第五章物質的跨膜運輸MembraneTransport1整理ppt了解：膜轉運蛋白的類別和特點、胞飲作用與吞噬作用。掌握：被動運輸與主動運輸的特點、4類ATP驅動泵的特點、受體介導的胞吞作用。重點：被動運輸與主動運輸的特點、離子泵、受體介導的胞吞作用。難點：組成型胞吐作用和調節性胞吐作用的特點。2整理ppt3整理ppt第一節膜轉運蛋白與物質的跨膜運輸4整理ppt脂雙層的不透性-屏障barrier脂溶性分子和小的不帶電荷的分子高度不透：大多數溶質分子、離子

5整理ppt6整理ppt黑膜試驗7整理ppt不同分子通過無膜蛋白的人工脂雙層8整理ppt細胞內外離子差異分布兩種機制：一套特殊的膜轉運蛋白的活性。質膜本身的脂雙層所具有的疏水性特征。9整理ppt膜轉運蛋白載體蛋白〔carrierprotein〕結合部位相適合通道蛋白〔channelprotein〕溶質大小和電荷10整理ppt載體蛋白(carrierprotein)被動轉運〔passive〕順濃度梯度或電化學梯度主動運輸〔active〕逆濃度梯度或電化學梯度通道蛋白(channelprotein)被動轉運11整理ppt載體蛋白〔carrierprotein〕載體蛋白是在生物膜上普遍存在的屢次跨膜蛋白分子?？梢院吞囟ǖ娜苜|分子結合，通過構象改變介導溶質的主動和被動跨膜運輸。紅細胞膜上的葡萄糖轉運12整理ppt通道蛋白〔channelprotein〕通道蛋白是橫跨質膜的親水性通道，允許適當大小的分子和帶電荷的離子順梯度通過，又稱為離子選擇性通道〔ion-selectivechannel〕。特征：一離子通道具有選擇性、極高的轉運速率；二離子通道沒有飽和值；三離子通道是門控的。 13整理ppt14整理ppt15整理ppt機制在膜上特異性刺激控制下，閘門短暫地開放，隨即關閉。配體門通道：小分子-構象電壓門通道：跨膜電位變化應力激活通道：應力改變構象-電信號內耳聽覺毛細胞16整理ppt17整理ppt電壓門通道voltage-gatedionchannels18整理ppt

應力激活通道stressactivatedionchannel19整理ppt被動運輸與主動運輸20整理ppt被動運輸〔passivetransport〕：通過簡單擴散或協助擴散實現物質由高濃度向低濃度的跨膜轉運。轉運的動力來自物質的濃度梯度，不需要細胞提供代謝能量。21整理ppt㈠簡單擴散〔simplediffusion〕/被動擴散

影響因素：分子量越小脂溶性越強非極性比極性分子過脂雙層膜速率越快特點：①沿濃度梯度擴散高-低②不需要提供能量③不需要膜蛋白協助22整理ppt〔二〕水孔蛋白：水分子的跨膜通道23整理ppt24整理ppt水孔蛋白〔aquaporin，AQP〕由4個亞基組成的四聚體，每個亞基都有6個跨膜α螺旋組成水分子快速跨膜運動的通道25整理ppt26整理ppt〔三〕協助擴散極性分子和無機離子，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的跨膜轉運，該過程不需要細胞提供能量。特異性的膜轉運蛋白“協助〞27整理ppt特點：①轉運速率高；②運輸速率同物質濃度成非線性關系；③特異性；④飽和性。載體：離子載體、通道蛋白。28整理ppt29整理ppt葡萄糖載體〔glucosetransporter，GLUT〕高度同源的氨基酸序列，12次跨膜的α螺旋絲氨酸〔Ser〕、蘇氨酸〔Thr〕、天冬氨酸〔Asp〕、谷氨酸〔Glu〕30整理ppt31整理ppt32整理ppt載體蛋白介導的被動轉運(協助擴散)⑴特點——類似于酶-底物反響①結合溶質分子具有特異性②結合溶質分子具有飽和性到達飽和狀態時轉運速率最大(Vmax)③每種載體對各自溶質均有一結合常數(Km)即V＝1／2Vmax時溶質的濃度④結合可被競爭性或非競爭性抑制劑阻斷不同點:載體蛋白對被轉運溶質無共價修飾可改變過程的平衡點；33整理ppt⑵不同的運輸形式單向運輸〔uniport〕協同運輸〔coupledtransport〕

