物质的跨膜运输

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1、取决于膜转运蛋白活性-膜转运蛋白载体蛋白(通透酶)一特性-3、对底物具有高度选择性,通常只转运一种类型的分子;膜 跨 的 质 物*5、对pH有依赖性特性-通道蛋白通过形成亲水性通道实现对特异溶质的跨膜转运.1.1、对离子的选择取决于通道的直径,形状 及通道内带电氨基酸的分布;-离子通道(ion channel) 一 特性 -2、具有极高的转运速率;一3、与载体蛋白不同,离子通道没有饱和性;1-通道蛋白-4、转运过程具有类似于酶与底物作用的饱和动力学特征, 可被底物类似物竞争性抑制,也可被抑制剂非竞争性抑制;L 4、非连续性开放,而是门控的分布一存在于革兰氏阴性细菌的外膜以及线粒体和叶绿体的外膜

2、上-孔蛋白(porin)特性-孔蛋白选择性很低,能通过较大的分子类型现象:cell内外离子浓度差一原因 -脂双层的疏水特征-1、多次跨膜蛋白;-2、载体蛋白与特异的溶质结合后,通过自身构象的改变以实现物质的跨膜转运;-水孔蛋白(AQP)研究模型-血红细胞结构特征对水分子特异通透性,同时 转运特点一能有效阻止质子的通过,这 I可能与Asn-Pro-Ala肽段有关-以热自由运动能方式顺着电化学梯度或浓度梯度直接穿过脂双层-简单扩散-分子大小L影响简单扩散溶质的通透性因素-极性与非极性L电荷量小分子物质跨膜转运类型一在膜转运蛋白协助下,顺着电化学梯度或浓度梯度的扩散方式-被动运输/协助扩散I r葡萄

3、糖转运蛋白(GLUT)I水孔蛋白由载体蛋白所介导的物质逆化学梯度或浓度梯度进行跨膜转运的方式L主动运输-ATP驱动泵同向协同L反向协同小肠上皮细胞肾小管上皮细胞Na+/H+交换载体L根据能量来源分一协同转运/偶联转运蛋白- 光驱动泵一菌紫红质载体蛋白通道蛋白参与运输的类型协助扩散、主动运输被动运输在膜上状态可移动,转运底物固定类型多,根据不同底物有不同的类型离子通道、孔蛋白、水孔通道、一.也IX运输方式通过自身构象改变实现物质跨膜运输通过形成亲水通道实现对特异溶质的跨膜运输运输方向逆化学梯度或者度梯度运输顺化学梯度或浓度梯度运输耗能消耗ATP不消耗能量饱和性具有饱和动力学特性没有饱和性选择性对

4、底物高度选择性离子通道有选择性;孔蛋白选择性较低;水孔 蛋白只允许水分子通过相同点化学本质均为蛋白质、分布均在细胞的膜结构中、都有控制特定物质跨膜运输的功能 载体蛋白特性(通透酶)1、多次跨膜蛋白;2、载体蛋白与特异的溶质结合后,通过自身构象的改变以实现物质的跨膜转运;3、对底物具有高度选择性,通常只转运一种类型的分子;4、转运过程具有类似于酶与底物作用的饱和动力学特征,可被底物类似物竞争性抑制,也可被抑制剂非竞争性抑制;5、对pH有依赖性 通道蛋白的特性|:通道蛋白通过形成亲水性通道实现对特异溶质的跨膜转运。 离子通道的特性:1、对离子的选择取决于通道的直径,形状及通道内带电氨基酸的分布;2

5、、具有极高的转运速率;3、与载体蛋白不同,离子通道没有饱和性;4、非连续性开放,而是门控的。 孔蛋白分布位置:存在于革兰氏阴性细菌的外膜以及线粒体和叶绿体的外膜上。 孔蛋白的特性:孔蛋白选择性很低,能通过较大的分子。 水孔蛋白的结构特征:1、四个亚基组成,每个亚基由6个跨膜a螺旋组成;2、每个亚基单独形成一个供水分子运动的中央孔,孔的直径稍大于水分子; 水孔蛋白的转运特点|:对水分子特异通透性,同时能有效阻止质子的通过,这可能与Asn-Pro-Ala肽段有关。 ATP驱动泵与主动运输|:维持细胞膜电位共性P型泵分类Na+-K+泵(图)一功能维持动物细胞渗透平衡Ca2+泵结构特征(11)吸收营养

6、作用机制(12)将H+泵出细胞,建立和维持跨膜的H+电化学梯度P型H+泵分类(离子泵)-膜电位与P型泵的区别(13)V型质子泵和F型质子泵 IV型泵与F型泵的比较(14)存在于植物细胞、真菌和细菌细胞质膜(没有Na+-K+泵)ABC超家族都共享由4个“核心”结_ 构域组成的结构模式2个跨膜结构域(T) 一决定底物特异性维持细胞内的离子分布,pH值,ABC超家族还与营养物质/代谢废物的转运 有关2个胞质侧ATP结合域(A) 一具有ATPase活性P型泵V型泵F型泵ABC超家族转运物质多为离子泵,转运 Na+、K+、H+、Ca2+只转运质子只转运质子根据该家族不同 的转运蛋白转运 不同底物转运机制

