第5章-物质的跨膜运输课件.ppt
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- 关 键 词:
- 物质 运输 课件
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1、第一节第一节 物质的跨膜运输物质的跨膜运输被动运输(被动运输(passive transport)主动运输(主动运输(active transport)胞吞作用胞吞作用(endocytosis) 胞吐作用胞吐作用(exocytosis) 1掌握细胞内外物质跨膜运输的几种途径。 2掌握被动运输、主动运输的概念、过程及特点。 3掌握钠钾泵、钙泵工作的原理、过程、特点。 4了解胞饮作用、吞噬作用、受体介导的胞吞作用的概念及特点。 细胞质膜必须具有选择性地进行物质跨膜运输、调节细胞内外物质和离子的平衡及渗透压平衡的能力。 物质的跨膜运输 物质的跨膜运输 被动运输被动运输简单扩散易化扩散简单扩散易化扩散
2、非极性的小分子如非极性的小分子如O2、CO2、N2,不带电荷的极性小分子,如水、尿素、甘油不带电荷的极性小分子,如水、尿素、甘油等等 重要的营养物质,如葡萄糖、氨基酸、核苷酸等重要的营养物质,如葡萄糖、氨基酸、核苷酸等 ,溶液中带电离子溶液中带电离子 主动运输主动运输一、概述一、概述物质跨膜运输的四种基本机制物质跨膜运输的四种基本机制 一、被动运输一、被动运输概念:被动运输(概念:被动运输(passive transport)是指通过简单)是指通过简单扩散或协助扩散实现物质由扩散或协助扩散实现物质由高浓度到低浓度或顺电化高浓度到低浓度或顺电化学梯度学梯度方向的跨膜转运。方向的跨膜转运。特点:运
3、输方向;跨膜动力;能量消耗;膜转运蛋特点:运输方向;跨膜动力;能量消耗;膜转运蛋白。白。类型:简单扩散(类型:简单扩散(simple diffusion) 协助扩散(协助扩散(facilitated diffusion) (一)简单扩散(一)简单扩散(simple diffusion)1.概念概念:又称为自由扩散(:又称为自由扩散(free diffusion),),是疏水小分子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。与的跨膜运输方式。2.特点特点:沿浓度梯度(或电化学梯度)扩散;不需要提:沿浓度梯度
4、(或电化学梯度)扩散;不需要提供能量;没有膜蛋白的协助。供能量;没有膜蛋白的协助。某种物质对膜的通透性(某种物质对膜的通透性(P)可以根据它在水和油中的分配系可以根据它在水和油中的分配系数(数(K)及扩散系数(及扩散系数(D)来计算:来计算:P=KD/t(t为膜的厚度)为膜的厚度) !顺浓度梯度!顺浓度梯度!不需要能量!不需要能量!不需要蛋白!不需要蛋白不同分子对人工磷脂双层的通透性 (小的非极性分子小的非极性分子)游离的无机离子游离的无机离子疏水分子疏水分子(大的非极性分子大的非极性分子)不同物质透过人工脂双层的能力不同物质透过人工脂双层的能力扩散和渗透的区别扩散和渗透的区别 概念概念:也称
5、促进扩散:也称促进扩散,是极性分子和无机离子在是极性分子和无机离子在膜转运蛋白膜转运蛋白 协助下顺浓度梯度(或电化学梯度)的跨膜运输。协助下顺浓度梯度(或电化学梯度)的跨膜运输。 特点:转运速率高;特点:转运速率高; 存在最大转运速率;存在最大转运速率; 有膜转运有膜转运蛋白参与,有特异性。蛋白参与,有特异性。 膜转运蛋白膜转运蛋白是指镶嵌在膜上和物质运输有关的跨膜蛋白。是指镶嵌在膜上和物质运输有关的跨膜蛋白。分为载体蛋白(分为载体蛋白(carrier protein.carrier protein.可介导被动和主动运输可介导被动和主动运输)和)和通道蛋白(通道蛋白(channel prote
6、in.channel protein.只介导只介导被动运输被动运输)。)。(二)协助扩散(二)协助扩散(facilitated diffusion)物质跨膜运输的四种基本机制物质跨膜运输的四种基本机制 促进扩散与简单扩散的动力学比较促进扩散与简单扩散的动力学比较 !两类:载体蛋白(两类:载体蛋白(carrier proteins) 通道蛋白(通道蛋白(channel proteins)!载体蛋白(载体蛋白(carrier proteins),它),它 既可既可 介导介导被动运输被动运输,又可介导逆浓度或电化学梯,又可介导逆浓度或电化学梯 度的度的主动运输主动运输;!称通道蛋白(称通道蛋白(ch
