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第五章 物质的跨膜运输与信号传递 主要内容： 第一节 物质的跨膜运输 第二节 细胞通讯与信号传递 第一节 物质的跨膜运输 一、被动运输（passive transport） 1、概念：是通过简单扩散或 协助扩散实现物质由高浓度向低浓度方向的跨膜运转。 2、特点： 1）运输方向：高 低； 2）跨膜动力：物质的浓度梯度； 3）能量消耗：无 简单扩散：不需要 4）膜转运蛋白 ： 协助扩散：需要 3、类型：简单扩散、协助扩散 4、简单扩散（Simple diffusion） 1）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。 2）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。 5、协助扩散（facilitated diffusion） 1） 概念：也称促进扩散，是极性分子和无机离子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。 2）特点： ①转运速率高； ②存在最大转运速率； ③有膜转运蛋白参与，有特异性. 6、膜转运蛋白(Transport Protein) 1）载体蛋白（carrier proteins）——通透酶（permease） 性质；介导被动运输与主动运输。 2）通道蛋白（channel proteins）——具有离子选择性，转 运速率高； 离子通道是门控的；只介导被动运输 类型： a 电压门通道（voltage-gated channel） b 配体门通道（ligand-gated channel） c 压力激活通道（stress-activated channel） 二、主动运输（active transport） 1、概念：载体蛋白所介导的的物质逆浓度梯度或电化学梯度由浓度低的一侧向高浓度的一侧在耗能状态进行跨膜转运的方式。 2、特点： 1）运输方向：低 高； 2）跨膜动力：ATP 3）能量消耗：需要 4）膜转运蛋白 ：需要 3、类型： 1）ATP间接供能的类型 2）ATP直接供能类型 3）光能驱动的类型 （一）、ATP直接提供能量驱动的主动运输 1、钠钾泵（sodium/potassium pump） 1）结构组成： ① α-亚基：多次跨膜的整合蛋白，具有ATP酶的活性。 ② β-亚基：是具有特异性的糖蛋白 2）机制：细胞膜内侧α-亚基与Na+结合 α-亚基在耗能情况下磷酸化 α-亚基构象发生变化 Na+泵出细胞, 同时胞外K+ 与α-亚基另一结合位点结合 α-亚基去磷酸化 α-亚基构象再次发生变化 K+ 离子泵入细胞 3）特征： 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。 ? 存在于一切动物细胞上，每消耗一个ATP，泵入泵出3个 Na+，泵入2个K+ 离子 作用机制 2、钙泵（Ca2+ pump or Ca2+ ATPases) 1) 结构组成：由1000个氨基酸组成的多次跨膜蛋 白，与钠钾泵α-亚基同源，有10个跨膜α-螺旋。 2）机制：细胞内钙调蛋白与钙泵结合调节钙泵活性 ，钙泵工作与ATP水解相偶联，每消耗1个ATP分子转运出2个Ca2+ 。 3）作用： ① 存在于细胞膜和内质网膜上； ②维持细胞内低浓度的游离子的Ca2+ 环境 3、质子泵（H+泵） （1）、P-type：载体蛋白利用ATP使自身磷酸化（phosphorylation），发生构象的改变来转移质子或其它离子，如植物细胞膜上的H+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，由许多亚基构成