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1、湖南农业大学生物科学技术学院陈智勇,第五章 物质跨膜运输 与信号传递,MEMBRANE TRANSPORT,湖南农业大学生物科学技术学院陈智勇,第一节 物质的跨膜运输,湖南农业大学生物科学技术学院陈智勇,一、小分子物质的跨膜运输,湖南农业大学生物科学技术学院陈智勇,1、被动运输,（1）简单扩散：简单扩散是被动运输的基本方式，不需要膜蛋白的帮助，也不消耗ATP，而只靠膜两侧保持一定的浓度差，通过扩散发生的物质运输。 以简单扩散的方式跨膜运输的分子：气体分子（如O2、CO2、N2）、小的不带电的极性分子(如尿素、乙醇)、脂溶性的分子 简单扩散的限制因素是物质的脂溶性、分子大小和带电性。,不同分子对
2、人工磷脂双层的通透性,湖南农业大学生物科学技术学院陈智勇,（2）协助扩散：,以协助扩散的方式跨膜运输的分子：非脂溶性物质或亲水性物质， 如氨基酸、糖和金属离子等。 参与协助扩散的膜蛋白：载体蛋白和通道蛋白,借助细胞膜上的膜蛋白的帮助顺浓度梯度或顺电化学浓度梯度， 不消耗ATP进入膜内的一种运输方式。,湖南农业大学生物科学技术学院陈智勇,a. 通道蛋白(channel protein)介导的扩散 通道蛋白介导扩散的物质：无机离子 通道蛋白的结构：跨膜蛋白 作用机理：通过疏水的氨基酸链进行重排，形成水性通道 特性：离子选择性,湖南农业大学生物科学技术学院陈智勇,湖南农业大学生物科学技术学院陈智勇,
3、湖南农业大学生物科学技术学院陈智勇,b. 载体蛋白(carrier protein)介导的扩散 载体蛋白介导扩散的物质：葡萄糖、氨基酸、核苷酸 载体蛋白结构：跨膜蛋白 作用机理：特异性结合位点与被运输的分子结合，通过自身的构象变化或移动完成物质运输 特性：扩散速度达到一定之后，即饱和,湖南农业大学生物科学技术学院陈智勇,红细胞质膜载体蛋白促进葡萄糖扩散示意图,湖南农业大学生物科学技术学院陈智勇,协助扩散同简单扩散相比，具有以下一些特点 (1)扩散的速度要快几个数量级 (2)具有饱和性 (3)具有高度的选择性 (4)会受到类似于酶的竞争性抑制，以及蛋白质变性剂的抑制作用,湖南农业大学生物科学技术
4、学院陈智勇,2、主动运输,（1）ATP直接供能,a. P型离子泵(P-type ion pump)，或称P型ATPase : 此类运输泵运输时需要磷酸化(P是phosphorylation的缩写)，包括Na+/K+泵、Ca2+泵。,湖南农业大学生物科学技术学院陈智勇,Na+/K+泵(Na+/K+ ATPase)的结构、作用原理 存在部位：动物细胞质膜 结构：,作用原理：,Na+ /K+泵工作的结果，使细胞内的Na+浓度比细胞外低10-30倍，而细胞内的K+浓度比细胞外高10-30倍。,Ca2+ 泵(Ca2+ pump， Ca2+ ATPase)的结构和作用原理 结构：有10个跨膜区,湖南农业大
5、学生物科学技术学院陈智勇,存在部位:细胞膜、内质网膜 作用原理: 类似于Na+/K+ ATPase。每水解一个ATP将两个Ca2+离子从胞质溶胶输出到细胞外。,湖南农业大学生物科学技术学院陈智勇,b. V型泵(V-type pump)：或称V型ATPase，主要位于小泡的膜上， 如溶酶体膜中的H+泵， 运输时需要ATP供能， 但不需要磷酸化。,湖南农业大学生物科学技术学院陈智勇,（2）ATP间接供能的协同运输 a.直接动力： 动物细胞： Na+/K+泵建立的Na电化学梯度 植物细胞、细菌： H+泵建立的H电化学梯度 b.运输物质：葡萄糖、氨基酸 c.特性：有载体蛋白参与，间接消耗ATP d.运
6、输类型： 共运输： 物质运输方向与离子转运方向相同 对向运输：物质运输方向与离子转运方向相反,湖南农业大学生物科学技术学院陈智勇,葡萄糖与Na+离子的协同运输,湖南农业大学生物科学技术学院陈智勇,F型泵(F-type pump)：或称F型ATPase。这种泵主要存在于细菌质膜、线粒体膜和叶绿体的膜中， 它们在能量转换中起重要作用， 是氧化磷酸化或光合磷酸化偶联因子。,（3）光能、化学能驱动,湖南农业大学生物科学技术学院陈智勇,主动运输四个基本特点: 逆梯度运输; 依赖于膜运输蛋白; 需要代谢能; 具有选择性和特异性,湖南农业大学生物科学技术学院陈智勇,主动与被动运输的比较,湖南农业大学生物科学
7、技术学院陈智勇,动物细胞和植物细胞主动运输的比较,湖南农业大学生物科学技术学院陈智勇,二、膜泡运输的基本概念,真核细胞通过内吞作用（endocytosis）和外排作用（exocytosis）完成大分子与颗粒性物质的跨膜运输。在转运过程中，质膜内陷，形成包围细胞外物质的囊泡，因此又称膜泡运输。细胞的内吞和外排活动总称为吞排作用（cytosis）。,细胞内吞较大的固体颗粒物质，如细菌、细胞碎片等，称为吞噬作用。,一、吞噬作用,细胞吞入液体或极小的颗粒物质。,二、胞饮作用,湖南农业大学生物科学技术学院陈智勇,三、胞吐作用,exocytosis,包含大分子物质的小囊泡从细胞内部移至细胞表面，与质膜融，将物质排出细胞之外。,湖南农业大学生物科学技术学院陈智勇,四、穿胞运输 在细胞的一侧形成胞饮小泡穿越细胞质，另一侧使小泡中的物质释放出去。如： 肝细胞从血窦中吸收免疫球蛋白A（IgA），通过穿胞运输输送到胆微管； 大鼠中，母鼠血液中的抗体经穿胞运输进入乳汁。,湖南农业大学生物科学技术学院陈智勇,细胞内膜系统各个部分之间的物质传递也通过膜泡运输方式进行。如从内质网到高尔基体；高尔基体到溶酶体等。,五、胞内膜泡运输,
