《細(xì)胞生物學(xué)之物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸與信號轉(zhuǎn)導(dǎo).ppt》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《細(xì)胞生物學(xué)之物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸與信號轉(zhuǎn)導(dǎo).ppt（55頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、第五章 物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸 第一節(jié) 膜轉(zhuǎn)運(yùn)與物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸 第二節(jié) 離子泵和協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn) 第三節(jié) 胞吞和胞吐作用 被動(dòng)運(yùn)輸和主動(dòng)運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn) 鈉鉀泵、鈣泵和質(zhì)子泵的轉(zhuǎn)運(yùn)特點(diǎn) 和功能 重點(diǎn) 第一節(jié) 膜轉(zhuǎn)運(yùn)與物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸 一、 膜脂雙層的不透性和膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白 二、 被動(dòng)運(yùn)輸 （ passive transport） 與 主動(dòng)運(yùn)輸 （ active transport） 第二節(jié) 離子泵和協(xié)同運(yùn)輸 根據(jù) 泵蛋白 的結(jié)構(gòu)與功能特性 ， ATP驅(qū)動(dòng)泵 可分為 4類 ： P 型 離子 泵 、 V型質(zhì)子泵 、 F型質(zhì)子泵和 ABC超家族 一、 P-型離子泵 （一
2、） Na+ K+泵 又稱 Na+ K+ATP酶 存在于動(dòng)物細(xì)胞質(zhì)膜上 細(xì)胞內(nèi)側(cè) 亞基與 Na+離子結(jié)合促進(jìn) ATP酶水解， 亞基上的一個(gè)氨基酸殘基磷酸化引起 亞基構(gòu)象 發(fā)生變化，將 Na+泵出細(xì)胞，同時(shí)細(xì)胞外的 K+與 亞 基的另一位點(diǎn)結(jié)合，使其去磷酸化， 亞基構(gòu)象再 度發(fā)生變化將 K+泵進(jìn)細(xì)胞，完成整個(gè)循環(huán)。 每個(gè)循環(huán) 消耗一個(gè) ATP分子，泵出 3個(gè) Na+， 和泵進(jìn) 2個(gè) K+。 （二） Ca2+泵和其它 P-型離子泵 （ 1） Ca2+泵 作用機(jī)理： Ca2+泵（ Ca2+ pump） 又稱 Ca2+ ATP酶，有 約 10個(gè)跨膜 螺旋，細(xì)胞內(nèi)鈣調(diào)節(jié)
3、蛋白與之結(jié)合以調(diào) 節(jié) Ca2+泵的活性， 每消耗一個(gè) ATP分子轉(zhuǎn)運(yùn)出兩個(gè) Ca2+。 存在位置：所有真核細(xì)胞的細(xì)胞膜和某些細(xì)胞器（如 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、葉綠體和液泡）膜上，將 Ca2+輸出細(xì)胞或泵 入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中儲(chǔ)存起來，以維持細(xì)胞內(nèi)低濃度的游離 Ca2+。 Ca2+泵在肌質(zhì)網(wǎng)儲(chǔ)存 Ca2+， 對調(diào)節(jié)肌細(xì)胞的收縮 與舒張至關(guān)重要。 （ 2） H+泵 作用機(jī)理： 植物細(xì)胞 、 真菌 （ 包括酵母 ） 和 細(xì)菌 細(xì)胞 其 質(zhì)膜 上無 Na+ K+ pump， 而是具 有 H+泵 （ H+ ATPase） ， 將 H+泵出細(xì)胞 ， 建立跨膜的 H+電化學(xué)梯度 ， 驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)物 質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞 。 二
