高中生物奧賽2009年第三章-物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸

第三章物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸 1.1被動(dòng)運(yùn)輸〔passivetransport〕 1.2主動(dòng)運(yùn)輸〔activetransport〕 1.3胞吞作用〔endocytosis〕與胞吐作用〔exocytosis〕物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸是細(xì)胞維持正常生命活動(dòng)的根底之一，據(jù)估計(jì)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5~30%，細(xì)胞用在物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)方面的能量達(dá)細(xì)胞總消耗能量的三分之二。1.1被動(dòng)運(yùn)輸〔passivetransport〕

1.1.1簡(jiǎn)單擴(kuò)散〔simplediffusion〕特點(diǎn)：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(méi)有膜蛋白的協(xié)助。

1.1.2協(xié)助擴(kuò)散〔facilitateddiffusion〕特點(diǎn)：①比自由擴(kuò)散轉(zhuǎn)運(yùn)速率高；②存在最大轉(zhuǎn)運(yùn)速率；③有特異性膜蛋白的協(xié)助，這類(lèi)特殊的膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白主要有載體蛋白和通道蛋白兩種類(lèi)型。

膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白●載體蛋白〔carrierproteins〕——通透酶〔permease〕性質(zhì)，介導(dǎo)被動(dòng)運(yùn)輸與主動(dòng)運(yùn)輸?！裢ǖ赖鞍住瞔hannelproteins〕——具有離子選擇性，轉(zhuǎn)運(yùn)速率高；離子通道是門(mén)控的；只介導(dǎo)被動(dòng)運(yùn)輸，又稱(chēng)離子通道。類(lèi)型：電壓門(mén)通道〔voltage-gatedchannel〕配體門(mén)通道〔ligand-gatedchannel〕壓力激活通道〔stress-activatedchannel〕 鉀電位門(mén)通道鉀電位門(mén)通道K+通道具有三種狀態(tài)：開(kāi)啟、關(guān)閉和失活，S4段是電壓感受器，S4段上的正電荷可能是門(mén)控電荷，當(dāng)膜去極化時(shí)〔膜外為負(fù)，膜內(nèi)為正〕，引起帶正電荷的氨基酸殘基轉(zhuǎn)向細(xì)胞外側(cè)面，通道蛋白構(gòu)象改變，“門(mén)”翻開(kāi)，大量K+外流，此時(shí)相當(dāng)于K+的自由擴(kuò)散。K+電位門(mén)和Ach配體門(mén)一樣只是瞬間〔約幾毫秒〕開(kāi)放，然后失活。此時(shí)N端的球形結(jié)構(gòu)，堵塞在通道中央，通道失活，稍后球體釋放，“門(mén)”處于關(guān)閉狀態(tài)。乙酰膽堿受體乙酰膽堿受體N型乙酰膽堿受體是目前了解較多的一類(lèi)配體門(mén)通道。它是由4種不同的亞單位組成的5聚體，總分子量約為290kd。亞單位通過(guò)氫鍵等非共價(jià)鍵，形成一個(gè)結(jié)構(gòu)為α2βγδ的梅花狀通道樣結(jié)構(gòu)，其中的兩個(gè)α亞單位是同兩分子Ach相結(jié)合的部位。Ach門(mén)通道具有具有三種狀態(tài)：開(kāi)啟、關(guān)閉和失活。當(dāng)受體的兩個(gè)α亞單位結(jié)合Ach時(shí)，引起通道構(gòu)象改變，通道瞬間開(kāi)啟，膜外Na+內(nèi)流，膜內(nèi)K+外流。使該處膜內(nèi)外電位差接近于0值，引起肌細(xì)胞動(dòng)作電位，肌肉收縮。Ach釋放后，瞬間即被乙酰膽堿酯酶水解，通道在約1毫秒內(nèi)關(guān)閉。如果Ach存在的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)〔約20毫秒后〕，那么通道會(huì)處于失活狀態(tài)。箭毒和α銀環(huán)蛇毒素可與乙酰膽堿受體結(jié)合，但不能開(kāi)啟通道，導(dǎo)致肌肉麻痹。1.2主動(dòng)運(yùn)輸〔activetransport〕1.2.1特點(diǎn):①逆濃度梯度〔逆化學(xué)梯度〕運(yùn)輸；②需要能量〔由ATP直接供能〕或與釋放能量的過(guò)程偶聯(lián)〔協(xié)同運(yùn)輸〕；③都有載體蛋白。

