1、第五章 物質(zhì)的跨膜運輸,膜轉運蛋白與物質(zhì)的跨膜運輸 離子泵與協(xié)同轉運 胞吞作用與胞吐作用,1,2,3,1,學習課堂,物質(zhì)的跨膜運輸,2,學習課堂,第一節(jié) 膜轉運蛋白與物質(zhì)的跨膜運輸,被動運輸 (passive transport) 主動運輸 (active transport) 胞吞作用 (endocytosis) 胞吐作用 (exocytosis),物質(zhì)的跨膜運輸是細胞維持正常生命活動的基礎之一。,3,學習課堂,一、膜轉運蛋白,4,學習課堂,載體蛋白,膜轉運蛋白,通道蛋白,5,學習課堂,1.載體蛋白及其功能,載體蛋白（carrier proteins）：存在于細胞膜上的一種具有特異性傳導功能

2、的蛋白質(zhì)，它能與特定的溶質(zhì)分子結合，通過一系列構象改變介導溶質(zhì)分子的跨膜轉運。,作用：介導順濃度或電化學梯度的運輸,6,學習課堂,2.通道蛋白及其功能,通道蛋白（channel proteins）：存在于細胞膜上的一種跨膜蛋白質(zhì)，其跨膜部分形成親水性的通道，當這些孔道開放時允許適宜大小的分子和帶電荷的離子通過，通道蛋白所介導的被動運輸不需要與溶質(zhì)分子結合。,特征：離子選擇性、門控,7,學習課堂,離子選擇性和門控,8,學習課堂,通道蛋白的門控,Fig. 三種類型的門控離子通道示意圖,9,學習課堂,水通道？,10,學習課堂,二、被動運輸與主動運輸,11,學習課堂,一、被動運輸 (passive t

3、ransport),特點：運輸方向、跨膜動力、能量消耗、膜轉運蛋白； 類型：簡單擴散 (simple diffusion)、協(xié)助擴散 (facilitated diffusion)； 簡單擴散與協(xié)助擴散的比較；,12,學習課堂,被動運輸： 指通過簡單擴散或協(xié)助擴散 實現(xiàn)物質(zhì)由高濃度向低濃度方向 的跨膜運輸。轉運的動力來自于 物質(zhì)的濃度梯度，勿需細胞提供 能量。,13,學習課堂,簡單擴散： 疏水的小分子 或小的不帶電荷的 極性分子在以簡單 擴散的方式跨膜轉 運中，不需要細胞 提供能量，也沒有 膜蛋白的協(xié)助。,通透性主要取決 分子的大小 和 分子的極性。,14,學習課堂,協(xié)助擴散： 是各種極性分子

4、和無機離子， 如糖、氨基酸、核苷酸以及細胞代 謝物等順其濃度梯度或電化學梯度 減小方向的跨膜運輸，不需細胞提 供能量，但,在協(xié)助擴散中，特異的 膜蛋白 “協(xié)助” 物質(zhì)轉運使其轉運速 率增加，轉運特異性增強。,15,學習課堂,16,學習課堂,Fig. 簡單擴散與協(xié)助擴散的比較,（1）轉運速率高 （2）存在最大轉運速率(Vmax),因此可用KM值衡量某種物質(zhì)的轉運速率。 （3）KM值反應轉運的特異性。 （4）細胞膜上存在轉運蛋白，負責無機離子和水溶性有機小分子的跨膜轉運。,協(xié)助擴散的特征,17,學習課堂,18,學習課堂,二、主動運輸 (active transport),由ATP直接提供能量的主動