4、、 V-型質(zhì)子泵和 F-型質(zhì)子泵 （ 1） V-型質(zhì)子泵 ：又稱膜泡質(zhì)子泵，存在于動(dòng)物細(xì)胞胞 內(nèi)體、溶酶體膜、破骨細(xì)胞和某些腎小管的質(zhì)膜以及 植物、酵母和其他真菌細(xì)胞液泡膜上，利用 ATP水解供 能從細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中逆 H 電化學(xué)梯度泵出 H 進(jìn)入細(xì)胞器， 以維持細(xì)胞質(zhì)基質(zhì) pH中性和細(xì)胞器內(nèi) pH酸性。 （ 2） F-型質(zhì)子泵 ：又稱 H ATP合成酶（ F1F0 ATPase）， 存在于線粒體內(nèi)膜、植物細(xì)胞類囊體膜和細(xì)菌質(zhì)膜上， H 順濃度梯度運(yùn)動(dòng)，所釋放的能量耦聯(lián) ATP合成。 活細(xì)胞內(nèi)外離子濃度是明顯不同的：表 5-1 調(diào)控機(jī)制： （ 1） 膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白活性 載體蛋白
5、 通道蛋白 （ 2）質(zhì)膜脂雙層的疏水特性 三、 胞吞作用 (endocytosis)與胞吐作用 (exocytosis） 被動(dòng)運(yùn)輸 （ passive transport)是指通過簡單擴(kuò)散或 協(xié)助擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)物質(zhì) 由高 濃度 向低 濃度地 跨膜 轉(zhuǎn)運(yùn)。 擴(kuò)散 (diffusion) 指物質(zhì)沿濃度梯度從半透膜 濃度高的一側(cè)向低濃度一側(cè)移動(dòng)的過程。 滲透 (osmosis) 指水分子以及溶劑通過半透膜 的擴(kuò)散。 （一） 簡單擴(kuò)散 （ simple diffusion） （二） 水孔蛋白 （三） 協(xié)助擴(kuò)散 （ facilitated diffusion）
6、 （四） 主動(dòng)運(yùn)輸 擴(kuò)散 Vs 滲透 Vs Addition （四）、主動(dòng)運(yùn)輸 （ active transport） 主動(dòng)運(yùn)輸是 物質(zhì) 逆濃度梯 度或電化學(xué)梯 度 運(yùn)輸?shù)目缒?運(yùn)輸方式。 特點(diǎn) ： 逆濃度梯度（逆化學(xué)梯度）運(yùn)輸； 需要能量，與某種釋放能量的過程相耦聯(lián) ; 需要載體蛋白，具有選擇性和特異性。 類型 ： 依據(jù) 主動(dòng)運(yùn)輸 三、胞吞作用與胞吐作用 在大分子與顆粒性物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)霓D(zhuǎn)運(yùn) 過程中，質(zhì)膜內(nèi)陷，形成包圍細(xì)胞外物質(zhì)的 囊泡，稱 膜泡運(yùn)輸 （ vesicle transport）。 根據(jù)物質(zhì)的運(yùn)輸方向，膜泡運(yùn)輸又分為： 胞吞作用 （ endocy
