细胞膜与物质的跨膜转运

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,细胞膜与物质的跨膜转运,生物教研室,胡传银,细胞膜的功能,运输形式,穿膜运输,小分子和离子,膜泡运输,大分子和颗粒物质,穿膜运输,被动运输,(passive transport),主动运输,(active transport),概念：,物质顺浓度梯度且不消耗能量的运输,类型：简单扩散,易化扩散,离子通道扩散,被 动 运 输,(passive transport),概念：,物质逆浓度梯度且需要消耗能量的,运输,类型：离子泵,伴随运输,主 动 运 输,(active transport),简单扩散,易化扩散,离子通道扩散,离子泵,伴随运输,工具,工具,膜转运蛋白,细胞膜上负责转运物质的特定的膜蛋白,通道蛋白,被动运输,膜转运蛋白,载体蛋白,被动运输,主动运输,载体蛋白又称做载体、通透酶和转运器,与特定的溶质结合，改变蛋白本身构象，,使溶质穿越细胞膜的膜转运蛋白。,载体蛋白,载体蛋白,跨膜蛋白，通过疏水的氨基酸链形成亲水性通道，贯穿脂双层，当孔开放时特定的溶质可以经过通道穿透细胞膜。,通道蛋白,跨膜蛋白 跨膜蛋白,改变构象 形成通道,作用机理,性 质,作用方式,主动运输,被动运输,作用条件,细胞能量,载体蛋白,通道蛋白,非细胞能量,非细胞能量,被动运输,简单扩散,(simple diffusion),特点：,沿浓度梯度（或电化学梯度）扩散；,不需要提供能量；,没有膜蛋白的协助。,被 动 运 输,适合简单扩散的物质,:,脂溶性,(,疏水,),小分子,:,苯、,氧气、氮气,不带电极性小分子,:,水、尿,素,不适合简单扩散的物质,:,分子量大，水溶性,带电荷的分子,非脂溶性（亲水性）物质在膜转运蛋白协助下顺浓度梯度（或电化学梯度）的跨膜运输。,被 动 运 输,易化扩散（,facilitatied,diffusion,）,亲水物质：糖，氨基酸，核苷酸等,专一的载体蛋白,利用浓度差，无需消耗代谢能,转运速率高,易化扩散（,facilitatied,diffusion,）,特点：,被 动 运 输,红细胞膜上的葡萄糖转运蛋白，溶质：葡萄糖,易化扩散（,facilitatied,diffusion,）,被 动 运 输,有些通道蛋白长期开放，有些通道蛋白仅,在特定刺激下才打开,，又称为,门通道（,gated channel,）。,作用特点：,转运速度迅速；,具有高度的选择性；,不需要代谢能，顺电化学梯度的转运；,离子通道扩散,被 动 运 输,跨膜的通道蛋白介导的扩散,电压门控通道,配体门控通道,机械门控通道,离子通道扩散,被 动 运 输,离子通道扩散,被 动 运 输,配体门通道,(,ligand,gated channel),离子通道扩散,被 动 运 输,乙酰胆碱受体,离子通道扩散,被 动 运 输,含羞草展开与收缩受电位,-,门控通道的控制,听觉毛状细胞的机械敏感门通道作用原理,又如：神经,-,肌肉兴奋，不到秒钟的时间内完成，这一过程包括,四次通道,顺次开放,：,A,、,刺激神经冲动神经末梢，,膜去极化,，,电压闸门通道钙离子通道,开放，钙离子进入神经末梢，刺激,乙酰胆碱,（,ACH,）,分泌到突触间隙中；,B,、,ACH,与突触后肌细胞膜上的,受体结合,，,配体闸门钠离子通道,开放，钠离子进入肌细胞，,肌细胞膜去极化,；,C,、,肌细胞膜上,电压闸门钠离子通道,开放，更多的钠离子进入肌细胞，,肌细胞膜进一步去极化,，产生动作电位，扩散到肌细胞膜；,D,、,肌浆网上的,钙离子通道,开放，钙离子进入细胞质，引起肌肉收缩。,离子泵,能够水解,ATP,，并利用,ATP,水解释放出的能量驱动物质进行逆浓度梯度跨膜运输的载体蛋白称为泵。,其转运对象多为离子，所以称作离子泵。,主动运输,如：,Na,+,-K,+,ATP,酶,/,钠泵,Ca,2+,-ATP,酶,/,钙 泵,Na+-K+ATP,酶,/,钠泵,主动运输,离子泵,:,具有载体和酶的双重作用。