7、通过亚基磷酸化 与去磷酸化导致 构象变化,实现 转运转运过程中不形 成磷酸化中间 体,利用ATP供 能将H+泵入细胞 器转运过程不形成 磷酸化中间体, 利用质子动力势 合成ATP具有ATPase结 构域,通过与ATP 结合和水解ATP 改变构象,转运 物质耗能消耗ATP消耗ATP不消耗ATP消耗ATP典型构型a2P2/a3P3YE5四个核心结构域 (LA)共性IP型泵的共性:1、结构上:所有P型泵都具有2个独立的a催化亚基,具有ATP结合位点,绝大多数还具有2个起调节作用的小的6亚基;从而改变转运泵的构象,实现离子的跨膜2、功能上:在转运例子过程中,至少有一个a催化亚基发生磷酸化和去磷酸化反应

8、,转运。图I:作用机制:细胞内侧a亚基与 Na+相结合促进ATP水解,a亚基上的一 个天冬氨酸(Asp)残基磷酸化引起a亚 基构象发生变化,将Na+泵出细胞,同时 细胞外的K+与a亚基的另一个位点结合, 使其去磷酸化,a亚基再度发生变化, 将K+泵入细胞,完成整个循环。每个循 环消耗1个ATP,细胞每秒可发生1000 次循环。由此可知a磷酸化发生在Na+ 结合后,去磷酸化发生在K,结合后。(11) Ca2+泵的结构特征|:由1000个氨基酸残基组成的跨膜蛋白,含10个跨膜a螺旋,其中3个螺旋形成跨越脂双层的中央通道。(12) Ca2+泵的作用丽:Ca2+泵处于非磷酸化状态时,2个通道螺旋中断形

9、成胞质侧结合2个Ca2+的空穴,ATP在胞质侧与其结合位点结合,伴随ATP水解 使相邻结构域天冬氨酸(Asp)残基磷酸化,从而导致跨膜螺旋的重排,破坏了 Ca2+结合位点并释放Ca2+进入膜的一侧。Ca2+泵的C端是细 胞内钙调蛋白(CaM)的结合位点,当胞内Ca2+浓度升高时,Ca2+与钙调蛋白结合形成Ca2+-CaM复合物并于Ca2+泵结合,从而调节Ca2+泵活 性(内质网的Ca2+泵没有钙调蛋白的结合域)。(13) V型泵和F型泵与P型泵的比较:与P型泵不同,二者在功能上只能转运质子,并且在转运H+过程中不形成磷酸化的中间体(14) V型泵与F型泵的比较|:V型泵利用ATP水解供能从细胞

10、质基质中逆H+电化学梯度将H+泵入细胞器,以维持细胞质基质中性和细胞器内酸性;F型泵则利用质子动力势合成ATP,即当H+顺着电化学梯度通过质子泵时,所释放的能量驱动F型质子泵合成ATP(氧化磷酸化及 光合磷酸化有讲)。图(15)ABC超家族作用机制|:ABC转运蛋白的底物结合位点暴露在胞外一侧(原核细胞)或胞内一侧 (真核细胞),一旦ATP分子与ABC转运蛋白结合,将诱导ABC转运蛋白2 个ATP结合域二聚化,引起转运蛋白构象改变,使底物结合部位暴露于质 膜另一侧,而ATP水解以及ADP的解离将导致ATP结合域解离,引起转运 蛋白构象恢复原有状态。(16)与ABC超家族有关的疾病|:肿瘤细胞的

11、抗药性:在多种肿瘤细胞中高度表达多抗药性转运蛋白, 从而降低细胞内药物浓度,导致肿瘤细胞抗药性增强而降低患者化疗效果。相关细胞r吞噬细胞中性粒细胞吞噬作用-信号转导一靶细胞Fc区域与吞噬细胞Fc受体表面结合根据胞吞泡形成的分子机制分参与吞噬的蛋白一微丝今形成伪足胞饮作用-用作吞胞-根据胞吞物质是否具有专一性-相关细胞一真核细胞,,士 _r过程:网格蛋白包被小窝今网格蛋白包被膜泡今胞内体网格蛋白依赖的(代表)t流程图、工-细胞窖依赖的分类-大型胞饮作用L非网格蛋白/胞膜窖依赖的受体介导的q胆固醇摄取.胞吞作用 图解-非特异性的胞吞作用与细胞信号转导关系肝脏合成今与磷脂、蛋白质复合成低密度脂蛋白(LDL)今胞吞LDL今胞内体今溶酶体胞内体-动物细胞内由膜包裹的细胞器,负责传输胞吞物质到溶酶体- 详细介绍p82对信号转导下调一通过胞吞,把细胞膜表面受体降解,使信号转导活性下调 对信号转导激活Notch信号通路,内吞Notch受体,降解成有活性的片段,与DNA结合

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