7、tosis） 胞吐作用 （ exocytosis） 。 胞飲作用 (pinocytosis)和 吞噬作用 (phagocytosis) 受體介導(dǎo)的胞吞作用 胞飲作用和吞噬作用 吞 噬的主要區(qū)別 通過細(xì)胞膜內(nèi)陷形成囊泡 (胞吞泡 )，將外界物質(zhì)裹進(jìn) 并 輸入細(xì)胞 的過程。包括胞 飲作用和吞噬作用 。 胞飲 吞噬 （一）胞吞作用 (endocytosis) 二、胞吐作用 （ exocytosis） 將細(xì)胞內(nèi)的分泌泡或其他某 些膜泡中的物質(zhì)通過細(xì)胞質(zhì)膜 運(yùn)出細(xì)胞 的過程 ， 也稱外排作 用 。 組成型外排途徑 （ constitutive exoc
8、ytosis pathway） 調(diào)節(jié)型外排途徑 （ regulated exocytosis pathway） 膜 的 融 合 物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸方式 物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸是細(xì)胞維持 正常生命活動(dòng)的基礎(chǔ)之一 簡單擴(kuò)散 協(xié)助擴(kuò)散 主動(dòng)運(yùn)輸 疏水分子 不帶電極 性小分子 不帶電極 性大分子 離子 1.特點(diǎn) 沿濃度梯度 （ 或電 化學(xué)梯度 ） 擴(kuò)散； 無需提供能量； 無需膜蛋白協(xié)助 。 2. 機(jī)制 先溶解在膜 脂再擴(kuò)散到另一側(cè)。 3. 通透性 取決于分 子大小和極性。 (P105) (一）簡單擴(kuò)散 （ P105） 溶 質(zhì) 分 子 簡單 擴(kuò)散 （
9、 三）協(xié)助擴(kuò)散 （ facilitated diffusion） 協(xié)助擴(kuò)散 ：也稱 促進(jìn)擴(kuò)散， 是 各種極性分子和無機(jī)離子，如糖、 氨基酸、核苷酸及細(xì)胞代謝物等順 其濃度梯度或電化學(xué)梯度的跨膜轉(zhuǎn) 運(yùn)，不需要細(xì)胞提供能量，但 需膜 轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的協(xié)助 。 腸道 葡萄 糖載 體 緊密連接 運(yùn)輸?shù)鞍状?使葡萄糖的 擴(kuò)散 哺乳類動(dòng)物的細(xì)胞利用 血糖 作為主要能源，人類基因組 編碼 12種與 糖轉(zhuǎn)運(yùn) 相關(guān)的載 體蛋白 GLUT1 GLUT12,構(gòu)成 葡萄糖載體蛋白家族，都具 有高度同源的氨基酸序列， 均含有 12次跨膜的 螺旋。 多肽跨膜段由疏水性氨基酸 殘基組成， 螺旋帶有 Ser
10、 （絲） 、 Thr（蘇） 、 Asp（天） 和 Glu（谷） 殘基，側(cè)鏈同葡萄糖羥基形 成氫鍵和結(jié)合位點(diǎn)，完成葡 萄糖的協(xié)助擴(kuò)散。 協(xié)助擴(kuò)散 1.特點(diǎn) 速率高 比簡單擴(kuò)散轉(zhuǎn)運(yùn)速率高； 最大轉(zhuǎn)運(yùn)速率 ：在一定限度內(nèi)運(yùn)輸速率同物質(zhì)濃 度成正比。如超過一定限度，濃度再增加，運(yùn)輸 也不再增加（因膜上載體蛋白的結(jié)合位點(diǎn)已達(dá)飽 和）； 特異性 與特定載體 膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白 結(jié)合。 1.載體蛋白 (carrier proteins） 特點(diǎn) 與特定溶質(zhì)分 子結(jié)合 ，通過一 系列 構(gòu)象改變 介 導(dǎo)溶質(zhì)跨膜轉(zhuǎn)運(yùn) ; 對所轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì) 有高度選擇性； 載體蛋白又稱 為通透酶 (Pe
