苏教版必修一细胞的结构和功能物质的跨膜运输市赛一等奖.pptx

第五章物质的跨膜运输;细胞膜是细胞与细胞外环境之间的一种选择性通透屏障，它既能保障细胞对基本营养物质的摄取、代谢废物的排除和细胞内离子浓度的调节，又能使细胞维持相对稳定的内环境。因此，物质的跨膜运输对细胞的生存和生长至关重要。物质通过细胞膜的转运主要有三种途径：被动运输、主动运输和胞吞与胞吐作用。;内容提要;据估计细胞膜上与物质转运有关的蛋白占核基因编码蛋白的15~30%，细胞用在物质转运方面的能量达细胞总消耗能量的2/3。

细胞膜上存在两类主要的转运蛋白，即：载体蛋白（carrierprotein）和通道蛋白（channelprotein）。

载体蛋白又称做载体（carrier）、通透酶（permease）和转运器（transporter），有的需要能量驱动，如：各类ATP驱动的离子泵；有的则不需要能量，如：缬氨酶素。

通道蛋白能形成亲水的通道，允许特定的溶质通过，所有通道蛋白均以自由扩散的方式运输溶质。;MembraneTransportProteins;第一节被动运输;一、简单扩散;人工膜对各类物质的通透率：

脂溶性越高通透性越大，水溶性越高通透性越小；

非极性分子比极性容易透过，极性不带电荷小分子，如H2O、O2等可以透过人工脂双层，但速度较慢；

小分子比大分子容易透过；分子量略大一点的葡萄糖、蔗糖则很难透过；

人工膜对带电荷的物质，如各类离子是高度不通透的。;二、协助扩散;（一）离子载体（ionophore）;Valinomycin;GramicidinA

anantibioticthatactsasanionpore.;（二）通道蛋白（channelprotein）;离子通道的显著特征：

1．具有离子选择性；对转运离子的大小与电荷都有高度的选择性，而且转运速率高，可达106个离子/s；驱动带电荷的溶质跨膜转运的净驱动力有两种，一种是溶质的浓度梯度，另一种是跨膜电位差；

2．离子通道是门控制的，即离子通道的活性由通道开或关两种构象所调节，并通过通道开关应答于适当的信号。离子通道在神经元与肌细胞冲动传递过程中起重要作用。;IonChannels;1．配体门通道(ligandgatedchannel);Nicotinicacetylcholinereceptor;Threeconformationoftheacetylcholinereceptor;2．电位门通道(voltagegatedchannel);VoltagegatedK+channel;K+channel;Ion-channellinkedreceptorsinneurotransmission;3．环核苷酸门通道;4．机械门通道;5．水通道;2003年，美国科学家彼得·阿格雷和罗德里克·麦金农，分别因对细胞膜水通道，离子通道结构和机理研究而获诺贝尔化学奖。;第二节主动运输;一、钠钾泵;Na+-K+ATPPUMP;Na+-K+ATPpumpcancatalyzetheformationofATPunderlaboratorycondition;钠钾泵对离子的转运循环依赖自磷酸化过程（ATP上的一个磷酸基团转移到钠钾泵的一个天冬氨酸残基上，导致构象变化），所以这类离子泵叫做P-type。

Na+-K+泵的作用：

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；

③维持细胞的静息电位。

地高辛、乌本苷等强心剂抑制其活性；Mg2+和少量膜脂有助提高于其活性。;二、钙离子泵;Ca++ATPase

;1．P-type：利用ATP自磷酸化发生构象的改变来转移质子，位于真核细胞的细胞膜上，如植物细胞膜上的H+泵、动物胃表皮细胞的H+-K+泵（分泌胃酸）。

2．V-type：存在于各类小泡(vacuole)膜上，由许多亚基构成，水解ATP产生能量，但不发生自磷酸化，位于溶酶体膜、植物液泡膜上。

3．F-type：是由许多亚基构成的管状结构，利用质子动力势合成ATP，也叫ATP合酶，位于细菌质膜，线粒体内膜和叶绿体的类囊体膜上。;FourtypesofATP-poweredpumps;四、ABC转运器;MammalianMDR1protein;五、协同运输cotransport;1．同向协同（symport）

物质运输方向与离子转移方向相同。如小肠细胞对葡萄糖的吸收伴随着Na+的进入。在某些细菌中，乳糖的吸收伴随着H+的进入。

2．反向协同（antiport）

物质跨膜运动的方向与离子转移的方向相反，如动物细胞常通过Na+/H+反向协同运输的方式来转运H+，以调节细胞内的PH值。还有一种机制是Na+驱动的Cl--HCO3-