第5章之(3)細胞膜的物質運輸_第1頁
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文檔簡介

膜的通透性——細胞膜允許或阻止一定物質穿越的性能

(permeability)特點:選擇性(selectivity)第五節細胞膜與物質的跨膜轉運按機制分類:穿膜運輸

小分子與離子膜泡運輸

大分子與顆粒物質O2,CO2,N2尿素,H2O葡萄糖,氨基酸H+,Na+,

Ca2+小分子和離子穿膜取決于膜結構屬性及分子或離子自身特性:①脂溶性越強的分子越容易穿膜;非極性物質脂溶性強,易穿膜,如O2,CO2,N2,苯;

但H2O例外②分子量越小越容易穿膜;③帶電荷的離子不能或很難穿膜。離子脂溶性弱,且帶有水化膜,增大了它的有效體積。一、穿膜運輸許多營養分子由于分子較大和極性較強而不能穿膜。(一)小分子和離子的穿膜機制膜脂:雙分子層膜蛋白:鑲嵌或附著(二)膜轉運蛋白及轉運方向

根據運輸機制不同,將膜轉運蛋白分為兩類:載體蛋白(carrierprotein):通過蛋白質發生可逆的構象變化進行物質運輸;通道蛋白(channelprotein):在蛋白質中心形成一個親水性的通道,使特定溶質穿越。根據膜轉運蛋白轉運物質方向不同,分為兩種運輸方式:被轉運的物質借助于膜轉運蛋白,順著濃度梯度或電化學梯度穿越細胞膜,且不需要消耗細胞代謝能,這種運輸方式稱…。被轉運的物質借助于膜轉運蛋白,逆著濃度梯度或電化學梯度穿越細胞膜,且需要消耗細胞代謝能,這種運輸方式稱…。載體蛋白既參與主動運輸又參與被動運輸;通道蛋白只參與被動運輸。(passivetransport)(activetransport)高濃度低濃度電化學梯度(三)小分子和離子的穿膜運輸方式1.簡單擴散(simplediffusion)——

不消耗細胞代謝能,不依靠專一的膜蛋白分子而使物質順濃度梯度從膜的一側轉運到另一側的運輸方式。如…高濃度低濃度電化學梯度脂雙分子層載體蛋白

2.易化擴散(facilitateddiffusion)——借助于載體蛋白的,不消耗細胞代謝能,順濃度梯度轉運物質的方式稱…。如葡萄糖、氨基酸等。離子通道擴散的特點:轉運速度快;特異性強;間斷開放,由“閘門”控制;順電化學梯度,不耗能。通道蛋白的類型:電壓門控通道(voltagegatedchannel)

配體門控通道(ligandgatedchannel)

機械門控通道(mechanicalgatedchannel)

3.離子通道擴散高濃度低濃度通道蛋白配體配體門控通道示意圖①化學本質:Na+-K+ATP酶∴兼有載體蛋白和酶的雙重功能②化學組成:Na+-K+ATP酶大亞基:小亞基:跨膜脂蛋白(酶的催化部位)內側:Na+、ATP的結合部位外側:K+、烏本箭毒苷的結合部位膜外半嵌入的糖蛋白,作用不詳。——鈉鉀泵(Na+-K+pump)4.離子泵大亞基小亞基細胞質鉀離子濃度梯度(30倍)鈉離子濃度梯度(13倍)鉀離子鈉離子烏本箭毒苷K+或烏本箭毒苷結合部位Na+結合部位Na++細胞內濃度梯度濃度梯度大亞基大亞基小亞基Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+Na+Na+Na+PiNa+K+小亞基大亞基大亞基K+ATPADP+Pi鈉結合部位K+Pi大亞基大亞基小亞基鉀結合部位③運輸過程:Na+K+細胞外Na+Na+PNa+PPK+PK+K+