11、rmease) 載體蛋白介導(dǎo)被動(dòng)運(yùn)輸示意圖 被動(dòng)運(yùn)輸 載體蛋白 壓力激活型 電壓門控型 配體門控型 (胞外配體 ) 配體門控型 (胞內(nèi)配體 ) 使通道 關(guān)閉 使通道 開啟 離子濃度 或電位變 化 蛋白 構(gòu)象變化 受體與配 體結(jié)合 蛋白構(gòu)象 變化 感受摩擦力、 壓力、牽拉、 重力、剪拉力 電化學(xué)信號 蛋白構(gòu)象變 化 （胞質(zhì)側(cè)） （胞質(zhì)側(cè)） 膜通道蛋白的類型及其轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制 壓力激活型 主動(dòng)與被動(dòng)運(yùn)輸?shù)谋容^ 性質(zhì) 簡單擴(kuò)散 協(xié)助擴(kuò)散 主動(dòng)運(yùn)輸 參與運(yùn)輸?shù)哪こ煞? 脂 蛋白 蛋白 載體蛋白 不需要 需要 需要 能
12、量來源 濃度梯度 濃度梯度 ATP水解或濃 度梯度 運(yùn)輸方向 順濃度梯 度 順濃度梯 度 逆濃度梯度 特異性 無 有 有 運(yùn)輸分子飽和性 無 有 有 主動(dòng)運(yùn)輸能量來源的三種不同類型 ATP驅(qū)動(dòng)泵 (通過水解 ATP 獲得能量 ) 耦聯(lián)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白 （ 協(xié)同運(yùn)輸中的 離子梯度動(dòng)力 ） 光驅(qū)動(dòng)泵 (利用光能運(yùn)輸物 質(zhì)，見于細(xì)菌 ) 小亞基 ATP分解， 酶被磷酸化 酶構(gòu)象變化，與 Na+ 結(jié)合部位轉(zhuǎn)向膜外側(cè) 磷酸化酶對 Na+的親和力 低而膜外側(cè)釋放 Na+； 對 K+的親和力高而結(jié)合 2個(gè) K+ K+與磷酸化酶結(jié)合使 酶去磷酸化
13、，與 K+結(jié) 合的部位轉(zhuǎn)向膜內(nèi)側(cè) K+與酶的親和力降低， 使 K+在膜內(nèi)被釋放， 而又與 Na+結(jié)合 3個(gè) Na+與酶結(jié)合 激活 ATP酶活性 Na+ K+ 泵的轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制 動(dòng)、植物細(xì)胞的協(xié)同運(yùn)輸 靠 間接提供 能量 完成的主 動(dòng)運(yùn)輸方式。 物質(zhì)跨膜運(yùn)動(dòng) 所需要的能量 來自膜兩側(cè)離 子的電化學(xué)濃 度梯度，而維 持這種電化學(xué) 勢的是 鈉鉀泵 或 質(zhì)子泵 。 協(xié)同運(yùn)輸 Na+濃度 梯度驅(qū)動(dòng) H+濃度 梯度驅(qū)動(dòng) 協(xié)同運(yùn)輸 （ cotransport） 小 腸 上 皮 細(xì) 胞 吸 收 葡 萄 糖 （ 協(xié) 同 運(yùn) 輸 ） 示 意 圖 協(xié)同運(yùn)輸是靠間接提供能量完成的主動(dòng)運(yùn)輸方式。
14、物質(zhì)跨膜運(yùn)動(dòng)所 需要的能量來自膜兩側(cè)離子的電化學(xué)濃度梯度，而維持這種電化學(xué) 勢的是鈉鉀泵或質(zhì)子泵。 胞飲作用 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 作用稱為胞飲作用 (pinocytosis)； 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 。 胞飲泡 吞噬作用 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，稱為吞噬作 用 （ phagocytosis）； 吞噬現(xiàn)象是原生動(dòng)物 獲取營養(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
