细胞生物学_翟中和--第五章

第五章 物质的跨膜运输第一节 第二节 第三节 膜转运蛋白与物质的跨膜运输 离子泵和协同转运 胞吞作用和胞吐作用

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第一节

膜转运蛋白与物质的跨膜运输

一、脂双层的不不透性和膜转运蛋白

主要 离子Na+ K+ ClA-

离子浓度(mmol/L)

膜内 14 155 8 60

膜外 142 5 110 15 细胞生物学

膜内与膜 膜对离子通 外离子比 透性 例

1:10 31:1 1:14 4:1

通透性很小 通透性大 通透性次之 无通透性

离子分布差异的原因： 1、特殊的转运蛋白

1)载体蛋白:允许与载体蛋白结合部位相合适的溶质分子通过,且转运时自身构像发生改变. 2)通道蛋白:开放时,允许足够小,带适当电荷分 子或离子通过. 2、质膜本身的脂双层所具有的疏水性特征细胞生物学

(一)载体蛋白及其功能(1)结构 存在于膜上的多次跨膜蛋白 (2)运输特点 1)特异性：一种载体蛋白只能结合一种特异 的底物， 2)具有酶饱和动力学曲线，但没有平衡位点 且不对底物作共价修饰。 3)具有竞争抑制性。细胞生物学

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(二)通道蛋白(channel protein) 是跨膜的亲水性通道，允许适当大小的离子顺 浓度梯度通过，故又称离子通道。 特点： 1)离子选择性， 2)离子通道是门控的； 3)跨膜电压差与浓度梯度是带电粒子的驱动力 分类 电位门通道、配体门通道、应力激活通道。细胞生物学

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二、被动运输与主动运输 (一)被动运输(passive transport) 类型： 简单扩散(simple diffusion) 协助扩散(facilitated diffusion) 1、简单扩散也叫自由扩散(free diffusing) 特点是： ①沿浓度梯度(或电化学梯度)扩散； ②不需要提供能量； ③没有膜蛋白的协助。细胞生物学

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通透性主要取决与分子的大小和分子的极性： 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； 带电荷的物质是高度不通透的，如各类离子

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某种物质对膜的通透性(P)可以根据它 在油和水中的分配系数(K)及其扩散系数 (D)来计算： P=KD/t,t为膜的厚度。

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2、水孔蛋白：水分子的跨膜通道 水孔蛋白质(aquaporin,AQP)又称为水

通道蛋白(water channel protein ),是新近发现的一组与水的跨膜转运有关的蛋白质，广

泛存在于动植物及微生物体内，发挥不同的生理功能。细胞生物学

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3、协助扩散(易化扩散或促进扩散)

定义：the diffusing substance first binds selectivelyto a membrane-

spanning protein, called a facilitative transporter,that facilitates the diffusion process. 特点： ①转运速率高； ②存在最大转运速率； ③特异性；饱和性。 ④需要载体细胞生物学

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(二)主动运输

①逆浓度梯度(逆化学梯度)运输；②需要能量； ③都有载体蛋白。 主动运输所需的能量来源主要有：① ATP驱动的泵通过水解ATP获得能量；

②协同运输中的离子梯度动力(间接利用);③光驱动的泵利用光能运输物质，见于细菌。细胞生物学

第二节

离子泵和协同转运

一、P-型离子泵

有两个α亚基，通过α亚基的磷酸化和去磷酸化而改变泵蛋白构像，实现离子 的跨膜转运。需要消耗ATP。

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(一)钠钾泵 又称Na+泵或 Na+/K+交换泵，或Na+ -K+ ATP酶； ●Na+-K+ ATPase是由两个大亚基(α亚基)和两 个小亚基(β亚基)组成； ●α亚基是跨膜蛋白，在细胞质面有ATP结合位 点，细胞外侧有K+和乌本苷(ouabain)结合位点; ●在α亚基上有Na+和K+结合位点。

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