(1)Na+在膜內側結合到Na+結合位點,促進ATP分子的水解;(2)泵磷酸化,導致蛋白構型改變;(3)Na+結合部位轉向膜外,Na+釋放到膜外,同時K+結合位點朝向細胞表面;(4)K+與其結合位點結合后,刺激泵脫磷酸化,并導致蛋白的構型再次變化,K+結合位點朝向胞質面;(5)泵與K+親和力下降,釋放K+,蛋白復構,并與Na+親和力上升,開始下一輪運輸過程。④工作效率:1個Na+-K+ATP酶分子每秒鐘可水解100個ATP分子;每水解1個ATP分子所釋放的能量可泵出3個Na+,同時泵入2個K+。⑤生理意義:A、維持細胞內外鈉、鉀離子的濃度梯度;B、維持膜電位;C、調節細胞內外滲透壓;D、為細胞主動運輸葡萄糖、氨基酸等提供驅動力。

是由Na+-K+泵與載體蛋白協同作用,間接消耗ATP所完成的葡萄糖的主動運輸方式。

5.伴隨運輸——鈉離子濃度驅動葡萄糖的主動運輸此運輸過程由兩種載體蛋白協同完成:②葡萄糖特異性載體蛋白①鈉鉀泵——將Na+泵出細胞,造成胞內外的Na+濃度梯度。——利用Na+勢能驅動,結合葡萄糖,使之與Na+

相伴進入細胞。膜泡運輸胞吞作用胞飲作用吞噬作用受體介導的胞吞作用膜泡運輸:大分子或顆粒物質不能穿越細胞膜,它們是通過一些膜囊泡有順序地形成和融合來完成物質轉運的,故稱為…。(P91)(此過程耗能)二、膜泡運輸條件性分泌結構性分泌胞吐作用胞吐作用吞噬作用胞飲作用吞噬體胞飲體(一)胞吞作用細胞表面發生內陷,由細胞膜將胞外大分子或顆粒物質包圍成小泡,脫離細胞膜進入細胞內的運輸過程。(P91)1.吞噬作用(phagocytosis)※是指細胞內吞較大的固體顆粒或分子復合物的過程,如細菌、細胞碎片、無機塵粒等。※吞噬作用形成的囊泡稱吞噬體(phagosome)。定義:※是原生動物獲取營養的重要方式。※在高等動物和人類是機體免疫系統的重要功能。(endocytosis)2.胞飲作用(pinocytosis)※是指細胞內吞大分子溶液物質或極微小顆粒的活動。※胞飲形成的囊泡稱胞飲體(pinosome)。※大多數細胞具有胞飲作用。3.受體介導的胞吞作用(receptormediatedendocytosis)定義:大分子與質膜上特異性受體相識別并結合,然后內陷成有被小窩,繼之形成有被小泡,完成物質傳送,這種胞吞方式稱…。A.特異性強,可大大提高內吞效率;B.內吞過程中形成一類特殊的膜囊泡——有被小泡

(coatedvesicle)。特點:重鏈輕鏈鉤狀末端裝配的中間物三腿蛋白復合體衣被的組成與結構:

網格蛋白(clathrin)(√);短肽(shortpeptide)結構:網格蛋白分子3×+短肽3×三腿蛋白復合體

(triskelion)五(六)角形籃網狀結構(衣被)(重鏈)(輕鏈)組成:×36LDL顆粒(低密度脂蛋白)LDL受體有被小窩有被小泡內吞去被無被小泡胞內體融合受體與LDL顆粒分開含受體部分受體再循環含LDL顆粒部分

內體性溶酶體融合吞噬性溶酶體游離膽固醇釋出實例:細胞對膽固醇的攝取(二)胞吐作用定義:細胞內某些物質由膜包圍成小泡從細胞內部逐步移到質膜下方,與質膜融合,把物質排到細胞外的運輸過程。(P94)(exocytosis)兩種形式:以分泌蛋白為例,其胞吐作用有兩種形式結構性分泌核糖體內質網腔轉運囊泡高爾基復合體分泌囊泡細胞

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