15、）。 胞吞泡 胞內(nèi)體 受體 配體 受體 網(wǎng)格蛋 白再循 環(huán) 接合 素蛋 白 網(wǎng)格蛋白 有被小泡 GDP結(jié)合蛋白 dynamin 衣被蛋 白循環(huán) 無被小泡 網(wǎng)格蛋白有被小窩 運(yùn)輸小泡 次級溶酶 體消化 （分選） 穿胞運(yùn)輸 胞內(nèi)體 受體 同 配體 結(jié)合 啟 動(dòng)內(nèi)化作用 ,網(wǎng)格蛋白 組裝 在網(wǎng)格蛋白的作 用下形成 網(wǎng)格蛋白有被 小泡 進(jìn)入胞質(zhì) ， 脫去 衣被蛋白、網(wǎng)格蛋白等； 蛋白再 循環(huán) 胞內(nèi)體 分 選 溶酶體消化或穿胞 運(yùn)輸 。 受體介導(dǎo)的胞吞作用 網(wǎng)格蛋白 衣被 小泡 GDP結(jié) 合蛋白 GDP結(jié)合 蛋白環(huán) 電 鏡 下 的 網(wǎng) 格 蛋
16、 白 衣 被 小 泡 模 式 圖 GDP結(jié)合蛋白 在衣被小泡形成中的作用 組成型外排 調(diào)節(jié)型外排 所有真核細(xì)胞都有從高爾基體區(qū)分泌囊泡向質(zhì)膜運(yùn)輸?shù)倪^程，作用在于更新 膜蛋白和膜脂、形成質(zhì)膜外周蛋白、細(xì)胞外基質(zhì)或作為營養(yǎng)成分和信號分子 特化的分泌細(xì)胞產(chǎn)生的分泌物 （ 如激素 、 粘液或消化酶 ） 儲(chǔ)存在分泌泡內(nèi) ， 當(dāng)細(xì)胞在受到胞外信號刺激時(shí) ， 分泌泡與質(zhì)膜融合并將內(nèi)含物釋放出去 。 胞吞作用和胞吐作用的動(dòng)態(tài)過程 對質(zhì)膜更新和維持細(xì)胞的生存與生長是必要的 F型質(zhì)子泵（ H ATP酶 /ATP合酶） 動(dòng)、植物細(xì)胞協(xié)同運(yùn)輸作用 P
17、型質(zhì)子泵 V型 質(zhì) 子 泵 質(zhì)子泵的三種類型及其功能 位于真核細(xì)胞 膜上，載體蛋 白自身磷酸化 發(fā)生構(gòu)象改變 而協(xié)同運(yùn)輸 位于泡膜上，水解 ATP 產(chǎn)生能量，但不自身磷 酸化。從胞質(zhì)中泵出 H 入細(xì)胞器。維持細(xì)胞質(zhì) 中性和細(xì)胞器內(nèi)酸性 pH 位于細(xì)菌質(zhì)膜、線 粒體內(nèi)膜和葉綠體 的類囊體膜。 H 順 濃度梯度運(yùn)動(dòng)，所 釋放的能量與 ATP 合成耦聯(lián) (ATP合酶 ) 三、 ABC超家族 ：特異性地運(yùn)輸小分子物質(zhì) 在正常生理?xiàng)l件下， ABC蛋白是細(xì)菌質(zhì)膜上糖、 氨基酸、磷脂和肽的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，是哺乳類細(xì)胞質(zhì)膜 上磷脂、親脂性藥物、膽固醇和其他小分子的轉(zhuǎn)運(yùn) 蛋白。 ABC蛋白在肝、小腸
18、和腎等器官的細(xì)胞質(zhì)膜上 分布豐富，它們能將天然毒物和代謝廢物排出體外。 四、 協(xié)同運(yùn)輸（ cotransport） （ 1） 同向運(yùn)輸 （ symport） ： 物質(zhì)跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)方向 與離子轉(zhuǎn)移的方向相同 。 小腸上皮細(xì)胞和腎小管上皮細(xì)胞吸收葡萄糖或 氨基酸等有機(jī)物。 （ 2）反向運(yùn)輸 （ antiport） ：物質(zhì)跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)方 向與離子轉(zhuǎn)移的方向相反。 腎小管上皮細(xì)胞中的 Na+-K+交換和 Na+-H+交換 。 五、離子跨模轉(zhuǎn)運(yùn)與膜電位 基本概念 （ 1)膜電位： 在安靜狀態(tài)下細(xì) 胞 膜兩側(cè) 各種帶電物質(zhì)形成 的電位差的總和，稱跨膜靜 息電位或稱靜息電位或膜電 位 。 一
