生物膜的功能..pptVIP

第2章  生物膜与物质运输 本章要求 了解被动运输与主动运输； 掌握Na+-K+泵的特点及工作原理，了解其在生命活动中的作用； 掌握钙离子泵的特点及工作原理； 熟悉生物大分子的跨膜运输类型，了解跨膜运送的分子机制 。 生物膜（biomembranes） 是包括细胞质膜在内的细胞中全部膜结构的统称。 钠钾泵的具体工作原理 存在于动、植物细胞质膜上，大小两个亚基，大亚基催化ATP水解，小亚基是一个糖蛋白。 Na+-K+ATP酶通过磷酸化和去磷酸化过程发生构象的变化，导致与Na+、K+的亲和力发生变化。 大亚基以亲Na+态结合Na+后，触发水解ATP。每水解一个ATP释放的能量输送3个Na+到胞外，同时摄取2个K+入胞，造成跨膜梯度和电位差，这对神经冲动传导尤其重要，Na+-K+泵造成的膜电位差约占整个神经膜电压的80％。若将纯化的Na+-K+泵装配在红细胞膜囊泡（血影）上，人为地增大膜两边的Na+、K+梯度到一定程度，当梯度所持有的能量大于ATP水解的化学能时，Na+、K+会反向顺浓差流过Na+-K+泵，同时合成ATP。 Na+-K+泵作用是： ①维持细胞的渗透性，保持细胞的体积； ②维持低Na+高K+的细胞内环境，维持细胞的静息电位。 乌本苷（ouabain）、地高辛（digoxin）等强心剂能抑制心肌细胞Na+-K+泵的活性；从而降低钠钙交换器效率，使内流钙离子增多，加强心肌收缩，因而具有强心作用。 Na+-K+泵与疾病 研究发现：Na+-K+泵在人体的正常代谢中具有非常重要的作用，与一些疾病的发生也有着密切的关系。 如肝水肿、白内障、囊纤维化 、癫痫 、偏头痛 、高血压等。 另外，最近的研究表明， Na+-K+泵还与屡减仍肥有着千丝万缕的关系。 白内障与Na+-K+泵 白内障的病因 较为复杂，可能是环境、营养、代谢和遗传等多种因素。对晶状体长期综合作用的结果。 一般认为，氧化损伤引起白内障的最早期变化。 氧化作用会损伤晶状体细胞膜，使维持细胞内正常钠钾浓度的Na+-K-泵功能明显改变，对钠离子的通透性增加，使晶状体内的钠离子增加，导致水的流失，开始了皮质性白内障的过程。 高血压与Na+-K+泵 高血压患者及有高血压家族史而血压正常者有跨膜电解质转运紊乱，其血清中有一种激素样物质，可抑制Na+/K+－ATP酶活性，以致钠钾泵功能降低，导致细胞内Na+、Ca2+浓度增加，动脉壁血管平滑肌细胞收缩加强，肾上腺素能受体（adrenergic receptor）密度增加，血管反应性加强。这些都有助于动脉血压升高。 2、钙离子泵 钙流能迅速地将细胞外信号传入细胞内，因此Ca2+是一种十分重要的信号物质。 细胞质游离Ca2+约10-7～10-8mol/L，细胞间液Ca2+浓度约5×10-3mol/L。 Ca2+泵 分布在动、植物细胞质膜、线粒体内膜、内质网样囊膜（SER-like organelle）、动物肌肉细胞肌质网膜上，是由1000个氨基酸的多肽链形成的跨膜蛋白，它是Ca2+激活的ATP酶，每水解一个ATP转运两个Ca2+到细胞外，形成钙离子梯度。 线粒体内腔、肌质网、内质网样囊腔中含高浓度的Ca2+，浓度大于10-5mol/L，名为“钙库”。在一定的信号作用下Ca2+从钙库释放到细胞质，调节细胞运动、肌肉收缩、生长、分化等诸多生理功能。 3、三种驱动离子的ATP酶 1)、P-type：载体蛋白用ATP使自身磷酸化(phosphorylation)，引起构象改变来转移质子或其它离子，如植物细胞膜上的H+泵、动物细胞的Na+-K+泵、Ca2+离子泵，H+-K+ATP酶（位于胃表皮细胞，分泌胃酸）。 2)、V-type：位于小泡（vacuole）的膜上，通过水解ATP产生能量转运质子，但不发生自磷酸化，位于溶酶体膜、动物细胞的内吞体、高尔基体的囊泡膜、植物液泡膜上。 3)、F-type：是由许多亚基构成的管状结构，H＋沿浓度梯度运动，所释放的能量与ATP合成耦联起来，所以也叫ATP合酶（ATP synthase。F型质子泵位于细菌质膜，线粒体内膜和叶绿体的类囊体膜上。 F型质子泵不仅可以利用质子动力势将ADP转化成ATP，也可以利用水解ATP释放的能量转移质子。 Game Over 三种驱动离子的ATP酶 寡霉素 乌本苷 三、生物大分子的跨膜运输 （1）胞吐和内吞作用 （2）新生蛋白质的跨膜定向运输 ?蛋白质通过信号肽引导到目的地 信号肽(signal sequence) 信号肽假说(signal hypothesis) 1．胞吞作用 定义 胞