細(xì)胞生物學(xué)翟中和物質(zhì)跨膜運(yùn)輸演示文稿

細(xì)胞生物學(xué)翟中和物質(zhì)跨膜運(yùn)輸演示文稿目前一頁\總數(shù)五十一頁\編于二十一點（優(yōu)選）細(xì)胞生物學(xué)翟中和物質(zhì)跨膜運(yùn)輸目前二頁\總數(shù)五十一頁\編于二十一點第一節(jié)膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白與物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸脂雙層的不透性和膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白被動運(yùn)輸與主動運(yùn)輸目前三頁\總數(shù)五十一頁\編于二十一點細(xì)胞內(nèi)的外的離子差別分布主要由兩種機(jī)制所調(diào)控：一是取決于一套特殊的膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的活性；一是取決于質(zhì)膜本身的脂雙層所具有的疏水性特征。目前四頁\總數(shù)五十一頁\編于二十一點據(jù)估計細(xì)胞膜上與物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)有關(guān)的蛋白占核基因編碼蛋白的15-30%，細(xì)胞用在物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)方面的能量達(dá)細(xì)胞總消耗能量的2/3。目前五頁\總數(shù)五十一頁\編于二十一點概念：被動運(yùn)輸（passivetransport）是通過簡單擴(kuò)散或協(xié)助擴(kuò)散實現(xiàn)物質(zhì)由高濃度向低濃度方向的跨膜運(yùn)轉(zhuǎn)。特點：運(yùn)輸方向；跨膜動力；能量消耗；膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白。類型：簡單擴(kuò)散（simplediffusion）協(xié)助擴(kuò)散（facilitateddiffusion）目前六頁\總數(shù)五十一頁\編于二十一點一、簡單擴(kuò)散概念：又稱為自由擴(kuò)散（freediffusion），是疏水小分子或小的不帶電荷的極性分子，不需要能量也不需要膜蛋白參與的跨膜運(yùn)輸方式。特點：①沿濃度梯度（或電化學(xué)梯度）擴(kuò)散；②不需要提供能量；③沒有膜蛋白的協(xié)助。

某種物質(zhì)對膜的通透性（P）可以根據(jù)它在水和油中的分配系數(shù)（K）及擴(kuò)散系數(shù)（D）來計算：P=KD/t（t為膜的厚度）目前七頁\總數(shù)五十一頁\編于二十一點目前八頁\總數(shù)五十一頁\編于二十一點二、協(xié)助擴(kuò)散

概念：也稱促進(jìn)擴(kuò)散，是極性分子和無機(jī)離子在膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白協(xié)助下順濃度梯度（或電化學(xué)梯度）的跨膜運(yùn)輸。特點：①比自由擴(kuò)散轉(zhuǎn)運(yùn)速率高；②運(yùn)輸速率同物質(zhì)濃度成非線性關(guān)系；③特異性；飽和性。載體（膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白）：載體蛋白和通道蛋白兩種類型。