,由两个大亚基、两个小亚基组成的四聚体。,膜外,膜内,维持胞外的高钠离子和胞内的高钾离子,膜外,膜内,主动运输的过程,以,Na+-K+-ATP,酶为例介绍：它分别由大小两个亚基组成，小亚基是个糖蛋白，大亚基是跨膜蛋白，在其胞质面有一个,ATP,结合位点和三个高亲和结合位点，在膜的外表面有二个,K+,高结合位点和一个硅巴因的结合位点。离子泵的作用过程是通过,ATP,驱动的泵的构型变化来完成。,首先，由,Na+,结合到原胞质面的,Na+,结合位点，这一结合刺激了,ATP,的水解，使泵磷酸化，导致蛋白质构型改变，并暴露,Na+,结合位点面向胞外，使,Na+,释放至胞外；,与此同时，也将,K+,结合位点朝向细胞表面，结合胞外,K+,后刺激泵去磷酸化，并导致蛋白质构型再次变化，将,K+,结合位点朝向胞质面，随即释放,K+,至胞质溶胶内，最后蛋白构形又恢复原状。,Na,+,-K,+,泵的意义（作用）：,维持细胞的渗透压，保持细胞的体积；,为葡萄糖协同运输泵提供了驱动力；,维持细胞的静息电位。,主动运输,Na,+,-K,+,ATP,酶,/,钠泵,离子泵,:,钙 泵（,Ca,2+,-ATP,酶）,主动运输,离子泵,:,维持细胞质中低水平的,Ca,2+,浓度,是一类靠,间接提供能量,完成的主动运输方式。,物质跨膜运动所需要的能量来自膜两侧离子的,电化学浓度梯度,，而维持这种电化学势的是,钠钾泵或质子泵。,伴随运输（,cotransport,）,主动运输,主动运输,伴随运输（,cotransport,）：,可分为：,同向协同（,symport,）与反向协同（,antiport,）,伴随运输（,cotransport,）,主动运输,同向协同（,symport,）,主动运输,伴随运输（,cotransport,）：,反向协同（,antiport,）,如动物细胞常通过,Na,+,/H,+,反向协同运输的方式来转运,H,+,，以调节细胞内的,pH,值。,主动运输,伴随运输（,cotransport,）：,伴随运输（,cotransport,）,主动运输,单运输,协同运输,所需的能量来源：,水解,ATP,获得能量；,协同运输中的离子梯度动力；,主动运输,主动运输被动运输比较,被动运输,主动运输,膜泡运输,真核细胞通过胞吞作用和胞吐作用完成大分子与颗粒性物质的跨膜运输。在转运过程中，质膜内陷，形成包围细胞外物质的囊泡，因此又称膜泡运输。,胞吞作用,吞噬作用,胞饮作用,受体介导的胞吞作用,细胞内吞较大的固体颗粒物质，如细菌、细胞碎片等。吞噬泡,吞噬作用,细胞吞入的物质为液体或极小的颗粒物质。胞饮泡,胞饮作用,大分子与细胞表面的受体结合，通过,有被小窝,进入细胞，此过程称为受体介导的胞吞作用。,受体介导的胞吞作用,膜泡运输,网格蛋白,膜泡运输,笼形蛋白衣被模型,笼形蛋白电镜照片,笼形衣被小泡的形成,膜泡运输,LDL,膜泡运输,低密度脂蛋白,膜泡运输,LDL,的受体介导内吞,某些大分子物质通过形成小囊泡从细胞内部移至细胞表面，小囊泡的膜与质膜融合，将物质排出细胞之外。,胞吐作用,组成型外排途径：,所有真核细胞都有分泌蛋白从高尔基体分泌囊泡向质膜运输的过程。,调节型外排途径：,分泌细胞产生的分泌物储存在特定的分泌泡内，当细胞在受到,胞外信号刺激,时，分泌泡与质膜融合并将内含物释放出去。,胞吐作用,胞吐作用,在具有极性的上皮细胞，转运的物质通过胞吞作用从上皮细胞的一侧被摄人细胞，再通过胞吐作用从细胞的另一侧输出。,穿胞运输,小 结,膜转运蛋白,被动运输,主动运输,膜泡运输,自由扩散,协助扩散,离子通道扩散,离子泵,协同运输,穿膜运输,胞吞,胞吐,1,叙述细胞膜小分子及离子物质的运输方式。,2,以钠钾泵为例说明细胞膜的主动运输过程及,其生物学意义。,3,叙述细胞膜大分子及颗粒性物质的运输方式。,复习思考题,Thank you!,