1.2主動(dòng)運(yùn)輸〔activetransport〕1.2.2類(lèi)型:三種根本類(lèi)型●由ATP直接提供能量的主動(dòng)運(yùn)輸鈉鉀泵〔結(jié)構(gòu)與機(jī)制〕鈣離子泵〔Ca2+-ATP酶〕質(zhì)子泵：P-型質(zhì)子泵、V-型質(zhì)子泵〔溶酶體膜〕、H+-ATP酶〔線(xiàn)粒體膜等〕●由ATP間接提供能量的主動(dòng)運(yùn)輸協(xié)同運(yùn)輸〔cotransport〕:由Na+-K+泵〔或H+-泵〕與載體蛋白協(xié)同作用，靠間接消耗ATP所完成的主動(dòng)運(yùn)輸方式●光能驅(qū)動(dòng)的主動(dòng)運(yùn)輸，見(jiàn)于細(xì)菌。鈣離子泵細(xì)胞內(nèi)鈣離子泵有兩類(lèi)：其一是P型離子泵，其原理與鈉鉀泵相似，每分解一個(gè)ATP分子，泵出2個(gè)Ca2+。另一類(lèi)叫做鈉鈣交換器〔Na+-Ca2+exchanger〕，屬于反向協(xié)同運(yùn)輸體系〔antiporter〕，通過(guò)鈉鈣交換來(lái)轉(zhuǎn)運(yùn)鈣離子。鈣離子通常與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)有關(guān)，鈣離子濃度的變化會(huì)引起細(xì)胞內(nèi)信號(hào)途徑的反響，導(dǎo)致一系列的生理變化。通常細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度〔10-7M〕顯著低于細(xì)胞外鈣離子濃度〔10-3M〕。鈣離子泵1.3胞吞作用〔endocytosis〕

與胞吐作用〔exocytosis〕作用：完成大分子與顆粒性物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸，在轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中，質(zhì)膜內(nèi)陷，形成包圍細(xì)胞外物質(zhì)的囊泡，又稱(chēng)膜泡運(yùn)輸，屬于主動(dòng)運(yùn)輸。

●胞吞作用

●胞吐作用胞吞作用●吞噬作用〔phagocytosis〕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(chēng)為吞噬作用。吞噬現(xiàn)象是原生動(dòng)物獲取營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的主要方式，在后生動(dòng)物中亦存在吞噬現(xiàn)象。如：在哺乳動(dòng)物中，中性顆粒白細(xì)胞和巨噬細(xì)胞具有極強(qiáng)的吞噬能力，以保護(hù)機(jī)體免受異物侵害?！癜嬜饔谩瞤inocytosis〕細(xì)胞吞入的物質(zhì)為液體或極小的顆粒物質(zhì)，這種內(nèi)吞作用稱(chēng)為胞飲作用。胞飲作用存在于白細(xì)胞、腎細(xì)胞、小腸上皮細(xì)胞、肝巨噬細(xì)胞和植物細(xì)胞。

胞飲作用與吞噬作用三點(diǎn)區(qū)別

胞吐作用與內(nèi)吞作用的順序相反，某些大分子物質(zhì)通過(guò)形成小囊泡從細(xì)胞內(nèi)部移至細(xì)胞外表，小囊泡的膜與質(zhì)膜融合，將物質(zhì)排出細(xì)胞之外，這個(gè)過(guò)程也稱(chēng)為外排作用，細(xì)胞內(nèi)不能消化的物質(zhì)和合成的分泌蛋白都是通過(guò)這種途徑排出的。●組成型的外排途徑〔constitutiveexocytosispathway〕●調(diào)節(jié)型外排途徑〔regulatedexocytosispathway〕組成型的外排途徑特點(diǎn)：存在于所有真核細(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〕調(diào)節(jié)型外排途徑特點(diǎn)：