目前九頁\總數(shù)五十一頁\編于二十一點（一）載體蛋白（carrierprotein）載體蛋白（carrierprotein）是在生物膜上普遍存在的多次跨膜蛋白分子?？梢院吞囟ǖ娜苜|(zhì)分子結(jié)合，通過構(gòu)象改變介導(dǎo)溶質(zhì)的主動和被動跨膜運(yùn)輸。目前十頁\總數(shù)五十一頁\編于二十一點（二）通道蛋白（channelprotein）概念：通道蛋白（channelprotein）是橫跨質(zhì)膜的選擇性通道，允許適當(dāng)大小的分子和帶電荷的離子順梯度通過，又稱為離子通道。對離子的選擇性依賴于離子通道的直徑和形狀，以及依賴于通道內(nèi)襯帶電荷氨基酸的分布。有些通道蛋白長期開放，如鉀泄漏通道；有些通道蛋白平時處于關(guān)閉狀態(tài)，僅在特定刺激下才打開，又稱為門通道（gatedchannel）。主要有4類：配體門通道電位門通道環(huán)核苷酸門通道、機(jī)械門通道。目前十一頁\總數(shù)五十一頁\編于二十一點IonChannels目前十二頁\總數(shù)五十一頁\編于二十一點1、配體門通道(ligandgatedchannel)特點：受體與細(xì)胞外的配體結(jié)合，引起門通道蛋白發(fā)生構(gòu)象變化，“門”打開。又稱離子通道型受體。?？煞譃殛栯x子通道，如乙酰膽堿、谷氨酸和五羥色胺受體，和陰離子通道，如甘氨酸和γ－氨基丁酸受體。。Ach受體是由4種不同的亞單位組成的5聚體蛋白質(zhì)，形成一個結(jié)構(gòu)為α2βγδ的梅花狀通道樣結(jié)構(gòu)，其中的兩個α亞單位是同兩分子Ach相結(jié)合的部位。目前十三頁\總數(shù)五十一頁\編于二十一點Nicotinicacetylcholinereceptor目前十四頁\總數(shù)五十一頁\編于二十一點目前十五頁\總數(shù)五十一頁\編于二十一點2、電位門通道(voltagegatedchannel)特點：細(xì)胞內(nèi)或細(xì)胞外特異離子濃度或電位發(fā)生變化時，致使其構(gòu)象變化，“門”打開。K+電位門有四個亞單位，每個亞基有6個跨膜α螺旋(S1-S6)，N和C端均位于胞質(zhì)面。連接S5-S6段的發(fā)夾樣β折疊(P區(qū)或H5區(qū))，構(gòu)成通道的內(nèi)襯，大小可允許K+通過。K+通道具有三種狀態(tài)：開啟、關(guān)閉和失活。目前認(rèn)為S4段是電壓感受器。Na+、K+、Ca2+三種電位門通道結(jié)構(gòu)相似，在進(jìn)化上是由同一個遠(yuǎn)祖基因演化而來。目前十六頁\總數(shù)五十一頁\編于二十一點Ion-channellinkedreceptorsinneurotransmission神經(jīng)肌肉接點由Ach門控通道開放而出現(xiàn)終板電位時，可使肌細(xì)胞膜中的電位門Na+通道和K+通道相繼激活，出現(xiàn)動作電位；引起肌質(zhì)網(wǎng)Ca2+通道打開，Ca2+進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，引發(fā)肌肉收縮。目前十七頁\總數(shù)五十一頁\編于二十一點3、環(huán)核苷酸門通道

如氣味分子與化學(xué)感受器中的G蛋白偶聯(lián)型受體結(jié)合，可激活腺苷酸環(huán)化酶，產(chǎn)生cAMP，開啟cAMP門控陽離子通道，引起鈉離子內(nèi)流，膜去極化，產(chǎn)生神經(jīng)沖動，最終形成嗅覺或味覺。目前十八頁\總數(shù)五十一頁\編于二十一點4、機(jī)械門通道感受摩擦力、壓力、牽拉力、重力、剪切力等。細(xì)胞將機(jī)械刺激的信號轉(zhuǎn)化為電化學(xué)信號，引起細(xì)胞反應(yīng)的過程稱為機(jī)械信號轉(zhuǎn)導(dǎo)（mechanotransduction）。5、水通道水?dāng)U散通過人工膜的速率很低，人們推測膜上有水通道。2003年Agre與離子通道的研究者M(jìn)acKinnon同獲諾貝爾化學(xué)獎。目前在人類細(xì)胞中已發(fā)現(xiàn)的此類蛋白至少有11種，被命名為水通道蛋白（Aquaporin，AQP）。目前十九頁\總數(shù)五十一頁\編于二十一點#載體蛋白與通道蛋白1載體蛋白：廣泛存在；多次跨膜蛋白；通過改變構(gòu)象實現(xiàn)運(yùn)輸。特點：①特異性；②類似于E的底物作用的飽和動力曲線；③可被類似物競爭性或非競爭性抑制。與E不同的是：可改變平衡點，不共價修飾底物。2通道蛋白：不需與溶質(zhì)分子結(jié)合；橫跨膜形成親水通道。大多與離子轉(zhuǎn)運(yùn)有關(guān)，又稱為離子通道。特點：①具有離子選擇性；②大多通道為門控型。目前二十頁\總數(shù)五十一頁\編于二十一點目前二十一頁\總數(shù)五十一頁\編于二十一點第二節(jié)離子泵和協(xié)同運(yùn)輸

P-型離子泵

V-型離子泵和F-型離子泵

協(xié)同運(yùn)輸

離子跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)與膜電位（自學(xué)）目前二十二頁\總數(shù)五十一頁\編于二十一點主動運(yùn)輸（activetransport）是指由載體蛋白介導(dǎo)的物質(zhì)逆濃度梯度（或化學(xué)梯度）的由濃度低的一側(cè)向濃度高的一側(cè)的跨膜運(yùn)輸方式。主動運(yùn)輸?shù)奶攸c是：①逆濃度梯度（逆化學(xué)梯度）運(yùn)輸；②需要能量；③都有載體蛋白。主動運(yùn)輸所需的能量來源主要有：①ATP驅(qū)動的泵通過水解ATP獲得能量；②協(xié)同運(yùn)輸中的離子梯度動力；③光驅(qū)動的泵利用光能運(yùn)輸物質(zhì)，見于細(xì)菌。目前二十三頁\總數(shù)五十一頁\編于二十一點目前二十四頁\總數(shù)五十一頁\編于二十一點一、ATP直接提供能量驅(qū)動的主動運(yùn)輸鈉鉀泵（Na+-K+

