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第四章植物细胞跨膜离子运输

（Mechanismforionstransportacrossbiologicalmembrane)

各种营养元素植物细胞

第一节生物膜的物理化学特性第二节细胞膜结构中的离子跨膜运输蛋白第三节植物细胞的离子跨膜运输机制第四节植物细胞氮、磷、钾、钙的跨膜运输系统和机制研究进教学要求与重点要求掌握植物细胞膜的结构和跨膜运输蛋白，细胞离子跨膜运输的意义，离子跨膜运输的机理。

生物膜的化学组成与生物膜的“两亲性”和“绝缘性”0102跨膜电化学势梯度和膜电位第一节生物膜的物理化学特性

细胞膜细胞膜是活细胞与环境间进行物质与能量交换的界限。活细胞的膜对所通过的各种物质具有严格的选择性及调控机制，使得细胞质内相对稳定的微环境得以维持。

“两亲性”和“绝缘性”生物膜的化学组成与生物膜的

生物膜由蛋白质、脂类、糖、水和无机离子等组成一个磷脂酰碱基（称为头部）磷酸碱基极性，亲水非极性，疏水两条脂肪酸链（称为尾部）磷脂分子结构特点（1）“两亲性”膜脂

水系统中会形成的双分子层磷脂结构生物膜的基本结构自我装配自我闭合流动性

（2）“绝缘性”疏水层带电离子亲水部分疏水性较强或具有两亲性的物质较易通过膜结构而亲水性的带电物质（如各种离子）通过脂质双层膜时阻力很大

膜的相对通透性增高膜对溶质的相对通透性极强亲水性难通过膜Relativepermeability(cm/s)?人工膜生物膜H2O10-2H2OGlycerol10-4Glycerol10-6K+10-8Cl-10-10Na+Cl-K+Na+

膜的相对通透性增高人工膜生物膜H2O10-2H2OGlycerol10-4Glycerol10-6K+10-8Cl-10-10Na+Cl-K+Na+膜对溶质的相对通透性极强亲水性难通过膜跨膜运输功能蛋白Relativepermeability(cm/s)

图4－3水分子通过生物膜的机制示意图。A：水分子通过膜脂分子间隙穿过脂质双分子层；B：水分子通过膜上的水通道蛋白穿过膜结构。（A）（B）水分子水通道蛋白

二跨膜电化学势梯度和膜电位中性分子或粒子化学势浓度带电粒子电化学势（离子浓度和电势）

化学势梯度和电势梯度两者合称电化学势梯度

ABK+Cl-Non-permeableanionABABInitialstateIntermediatestateEquilibriumstate当膜一侧有不可通透的阴离子时，由半透膜相隔的两相间离子跨膜运输最终不可能达电化学势到平衡

典型的植物细胞,在细胞膜的内侧具有较高的负电荷,而在细胞膜的外侧具有较高的正电荷。01假设细胞从环境中吸收了较多的阳离子,而致使细胞内该离子浓度较高。02按照化学势梯度,细胞内的阳离子应向外扩散;03按电势梯度,由于细胞内有较高的负电荷,则这种阳离子又应该从细胞外向内扩散。04究竟向什么方向扩散呢?这要取决于化学势梯度与电势梯度相对数值的大小－－楞斯特(Nernst)方程式

1跨膜电势或电位差2(electricmembranepotential)3在离子发生跨膜扩散的过程中或最终达到动态平衡时,都有可能产生可跨膜扩散的阴阳离子的不平衡的状态,因此造