19、般為 -20 -200mv之間。 離子流與動(dòng)作電位的關(guān)系圖 電壓門 Na+通道的開放導(dǎo)致質(zhì)膜除極化 A.動(dòng)作電位的產(chǎn)生和膜電位改變； B.動(dòng)作電位產(chǎn)生的過程中，膜通透性改變 與離子通道的開閉（） （ 2）極化狀態(tài)： 安靜時(shí)，細(xì)胞膜 兩側(cè) 的電位呈 外 “ +” 內(nèi) “ -” 狀態(tài)，稱膜的極化狀態(tài) （ 3）除極化： 如果膜電位 向內(nèi) 負(fù)值減小的方向變化，稱 作除極化 （ 4）復(fù)極化： 細(xì)胞先發(fā)生去極化，然后再向正常安靜時(shí) 膜 內(nèi) 所處的 負(fù)值 恢復(fù)，則稱復(fù)極化。 （ 5）超極化： 當(dāng)靜息電位的數(shù)值向 內(nèi) 負(fù)值方向增大變化 時(shí)，稱作膜的超極化 受體與配體結(jié)合 信號傳遞 （
20、第二信使） 基因表達(dá) 細(xì)胞應(yīng)答 配體 （第一信使） 細(xì) 胞 信 號 通 路 細(xì)胞接受 外界信號， 通過一整套 特定機(jī)制， 將胞外信號 轉(zhuǎn)導(dǎo)為胞內(nèi) 信號，最終 調(diào)節(jié)特定基 因表達(dá)，引 起細(xì)胞應(yīng)答 反應(yīng)，這是 信號系統(tǒng)主 線，這種反 應(yīng)系列稱之 為細(xì)胞信號 通路。 沒有信號分子結(jié)合時(shí)，受體酪 氨酸激酶是以無活性單體存在； 當(dāng)信號分子與胞外結(jié)構(gòu)域結(jié)合， 兩個(gè)單體受體分子在膜上形成 二聚體 ，其胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域尾部相 互接觸，激活其蛋白激酶功能， 使尾部酪氨酸殘基磷酸化并裝 配成 信號復(fù)合物 (signaling complex)。 細(xì)胞內(nèi) 信號蛋白 (signaling protein)與受體
21、尾部 磷酸化部位結(jié)合并激活，通過 信號傳遞途徑擴(kuò)大信息，激活 細(xì)胞內(nèi)一系列的生化反應(yīng)；或 者將不同的信息綜合起來引起 細(xì)胞進(jìn)行綜合性的應(yīng)答（如細(xì) 胞增殖）。 返回原來 的質(zhì)膜結(jié) 構(gòu)域 進(jìn)入溶酶體 運(yùn)至質(zhì)膜不 同的結(jié)構(gòu)域 （穿胞運(yùn)輸） 胞 內(nèi) 體 的 分 選 途 徑 在受體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用過程中，不同類型的受 體具有不同的胞內(nèi)體分選途徑： 大部分受體 返回原來的質(zhì)膜結(jié)構(gòu)域 ，如 LDL受 體又循環(huán)到質(zhì)膜再利用； 有些受體不能再循環(huán)而是最后 進(jìn)入溶酶體 ，在 那里被消化，如與表皮生長因子 （ epidermal growth factor, EGF） 結(jié)合的細(xì)胞表面受體； 有
22、些受體被 運(yùn)至質(zhì)膜不同的結(jié)構(gòu)域 ，該過程稱 作穿胞運(yùn)輸（ transcytosis）。 胞內(nèi)體的分選途徑 有些通道蛋白呈開放 狀態(tài)（如鉀泄漏通道）； 有些通道蛋白有選擇性 和門控性：平時(shí)關(guān)閉， 僅在特定刺激下才開放， 又稱為 門通道 (gated channel) 。 通道蛋白類型 ： 電壓門通道 (voltage-gated channel) 配體門通道 (ligand-gated channel) 壓力激活通道 (stress-activated channel) 不與溶質(zhì)分子結(jié)合 ； 形成跨膜通道，介導(dǎo)離 子順濃度梯度運(yùn)輸； 2.通道蛋白 (channel protei