-ATP酶）鈣泵（Ca2+-ATP酶）質(zhì)子泵：P-型質(zhì)子泵、V-型質(zhì)子泵、H+-ATP酶（或F–型）目前二十五頁\總數(shù)五十一頁\編于二十一點１、鈉鉀泵構(gòu)成：由2個大亞基、2個小亞基組成的4聚體，實際上就是Na+-K+ATP酶，分布于動物細(xì)胞的質(zhì)膜。鈉鉀泵結(jié)構(gòu)

目前二十六頁\總數(shù)五十一頁\編于二十一點目前二十七頁\總數(shù)五十一頁\編于二十一點鈉鉀泵作用機(jī)制目前二十八頁\總數(shù)五十一頁\編于二十一點Na+-K+ATPpumpcancatalyzetheformationofATPunderlaboratorycondition目前二十九頁\總數(shù)五十一頁\編于二十一點鈉鉀泵對離子的轉(zhuǎn)運(yùn)循環(huán)依賴自磷酸化過程（ATP上的一個磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移到鈉鉀泵的一個天冬氨酸殘基上，導(dǎo)致構(gòu)象變化），所以這類離子泵叫做P-type。Na+-K+泵的作用：①維持細(xì)胞的滲透性，保持細(xì)胞的體積；②維持低Na+高K+的細(xì)胞內(nèi)環(huán)境；③維持細(xì)胞的靜息膜電位。地高辛、烏本苷等強(qiáng)心劑抑制其活性；Mg2+和少量膜脂有助提高于其活性。目前三十頁\總數(shù)五十一頁\編于二十一點２、鈣離子泵作用：維持細(xì)胞內(nèi)較低的鈣離子濃度（細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度10-7M，細(xì)胞外10-3M）。位置：質(zhì)膜和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜。類型：P型離子泵，其原理與鈉鉀泵相似，每分解一個ATP分子，泵出2個Ca2+。位于肌質(zhì)網(wǎng)上的鈣離子泵占肌質(zhì)網(wǎng)膜蛋白質(zhì)的90%。鈉鈣交換器（Na+-Ca2+exchanger），屬于反向協(xié)同運(yùn)輸體系，通過鈉鈣交換來轉(zhuǎn)運(yùn)鈣離子。目前三十一頁\總數(shù)五十一頁\編于二十一點Ca++ATPaseMaintainslowcytosolic[Ca++]PresentInPlasmaandERmembranesModelformodeofactionforCa++ATPase Conformationchange目前三十二頁\總數(shù)五十一頁\編于二十一點1、P-type：利用ATP自磷酸化發(fā)生構(gòu)象的改變來轉(zhuǎn)移質(zhì)子，如植物細(xì)胞膜上的H+泵、動物胃表皮細(xì)胞的H+-K+泵（分泌胃酸）。2、V-type：存在于各類小泡(vacuole)膜上，由許多亞基構(gòu)成，水解ATP產(chǎn)生能量，但不發(fā)生自磷酸化，位于溶酶體膜、胞內(nèi)體、植物液泡膜上。3、F-type：是由許多亞基構(gòu)成的管狀結(jié)構(gòu)，利用質(zhì)子動力勢合成ATP，也叫ATP合酶，位于細(xì)菌質(zhì)膜，線粒體內(nèi)膜和葉綠體的類囊體膜上。３、質(zhì)子泵目前三十三頁\總數(shù)五十一頁\編于二十一點ATP-poweredpumps目前三十四頁\總數(shù)五十一頁\編于二十一點協(xié)同運(yùn)輸（cotransport）是一類靠間接提供能量完成的主動運(yùn)輸方式。物質(zhì)跨膜運(yùn)動所需要的能量來自膜兩側(cè)離子的電化學(xué)濃度梯度，而維持這種電化學(xué)勢的是鈉鉀泵或質(zhì)子泵。動物細(xì)胞中常常利用膜兩側(cè)Na+濃度梯度來驅(qū)動，植物細(xì)胞和細(xì)菌常利用H+濃度梯度來驅(qū)動。根據(jù)物質(zhì)運(yùn)輸方向與離子沿濃度梯度的轉(zhuǎn)移方向，協(xié)同運(yùn)輸又可分為：同向協(xié)同（symport）與反向協(xié)同（antiport）。