5、運輸； 協(xié)同運輸 (cotransport)； 物質(zhì)的跨膜轉運與膜電位。,特點：運輸方向、能量消耗、膜轉運蛋白； 被動與主動運輸?shù)谋容^； 類型：三種基本類型；,鈉鉀泵：結構與機制 鈣泵：Ca2+-ATP酶 質(zhì)子泵：P-型質(zhì)子泵、V-型質(zhì)子泵、H+-ATP酶,由Na+-K+泵(或H+-泵)與載體蛋白協(xié)同作用， 靠間接消耗ATP所完成的主動運輸方式,19,學習課堂,主動運輸： 由載體蛋白所介導的物質(zhì)逆濃 度梯度或電化學梯度由濃度低的一 側向濃度高的一側所進行的一種跨 膜轉運方式，需要與某種釋放能量 的過程相偶聯(lián)。,20,學習課堂,主動運輸與被動運輸?shù)谋容^,21,學習課堂,第二節(jié) 離子泵與協(xié)同轉運,

6、22,學習課堂,Fig. Na+-K+泵的結構與工作模式示意圖,（一）由ATP直接提供能量的主動運輸鈉鉀泵,23,學習課堂,Fig. Na+-K+泵的工作模式示意圖,工作原理：,24,學習課堂,Fig. Ca2+泵的結構與工作模式示意圖,（二）由ATP直接提供能量的主動運輸鈣泵和質(zhì)子泵,25,學習課堂,質(zhì)子泵,功能：建立H+電化學梯度，驅動轉運溶質(zhì)進入細胞,種類,（1）P型質(zhì)子泵：結構與Na+-K+泵和Ca2+泵結構類似，在轉運H的過程中涉及磷酸化和去磷酸化，存在于真核細胞的細胞膜上。 （2）V型質(zhì)子泵：在轉運H的過程中不磷酸化中間體，存在于動物細胞溶酶體膜和植物細胞液泡膜上，其功能是維持細胞

7、質(zhì)基質(zhì)中性pH和細胞器內(nèi)的酸性。 （3） H+ - ATP酶:存在于線粒體膜、植物類囊體膜機多數(shù)細菌質(zhì)膜上，以相反的方式發(fā)揮生理作用H+順濃度梯度運動，釋放能量與合成 ATP偶聯(lián)起來：,線粒體磷酸化 葉綠體光合磷酸化,26,學習課堂,（三）協(xié)同運輸 cotransport,定義：是一類由Na+-K+泵（或H+泵)與載體蛋白協(xié)同作用，靠間接消耗ATP所完成的主動運輸方式。,特點：運輸方向、跨膜動力、能量消耗,類型（根據(jù)運輸方向與離子順電化學梯度的轉移方向）：,同向運輸（symport）：物質(zhì)運輸方向與離子轉移方向相同 對向運輸（antiport）：物質(zhì)運輸方向與離子轉移方向相反,27,學習課堂,

8、同向轉運 反向轉運,28,學習課堂,同向轉運（symport）,Fig. 小腸上皮細胞吸收葡萄糖(Glc)示意圖： 葡萄糖分子通過Na+驅動的供運輸方式進入上皮細胞；再經(jīng)載體介導的協(xié)助擴散方式進入血液；Na+-K+泵消耗ATP維持Na+的電化學梯度。,29,學習課堂,第三節(jié) 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)的跨膜運輸，又稱膜泡運輸或批量運輸 (bulk transport)，屬于主動運輸。 胞吞作用 胞吐作用,30,學習課堂,Fig. 膜泡運輸過程中有不同蛋白質(zhì)參與,31,學習課堂,胞吞作用,胞飲作用(pinocytosis)與吞噬作用(phagocytosis),受體介導的內(nèi)吞作用及包被的組裝 胞內(nèi)體 (endosome) 及其分選作用,胞飲作用與吞噬作用主要有三點區(qū)別,32,學習課堂,Fig. 通過網(wǎng)格蛋白有被小泡介導的選擇性運輸示意圖,胞吞泡形成的機制,33,學習課堂,受體介導的胞吞作用,選擇濃縮機制（selective concentrating mechanism）,Fig. LDL的受體介導的胞吞作用,34,學習課堂,胞吐作用,胞吐作用：將細胞內(nèi)的分泌泡或其它某些膜泡中的物質(zhì)通過細胞質(zhì)膜運出細胞的過程。,組成型胞吐途徑（ constituti