细胞的基本能1.ppt

* 物质跨膜转运 Transport across the cell membrane 脂溶性小分子物质 物理扩散 单纯扩散 水溶性小分子物质 带电离子 借助相关膜蛋白介导 膜蛋白介导的 跨膜转运 大分子物质 物质颗粒 细胞膜的整装转运 出胞和入胞 （一）单纯扩散 Simple diffusion 过程：物质完全以物理扩散的方式所作的跨膜运动， 没有生物学转运机制参与 物质：脂溶性高，分子小，不带电荷的非极性分子 动力：物质在膜两侧的浓度梯度、膜对该物质的通透性和扩散面积 结果：物质浓度在细胞膜的两侧达到平衡 特点 （1）不需要膜上特殊蛋白质的帮助； （2）推动物质转运的力量是物质的浓度梯度； （3）物质转运方向是从高浓度向低浓度转运，不需额外消耗能量； （4）转运的结果是物质浓度在细胞膜的两侧达到平衡。 （5）水分子以渗透（osmosis）的方式跨膜转运。 （二）膜蛋白介导的跨膜转运 物质：水溶性，分子稍大，带电离子 被动转运 passive transport 不需要消耗能量 顺浓度梯度或电化学梯度 经载体的易化扩散 经通道的易化扩散 主动转运 active transport 需要消耗能量 逆浓度梯度或电位梯度 原发主动转运 继发主动转运 经载体的易化扩散 Facilitated diffusion via carrier 过程：在浓度较高的一侧，载体与被转运物质结合， 通过立体构象改变，在浓度较低的一侧，解离释放物质 物质：葡萄糖，氨基酸，核苷酸 载体（carrier）： 镶嵌在细胞膜上的一类具有特殊的物质转运功能 的蛋白质，其结构跨越细胞膜的整个脂质双分子 层，且结构中有与被转运物特异结合的位点。 饱和现象 saturation 立体构象特异性 stereospecificity 竞争性抑制 competitive inhibition 特点 Facilitated diffusion via carrier 由膜上载体蛋白帮助而实现的跨膜转运 膜上载体和载体结合位点的数目有限 2. 经通道的易化扩散 Facilitated diffusion via channel 离子通道（ion channel）： 一类贯穿脂质双分子层的膜蛋白，在特定条件下，分子中的 亲水性孔道开放，离子可经孔道从高浓度一侧向低浓度一侧转运。 物质：Na＋、K＋、Ca2＋、Cl－ 过程：孔道开放，离子经孔道跨膜流动而无需与脂质双层 接触，使带电离子能以极快的速度跨越质膜。 速度快 离子选择性 ionic selectivity 门控特性 gating 特点 Voltage-gated ion channel Chemically-gated ion channel Mechanically-gated ion channel Facilitated diffusion via channel 由膜上通道蛋白帮助而实现的跨膜转运 电化学驱动力 electrochemical driving force 内壁电荷性质 孔道大小 Peter Agre 2003年诺贝尔化学奖 Roderick MacKinnon 表彰他们发现细胞膜水通道， 以及对离子通道结构和机理研究所做出的开创性贡献 3. 原发主动转运 Primary active transport 定义：细胞膜或内膜上具有ATP酶活性的特殊泵蛋白直接水解ATP 提供能量，将一种或多种物质逆着各自的浓度梯度或电化 学梯度进行跨膜转运。 膜蛋白：离子泵（ion pump），也称ATP酶（ATPase） 物质：带电离子（Na＋、K＋、Ca2＋、Cl－） 转运的结果是建立或维持某些物质在膜两侧的浓度梯度。 Sodium-potassium pump生理意义 （1）膜内外Na＋和K＋浓度差，是细胞生物电产生的重要条件之一； （2）细胞内高K＋ ，是细胞内许多代谢反应所必需的； （3）维持细胞内液的正常渗透压和细胞容积的相对稳定； （4） Na＋在膜两侧的浓度差是继发主动转运的动力。 地高辛（Digoxin） 抑制心肌细胞膜上的Na+/K+-ATP酶活性， 使膜内Na+增多，兴奋Na+-Ca2+交换系统， 促使Na+外流，Ca2+内流，膜内Ca2+增加， 产生正性肌力作用。 4. 继发主动转运 Secondary active transport 定义：一些物质借助于钠泵工作所建立的Na＋在膜两侧的浓度势能， 逆浓度梯度所进行的跨膜转运。 膜蛋白：转运体（transporter） 特点 与载体具有相似的转运机制 转运速率与载体在同一水平 saturation 同时转运