概念：協(xié)同運(yùn)輸（cotransport）是指一種物質(zhì)的運(yùn)輸伴隨另一種物質(zhì)的運(yùn)輸。它是一類靠間接提供能量完成的主動運(yùn)輸方式。能量：鈉鉀泵或質(zhì)子泵通過消耗ATP產(chǎn)生膜兩側(cè)的電化學(xué)濃度梯度，驅(qū)動協(xié)同運(yùn)輸?shù)倪M(jìn)行。

動物細(xì)胞中常常利用膜兩側(cè)Na+濃度梯度來驅(qū)動，植物細(xì)胞和細(xì)菌常利用H+濃度梯度來驅(qū)動。類型：共運(yùn)輸（同向協(xié)同（symport））對運(yùn)輸（反向協(xié)同（antiport））二、ATP間接提供能量的主動運(yùn)輸目前三十五頁\總數(shù)五十一頁\編于二十一點1、同向協(xié)同（symport）物質(zhì)運(yùn)輸方向與離子轉(zhuǎn)移方向相同。如小腸細(xì)胞對葡萄糖的吸收伴隨著Na+的進(jìn)入。在某些細(xì)菌中，乳糖的吸收伴隨著H+的進(jìn)入。2、反向協(xié)同（antiport）物質(zhì)跨膜運(yùn)動的方向與離子轉(zhuǎn)移的方向相反，如動物細(xì)胞常通過Na+/H+反向協(xié)同運(yùn)輸?shù)姆绞絹磙D(zhuǎn)運(yùn)H+，以調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)的PH值。還有一種機(jī)制是Na+驅(qū)動的Cl--HCO3-交換，即Na+與HCO3-的進(jìn)入伴隨著Cl-和H+的外流，如存在于紅細(xì)胞膜上的帶3蛋白。

目前三十六頁\總數(shù)五十一頁\編于二十一點Glucoseisabsorbedbysymport目前三十七頁\總數(shù)五十一頁\編于二十一點補(bǔ)充：物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸和膜電位(了解）膜電位：細(xì)胞膜兩側(cè)各種帶電物質(zhì)形成的電位差的總和。靜息電位（restingpotential）：細(xì)胞在靜息狀態(tài)下的膜電位。動作電位（activepotential）：細(xì)胞在刺激作用下的膜電位。極化：在靜息電位狀態(tài)下，質(zhì)膜內(nèi)為負(fù)值，外為正值的現(xiàn)象。去極化：由于離子的跨膜運(yùn)輸使膜的靜息電位減小或者消失。反極化：離子的跨膜運(yùn)輸導(dǎo)致瞬間內(nèi)正外負(fù)的動作電位的現(xiàn)象。超極化：離子的跨膜運(yùn)輸導(dǎo)致靜息電位超過原來的值。目前三十八頁\總數(shù)五十一頁\編于二十一點第三節(jié)胞吞和胞吐作用

一胞吞作用二受體介導(dǎo)的胞吞作用三胞吐作用四穿胞運(yùn)輸五胞內(nèi)膜泡運(yùn)輸目前三十九頁\總數(shù)五十一頁\編于二十一點真核細(xì)胞通過胞吞作用（endocytosis）和胞吐作用（exocytosis）完成大分子與顆粒性物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸。在轉(zhuǎn)運(yùn)過程中，質(zhì)膜內(nèi)陷，形成包圍細(xì)胞外物質(zhì)的囊泡，因此又稱膜泡運(yùn)輸,又稱批量運(yùn)輸（bulktransport）。根據(jù)物質(zhì)的運(yùn)輸方向分為：胞吞作用（endocytosis）胞吐作用（exocytosis）目前四十頁\總數(shù)五十一頁\編于二十一點一胞吞作用概念：胞吞作用通過細(xì)胞膜內(nèi)陷形成囊泡（胞吞泡）,將外界物質(zhì)裹進(jìn)并輸入細(xì)胞的過程。類型：吞噬作用（phagocytosis）胞飲作用（pinocytosis）

目前四十一頁\總數(shù)五十一頁\編于二十一點細(xì)胞內(nèi)吞較大的固體顆粒物質(zhì)，如細(xì)菌、細(xì)胞碎片等，稱為吞噬作用。1、吞噬作用目前四十二頁\總數(shù)五十一頁\編于二十一點特點：胞吞物為大分子和顆粒物質(zhì)；形成的胞吞泡大（直徑大于250nm）；信號觸發(fā)過程；微絲和結(jié)合蛋白。作用：防御侵染和垃圾清除工。目前四十三頁\總