南师大细胞生物学考研课件+物质的跨膜运输.pptVIP

人工膜对各类物质的通透率： 脂溶性越高通透性越大，水溶性越高通透性越小； 非极性分子比极性容易透过，极性不带电荷小分子，如H2O、O2等可以透过人工脂双层，但速度较慢； 小分子比大分子容易透过；分子量略大一点的葡萄糖、蔗糖则很难透过； 人工膜对带电荷的物质，如各类离子是高度不通透的。 根据是否需要ATP的掺入，分为： 被动运输(passive transport)：不消耗细胞的ATP，顺浓度梯度的运输。 主动运输 (active transport) ：消耗细胞的ATP，逆浓度梯度的运输。 简单扩散 扩散现象： 水中滴一滴墨水后的扩散现象； CO、CH4等气体的扩散知识； 半透膜内外加入不同物质后的渗透现象。 细胞膜有半透膜的特性，膜脂分子间有很小的间隙，部分小分子可直接通过此间隙由浓度高侧向浓度低侧扩散。 1、简单扩散 概念：又称为自由扩散（free diffusion） 是疏水小分子或小的不带电荷的极性分子，不需要能量也不需要膜蛋白参与的跨膜运输方式。 特点： ①沿浓度梯度（或电化学梯度）扩散； ②不需要提供能量； ③没有膜蛋白的协助。 速度决定于：分子的大小，浓度差的大小，脂溶性大小。 进行简单扩散的分子有： 非极性小分子：如O2、N2、苯。 脂溶性物质：如乙醇、甾类激素、磺胺类等。 带电荷的极性小分子：如CO2、H2O、甘油、尿素等 。 膜转运蛋白的特点 载体蛋白有与转运物质特异性结合的位点，相当于结合在细胞膜上的酶，所以有通透酶的称号。 通道蛋白横跨膜形成亲水通道，允许适宜大小的分子和带电荷的离子通过。 载体蛋白（carrier protein） 协助（易化）扩散：葡萄糖、氨基酸、核苷酸等分子量较大，属不带电荷的极性分子，不能扩散通过脂双分子层，没有相应通道，必须通过膜上载体蛋白的协助才能通过膜，故名协助扩散。 协助扩散特点：高浓度?低浓度；不消耗细胞代谢能；有载体帮助，当载体蛋白处于饱和状态时，速度最大。 通道蛋白 概念：通道蛋白（channel protein）是横跨质膜的亲水性通道，允许适 当大小的分子和带电荷的离子顺梯度通过，又称为离子通道。 特征：一是转运速率极高；二是没有饱和值；三是离子通道是门控的。 配体门通道 表面受体与细胞外的特定物质（配体,ligand）结合，引起门通道蛋白发生构象变化，结果使“门”打开。 电位门通道 细胞内或细胞外特异离子浓度发生变化时，或其他刺激引起膜电位变化时，致使电位门通道构象变化，“门”打开。 钾电位门通道 S4 段上的正电荷可能是门控电荷，当膜去极化时（膜外为负，膜内为正），引起带正电荷的氨基酸残基转向细胞外侧面，通道蛋白构象改变，“门”打开，大量K+外流，此时相当于K+的自由扩散。 例如：神经---肌肉兴奋，不到１秒钟的时间内完成，这一过程包括四种通道顺次开放： 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、肌浆网上的离子闸门通道钙离子通道开放，钙离子进入细胞质，引起肌肉收缩。 1、载体蛋白介导的主动运输 *膜上运输钠和钾离子的载体称“钠钾泵”或“钠钾ATP酶”。 *下面以“钠钾泵”为例介绍载体蛋白介导的主动运输过程 Na+-K+泵的作用 钙泵（Ca2+ pump）又称Ca2+－ATP酶。 钙泵主要存在于细胞膜和内质网膜上，它将Ca2+输出细胞或泵入内质网腔中储存起来，以维持细胞内低浓度的游离Ca2+。 钙泵在肌质网内储存Ca2+ ，对调节肌细胞的收缩与舒张是至关重要的。 膜上有许多进行主动运输的载体： Na+-K+ ATP酶 Ca2+ ATP酶 H+ ATP酶 Na+-H+交换载体 Cl--HCO3-交换载体等 2、离子梯度驱动的主动运输 主动运输的能量不是由ATP直接提供，而是由储存在膜上离子梯度中的能量来驱动的。 这类运输进行时，一种物质的运输必须依赖另一种物质的同时运输，故称为协同运输。 协同运输（coupled transport） 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。 动物细胞中常常利用膜两侧Na+浓度梯度来驱动。 植物细胞和细菌常利用H+浓度梯度来驱动。 根据物质运输方向与离