7、annel proteins),只能),只能介介 导顺浓度或电化学梯度的导顺浓度或电化学梯度的被动运输被动运输。Two classes of membrane transport proteins vCarrier proteins are responsible for both the passive and the active transport.vChannel proteins are only responsible for passive transport.1. 载体蛋白(载体蛋白(carrier protein)及其功能及其功能 载体蛋白载体蛋白(carrier prote
8、in)是在生物膜上普遍是在生物膜上普遍存在的多次跨膜蛋白分子。可以和特定的溶质分子结存在的多次跨膜蛋白分子。可以和特定的溶质分子结合,通过构象改变介导溶质的合,通过构象改变介导溶质的主动主动和和被动被动跨膜运输。跨膜运输。红细胞质膜载体蛋白促进葡萄糖扩散示意图 葡萄糖可通过载体蛋白进行促进扩散。运输葡萄糖葡萄糖可通过载体蛋白进行促进扩散。运输葡萄糖的载体蛋白主要是通过构型的变化进行葡萄糖的运输的载体蛋白主要是通过构型的变化进行葡萄糖的运输 。vCarrier proteins bind one or more solute molecules on one side of the membra
9、ne and then undergo a conformational change that transfer the solute to the other side of the membrane.缬氨霉素介导的离子运载的作用机制缬氨霉素介导的离子运载的作用机制可动离子载体可动离子载体缬氨霉素的分子结构缬氨霉素的分子结构 短杆菌肽短杆菌肽A离子载体作用机制离子载体作用机制通道形成离子载体通道形成离子载体(H+、Na+、K+ ) 通道离子载体通道离子载体 :这种通道并不稳定,不断形成和解体,其运输效率这种通道并不稳定,不断形成和解体,其运输效率远高于可动离子载体远高于可动离子载体 相同点
10、:相同点:特异性,有特异的结合位点;特异性,有特异的结合位点; 有饱和动力曲线;有饱和动力曲线; 受抑制剂的影响。受抑制剂的影响。不同点:可改变过程的平衡点;不同点:可改变过程的平衡点; 不对溶质分子作任何共价修饰。不对溶质分子作任何共价修饰。载体蛋白和酶的异同点:载体蛋白和酶的异同点:2.通道蛋白(通道蛋白(channel protein)(1)概念概念:通道蛋白(:通道蛋白(channel protein)是横跨质膜的亲水性通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。离子通道。(2)特征特征:
11、 具有离子选择性具有离子选择性(对离子的大小和电荷有高度选择性对离子的大小和电荷有高度选择性); 离子通道是门控的离子通道是门控的(其活性由通道开或关两种构象调节其活性由通道开或关两种构象调节)。(3)类型类型:电压门通道(:电压门通道(voltage-gated channel) 配体门通道(配体门通道(ligand-gated channel) 压力激活通道(压力激活通道(stress-activated channel)极性极性(带电性带电性)通道的形成通道的形成 (a) 由单亚基膜蛋白形成的通道由单亚基膜蛋白形成的通道;(b)由多亚基蛋白形成的通道。由多亚基蛋白形成的通道。 通道蛋白是
12、一类横跨质膜,它们都是通过疏水的氨基酸链进行重通道蛋白是一类横跨质膜,它们都是通过疏水的氨基酸链进行重排,形成水性通道,排,形成水性通道, 允许适宜的分子通过。通道蛋白具有选择性,允许适宜的分子通过。通道蛋白具有选择性,所以在细胞膜中有各种不同的通道蛋白。通道蛋白参与的只是被动所以在细胞膜中有各种不同的通道蛋白。通道蛋白参与的只是被动运输,运输, 并且是从高浓度向低浓度运输,所以不消耗能量并且是从高浓度向低浓度运输,所以不消耗能量 vMost of the channel proteins are ion channels, including three types, with ion ch
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