23、ns) 特點(diǎn) 通道 蛋白 協(xié)助擴(kuò)散與簡單擴(kuò)散的比較 協(xié)助擴(kuò)散比簡單擴(kuò)散 轉(zhuǎn)運(yùn)速率高； 存 在 Vm，有飽和性； 有特異性； 類似酶 與底物作用的動(dòng)力學(xué) 曲線 競爭性抑制 特性。與酶不同的是 載體蛋白不對轉(zhuǎn)運(yùn)分 子作任何共價(jià)修飾。 主動(dòng)運(yùn)輸?shù)幕绢愋? （一） 由 ATP直接提供能量 的主動(dòng)運(yùn)輸 鈉鉀泵 (Na+ K+ATP酶） 鈣泵（ Ca2+ ATP酶） 質(zhì)子泵： P-型質(zhì)子泵、 V-型質(zhì)子泵、 H+-ATP酶 （二） 協(xié)同運(yùn)輸（ cotransport） 由 Na+-K+泵 （或 H+泵 ）與 轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白 協(xié)同作用 （耦聯(lián)），靠 間接消耗 ATP所完成的主動(dòng)運(yùn)
24、輸方式。 被動(dòng)運(yùn)輸 Vs 主動(dòng)運(yùn)輸 Na+-K+泵的作用： 維持細(xì)胞的滲透性，保持細(xì)胞的體積； 維持低 Na+高 K+的細(xì)胞內(nèi)環(huán)境； 維持細(xì)胞的靜息電位。 等滲液狀態(tài) 低滲液狀態(tài) 高滲液狀態(tài) 血細(xì)胞膨脹 血細(xì)胞鄒縮 血細(xì)胞原狀 抑制與促進(jìn)劑： 極少量 烏本苷 可抑制 Na+ K+泵的活性， 氰化物 可使 ATP供應(yīng)中斷。 Mg2+和少量的膜脂有助于 Na+ K+泵活性的提高。 動(dòng)物細(xì)胞靠 ATP水解供能驅(qū)動(dòng) Na+ K+泵工作，結(jié)果造成膜兩側(cè)的 Na+、 K+分布不均勻，有助于維持細(xì)胞內(nèi)低濃度溶質(zhì)和維持動(dòng)物 細(xì)胞的滲透平衡。 機(jī)制 ：與鈉鉀泵相似，每分解 1個(gè)
25、ATP，泵出 2個(gè) Ca2+； 受鈣調(diào)蛋白調(diào)節(jié)。 功能 ：維持細(xì)胞內(nèi)較低的 Ca2+濃度 （ 胞內(nèi) 10-7M,胞外 10-3M)；與信號傳遞有關(guān)： Ca2+濃度 變化觸發(fā)細(xì)胞 內(nèi)信號途徑，導(dǎo)致相應(yīng)的生理變化。 鈣泵 （ Ca2+ PUMP)/Ca2+ ATP酶 ( Ca2+ ATPase） 質(zhì)膜或內(nèi)質(zhì)網(wǎng) (肌質(zhì)網(wǎng) )膜 結(jié)構(gòu)上與鈉鉀泵 的大亞基同源 胞飲作用與吞噬作用主要區(qū)別 特征 物 質(zhì) 胞吞泡 的大小 轉(zhuǎn)運(yùn)方式 胞吞泡形成機(jī) 制 胞飲 作用 溶 液 小于 150nm 連續(xù)的過程 網(wǎng)格蛋白和接 合素蛋白 吞噬 作用 大 顆 粒 大于 250nm 受體介導(dǎo)的信
26、號觸發(fā)過程 微絲和結(jié)合蛋 白 (Agre , 2003諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng) ) 細(xì) 胞 膜 蛋 白 水 通 道 1988年 Agre在分 離純化紅細(xì)胞膜 上的 Rh血型抗原 時(shí)，發(fā)現(xiàn)了一個(gè) 28 KD 的疏水性 跨膜蛋白，水通 透實(shí)驗(yàn)揭示了細(xì) 胞膜上存在水通 道。目前在人類 細(xì)胞中已發(fā)現(xiàn)至 少有 11種水通道 蛋白 (Aquaporin， AQP）， 均具有 選 擇性的水分子通 過的特性 。 （二）水孔蛋白 (AQP) 水孔蛋白即水分子的跨膜通道，是內(nèi)在膜蛋白的一個(gè)家族， 在各種特異性組織 (腎小管、腦、唾腺、淚腺等 )細(xì)胞中，提供 了快速跨膜運(yùn)動(dòng)的通道。 水孔蛋白結(jié)構(gòu)及其亞基示意圖 A.水孔蛋白由 4 個(gè)亞基組成的 四聚體； B.每個(gè)亞基由 3 對同源的跨膜 螺旋組成； C.水孔亞基三維 結(jié)構(gòu)，中間球 形分子為水分 子 水孔蛋白形成 對水分子高度 特異的親水通 道，只容許水 而不容許離子 或其他小分子 溶質(zhì)通過。
細(xì)胞生物學(xué)之物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸與信號轉(zhuǎn)導(dǎo).ppt