同向運輸〔symport〕

對向運輸〔antiport〕

34整理ppt35整理ppt〔四〕主動運輸主動運輸〔activetransport〕載體蛋白所介導的物質逆濃度梯度或電化學梯度由低濃度一側向高濃度一側進行跨膜轉運的方式。能量來源ATP直接供能-初級主動運輸間接提供能量〔耦聯轉運蛋白〕光能驅動對向轉運蛋白同向轉運蛋白36整理ppt37整理ppt主動運輸的特點是：①逆濃度梯度〔逆化學梯度〕運輸；②需要能量〔由ATP直接供能〕或與釋放能量的過程耦聯〔協同運輸〕；③都有載體蛋白。

38整理ppt第二節離子泵和協同轉運離子泵P-型離子泵V-型質子泵和F-型質子泵ABC超家族39整理ppt40整理pptP-型離子泵都有2個獨立的α催化亞基，具有ATP結合位點；絕大多數還具有2個β小亞基，通常起調節作用。在轉運離子過程中，至少有一個α催化亞基發生磷酸化和去磷酸化反響，從而改變泵蛋白的構象，實現離子的跨膜轉運。41整理ppt⑴Na+-k+泵ATP直接供能對向運輸將Na+逆電化學梯度運出細胞將k+逆電化學梯度運入細胞其動力是自身ATP水解供能—Na+-k+-ATP酶P-型離子泵42整理ppt43整理ppt由2個大亞基、2個小亞基組成的4聚體。Na+-K+ATP酶通過磷酸化和去磷酸化過程發生構象的變化，導致與Na+、K+的親和力發生變化。鈉鉀泵的一個特性是它對離子的轉運循環依賴自磷酸化過程?？偟慕Y果是每一循環消耗一個ATP；轉運出三個Na+，轉進兩個K+。Na+-K+泵作用是：①維持細胞的滲透性，保持細胞的體積；②維持低Na+高K+的細胞內環境，維持細胞的靜息電位。44整理ppt45整理ppt鈉鉀泵機制46整理ppt〔2〕鈣泵〔Ca2+-ATP酶〕ATP直接供能

通常細胞內鈣離子濃度〔10-7M〕顯著低于細胞外鈣離子濃度〔10-3M〕，這種濃度差由鈣泵維持。位置：質膜和內質網膜上每分解一個ATP分子，泵出2個Ca2+。例：肌質網〔sarcoplasmicreticulum〕上的鈣離子泵，肌細胞膜去極化后引起肌質網上的鈣離子通道翻開，大量鈣離子進入細胞質，引起肌肉收縮之后由鈣離子泵將鈣離子泵回肌質網。47整理ppt48整理ppt〔3〕H+/K+-ATP泵49整理ppt〔4〕質子泵〔H＋泵〕ATP直接供能

存在位置：植物細胞、真菌和細菌細胞作用方式：從胞質中主動將H＋泵出細胞，建立和維持跨膜的H＋電化學梯度50整理pptV-型質子泵和F-型質子泵V-型質子泵存在：溶酶體膜動物細胞胞內體植物液泡膜上功能：利用ATP水解產生能量逆H+電化學梯度將H+泵入細胞器〔維持質膜的中性；細胞器酸性〕轉運H+時不產生磷酸化中間體51整理pptF-型質子泵存在：細菌質膜線粒體內膜葉綠體內囊體膜功能：H+順濃度梯度運動將所釋放的能量與ATP合成相偶聯

H+-ATP合成酶52整理ppt53整理pptABC超家族幾百種不同的轉運蛋白，30%~40%同源ABC蛋白對于單一底物或相關底物的基因具有特異性核心結構域

2個跨膜結構域

2個胞質側ATP結構域54整理ppt55整理ppt56整理ppt多藥抗性轉運蛋白〔multidrug-resistance，MDR〕MDR1秋水仙堿長春花堿57整理ppt協同轉運由Na+-K+泵〔H+泵〕與載體蛋白協同作用，靠間接消耗ATP所完成的主動運輸方式，又叫做耦聯運輸。能量：離子濃度梯度電化學梯度58整理ppt同向轉運〔symport〕：物質運輸方向與離子轉移方向相同。反向轉運〔antiport〕：物質運輸方向與離子轉移方向相反。59整理ppt糖、氨基酸和其他有機分子跨膜轉運60整理ppt小腸上皮細胞吸收葡萄糖示意圖61整理ppt離子梯度驅動的主動轉運(對向)

