4第四讲 物质的跨膜运输.pdf

第四讲 物质跨膜运输 邓宁 抗体工程研究中心 内容提要 第一节、被动运输 四、ABC 转运器 一、简单扩散 五、协同运输 二、协助扩散 第三节、膜泡运输的基本概念 一、吞噬作用 第二节 主动运输 二、胞饮作用 一、钠钾泵 三、外排作用 二、钙离子泵 四、穿胞运输 三、质子泵 五、胞内膜泡运输 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 （carrier protein ）和通道蛋白（channel protein ）。 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。 第一节 被动运输 一、简单扩散 也叫自由扩散（free diffusion ）特点： 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。 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。 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 H O、O 等可以透过人工脂双层，但速度较慢； 2 2 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 也称促进扩散（facilitated diffusion ）。 特点： ①比自由扩散转运速率高； ②运输速率同物质 浓度成非线性关系； ③特异性；饱和性。 载体：离子载体和通道蛋白两种类型。 （一）离子载体（ionophore） 是一些能够极大提高膜对某些离子通透性的载体分子，多为微生物合成，是 微生物防御或与其它物种竞争的武器。大多数离子载体是细菌产生的抗生素, 它们能够杀死某些微生物,其作用机制就是提高了靶细胞膜通透性,使得靶细胞 无法维持细胞内离子的正常浓度梯度而死亡,所以离子载体并非是自然状态下 存在于膜中的运输蛋白,而是人工用来研究膜运输蛋白的一个概念。 分为两类： 可动离子载体（mobile ion carrier） ：如缬氨霉素（valinomycin ）是 一种由三个重复部分构成的环形分子，能顺浓度梯度转运K+。 DNP和 FCCP可转运H+。 通道离子载体（channel former ）：如短杆菌肽A （granmicidin ）， 是由15个疏水氨基酸构成的短肽，2分子形成一个跨膜通道，有选择的使 + + + 单价阳离子如H 、Na 、K 按化学梯度通过膜。 （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。 有些通道蛋白长期开放，如钾泄漏通道； 有些通道蛋白平时处于关闭状态，仅在特定刺激下才打开