴散的比較 被運輸物質的特異性 運輸速度 飽和機制 構象變化載體蛋白與通道蛋白載體蛋白相當于結合在細胞膜上的酶，有特異性結合位點，可同特異性底物結合，一種特異性載體只轉運一種類型的分子或離子；通道蛋白所介導的被動運輸不需要與溶質分子結合，橫跨膜形成親水通道，允許適宜大小的分子和帶電荷的離子通過。離子通道有兩個顯著特征：一是具有離子選擇性，二是離子通道是門控的。典型的轉運蛋白1. 葡萄糖轉運蛋白：絕大多數哺乳動物細胞都是利用血糖作為細胞的主要能源，血糖絕大多數情況

3、下都是葡萄糖。人類基因組編碼十多種葡萄糖轉運蛋白，構成GLUT蛋白家族，它們具有高度同源的氨基酸序列，都含有12次跨膜的螺旋。通過構象改變完成葡萄糖的協助擴散。轉運方向取決于葡萄糖的濃度梯度。2 水孔蛋白：水分子的跨膜通道 水分子不帶電荷但是具有極性，可以通過簡單擴散進入細胞膜，但對于特殊的組織來說，水分子通過水孔的快速跨膜轉運是非常重要的。水孔蛋白是內在膜蛋白的一個家族，在各種特異性組織細胞中，提供水分子快速跨膜的通道。由四個亞基組成的四聚體，每個水孔蛋白亞基單獨形成一個供水分子運動的中央孔。水孔蛋白形成對水分子高度特異的親水通道。 非門控型通道通道蛋白 電壓門控型 門控型通道 配體門控型

4、（離子通道） 壓力激活型 主動運輸 (active transport)特點：逆濃度梯度需要載體蛋白 消耗能量ATP驅動泵協同轉運蛋白光驅動泵第二節(jié) ATP驅動泵與主動運輸協同運輸(間接主動運輸） 概念：運輸動力來自膜兩側的離子電化學濃度梯度。維持該離子電化學濃度梯度需要離子泵的作用，這一過程需要消耗ATP. 同向運輸(共運輸) 運輸方向 對向運輸協同運輸舉例：小腸上皮細胞吸收葡萄糖一、P型泵1. 由ATP直接提供能量的主動運輸鈉鉀泵：Na+-K+ pump （鈉鉀ATP酶） Na+-K+ 泵 的 組 成Na+-K+泵的運輸過程一、運輸機制：1 Na+-K+ATP酶的激活 Na+和Mg2+與大

5、亞基結合，使之產生活性， 水解ATP產生ADP和Pi2 磷酸化變構 Pi使大亞基磷酸化，使ATP酶構象改變， 窗口朝外對Na+的親和力降低，將Na+釋放 到胞外，對K+的親和力增強與K+結合。3 脫去磷酸化變構 去磷酸化 構象改變 窗口向外 釋放 K+二、數量關系：三、功能：維持滲透平衡，避免滲透膨脹鈣 泵特點： P型離子泵，單體，消耗1分子ATP , 轉運2個鈣離子。分布: 細胞膜、內質網、葉綠體和液泡。近來發(fā)現溶酶體和線粒體也有鈣庫的功能。二、V型和F型質子泵P型：消耗ATP, 質子泵磷酸化，分布于植物細胞膜、細菌的質膜和真菌的質膜上。V型：消耗ATP, 質子泵不發(fā)生磷酸化，分布于膜泡上（

6、胞內體膜、溶酶體膜、液泡膜、破骨細胞膜和某些腎小管細胞的質膜）。F 型: 合成ATP, 分布于細菌、線粒體和葉綠體類囊體的膜上。注：V型和F型的結構比較類似。三、ABC超家族 ATP結合盒式蛋白(ATP-bindingcassette transporter,ABC)是古老而龐大的家族，是一類ATP驅動泵。廣泛分布在從細菌到人類各種生物體中。正常生理條件下，ABC蛋白是細菌質膜上糖、氨基酸、磷脂和肽的轉運蛋白，是哺乳動物細胞質膜上磷脂、親脂性藥物、膽固醇和其他小分子的轉運蛋白。其在肝、小腸和腎等器官細胞質膜分布豐富，能將天然毒物和代謝廢物排除體外。 MDR蛋白：第三節(jié) 胞吞作用與胞吐作用類型：

7、胞吞作用與胞吐作用1.胞吞作用 (endocytosis) 概念：胞飲作用 (pinocytosis), 吞飲體(pinosome) 吞噬作用(phagocytosis), 吞噬 體(phagosome) 一、胞吞作用的類型（一）吞噬作用 吞噬作用是生物體最古老的，也是最基本的防衛(wèi)機制之一。對于其要消滅的對象無特異性，在免疫學中稱之為非特異性免疫作用。中性粒細胞和單核細胞的吞噬作用很強，嗜酸性粒細胞雖然游走性很強，但吞噬能力較弱。白細胞可以通過毛細血管的內皮間隙，從血管內滲出，在組織間隙中游走 受體介導的胞吞作用參與的成份：被運輸物質：受體 結合素 網格蛋白動力蛋白 形成的結構：有被小窩(co

8、ated pits) 有被小泡(coated vesicle) 光滑小泡1.網格蛋白依賴的胞吞作用胞飲作用（二） 胞飲作用有被小泡受體的命運：大部分受體返回原來的質膜結構域。有些受體在溶酶體中被消化，即下行調節(jié)。有些受體被運至質膜不同結構域（跨細胞運輸或轉胞吞作用2. 其他類型的胞飲作用 胞膜窖 胞膜窖依賴的胞吞作用是目前關注較多的另外一種胞飲作用，胞膜窖在質膜的脂筏區(qū)域形成，特征性蛋白是窖蛋白，胞吞時，胞膜窖攜帶胞吞物利用發(fā)動蛋白的收縮作用從質膜上脫落，然后轉交給膜窖體或者跨細胞轉運到質膜的另外一側，在轉運過程中，窖蛋白不會從胞吞泡上解離下來。 大型胞飲作用 大型胞飲作用：內皺褶包裹內吞物形成囊泡完成胞吞作用，形成的胞吞泡比較大，質膜內皺褶形成也需要微絲及其結合蛋白參與，但與吞噬泡最大的不同在于大型胞飲作用的受體并非位于特定細胞類型，同時受體還能啟動其他生理功能。（二） 胞吞作用對信號轉導的激活胞吞作用對信號轉導的下調 表皮生長因子以及受體的胞吞作用胞吞作用對信號轉導的激活Notch信號通路：三、胞吐作用exocytosis endocytosis）類型： 組成型胞吐作用：連續(xù)的運輸。 調節(jié)型胞