——調節細胞內pHNa+-H+交換載體Cl--HCO3-交換載體例：紅細胞膜bandⅢ蛋白

Na+-與HCO3-的進入伴隨著Cl-和H+的外流62整理pptNa+-K+泵〔或H+泵〕與載體蛋白協同轉運的示意圖A動物細胞Na+驅動的同向轉運；B植物細胞H+驅動的同向轉運63整理ppt離子跨膜轉運與膜電位靜息電位：細胞在靜息狀態下的膜電位動作電位：在外界刺激作用下產生的行駛通訊功能的快速變化的膜電位極化：靜息電位是細胞質膜內外相對穩定的電位差，質膜內為負值，質膜外為正值。64整理ppt

小分子物質的跨膜轉運小分子

離子：陰離子CL-

陽離子Na+,K+,Mg+,Ca2+,H+

非極性小分子：苯、N2、O2

極性小分子：CO2,乙醇，尿素，類固醇激素，甘油，H2O

其他：葡萄糖，氨基酸

總結65整理ppt小分子物質通過細胞膜的轉運主要有三種方式簡單擴散〔simplediffusion〕協助擴散〔facilitateddiffusion〕主動運輸〔activetransport〕66整理ppt第三節胞吞作用與胞吐作用大分子物質的囊泡轉運67整理ppt膜性囊泡以出芽方式從細胞的一種內膜細胞器脫離后又與另一內膜細胞器發生融合，這一轉運過程稱為膜泡轉運。根據物質的運輸方向：胞吞作用〔endocytosis〕胞吐作用〔exocytosis〕共同特點：雙向、特異、有序、化學修飾68整理ppt胞吞作用消耗能量,屬于細胞膜的主動運輸吞噬〔phagocytosis〕由專門的吞噬細胞完成,大的顆粒,直徑>250nm，最終到達溶酶體被降解。吞飲〔pinocytosis〕攝入液體和小溶質分子進行消化，直徑<150nm。一、胞飲作用與吞噬作用69整理ppt70整理ppt71整理ppt吞噬過程吞飲過程72整理ppt73整理ppt需要微絲骨架及其結合蛋白的參與74整理ppt75整理ppt胞吞作用受體介導的胞吞作用非特異性的胞吞作用76整理ppt⑴特點①所攝入的大分子在質膜上有特異受體②內吞由大分子配體與其受體的識別、結合而激發③受體配體復合物聚集于質膜的有被小窩內，由有被小泡送至內體。受體介導的胞吞作用

——受體-配體結合而引發的胞飲作用77整理ppt胞吞泡的形成：配體和受體結合網格蛋白聚集有被小窩去被的囊泡和胞內體融合有被小泡胞內體是動物細胞內由膜包圍的細胞器，其作用是傳輸由胞吞作用攝入的物質到溶酶體中被降解。受體介導的胞吞作用溶酶體78整理ppt受體介導的胞吞作用網格蛋白衣被小泡是最早發現的衣被小泡，介導高爾基體到胞內體、溶酶體、植物液泡的運輸，以及質膜到內膜區隔的膜泡運輸。79整理ppt大分子物質運輸中的三種有被小泡網格蛋白〔clathrin〕冷凍蝕刻技術發現，有被小凹和小泡上的外被呈網格樣結構，這種物質由幾種蛋白組成，其中一種就是網格蛋白。網格蛋白在進化上高度保守，分子由3條重鏈和3條輕鏈形成三足結構，許多三足結構再組裝成六邊形或五邊形的網格樣結構。網格蛋白位于轉運小泡的外表，大大提高了小泡的外表張力。80整理ppt81整理ppt82整理ppt膽固醇低密度脂蛋白〔low-densitylipoprotein，LDL〕83整理ppt84整理ppt85整理ppt不同類型受體的胞內體的分選途徑：〔1〕返回原來的質膜結構域，重新發揮受體的作用；〔2〕進入溶酶體中被消化掉，稱為受體下行調節；〔3〕被運至質膜的不同結構域，稱為轉胞吞作用。86整理ppt87整理ppt三、細胞胞