细胞生物学_翟中和--第五章
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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
细胞生物学
(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。
31:1
Cl- 8
110 1:14
A-
60
15 4:1
细胞生物学
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
细胞生物学
（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。
细胞生物学
细胞生物学
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百度文库 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
第五章 物质的跨膜运输
第一节 膜转运蛋白与物质的跨膜运输 第二节 离子泵和协同转运 第三节 胞吞作用和胞吐作用
细胞生物学
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
离子浓度
（mmol/L）
膜内 膜外
膜内与膜 外离子比 例
膜对离子通 透性
Na+ 14
142 1:10
K+ 155 5
细胞生物学
（二）钙离子泵和其他P-型离子泵
The Ca2+ -ATPase present in both the plasma
membrane and the membranes of the endoplasmic
reticulum. 作用：维持细胞内较低的钙离子浓度（细胞内钙离子 浓度10-7M，细胞外10-3M）。 类型：
细胞生物学
细胞生物学
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。
P型离子泵，其原理与钠钾泵相似，每分解一个 ATP分子，泵出2个Ca2+。位于肌质网上的钙离子 泵占肌质网膜蛋白质的90%。 钠钙交换器（Na+-Ca2+ exchanger），属于反 向协同运输体系，通过钠钙交换来转运钙离子。
细胞生物学
Ca2+ 泵的工作原理类似于Na+ -K+ 泵: 在细胞质面有同 Ca2+结合的位点，一次可以
细胞生物学
细胞生物学
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
细胞生物学
Na+-K+ATP酶通过磷酸化和去磷酸化过程发生构 象的变化，导致与Na+、K+的亲和力发生变化。在 膜内侧Na+与酶结合，激活ATP酶活性，使ATP分解， 酶被磷酸化，构象发生变化，于是与Na+结合的部位 转向膜外侧；这种磷酸化的酶对Na+的亲和力低，对 K+的亲和力高，因而在膜外侧释放Na+、而与K+结 合。K+与磷酸化酶结合后促使酶去磷酸化，酶的构 象恢复原状，于是与K+结合的部位转向膜内侧，K+ 与酶的亲和力降低，使K+在膜内被释放，而又与 Na+结合。其总的结果是每一循环消耗一个ATP；转 运出三个Na+，转进两个细胞K生+物。学
细胞生物学
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。
细胞生物学
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 selectively to 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
（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。
(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。
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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。
31:1
Cl- 8
110 1:14
A-
60
15 4:1
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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
细胞生物学
（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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细胞生物学
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百度文库 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
第五章 物质的跨膜运输
第一节 膜转运蛋白与物质的跨膜运输 第二节 离子泵和协同转运 第三节 胞吞作用和胞吐作用
细胞生物学
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
离子浓度
（mmol/L）
膜内 膜外
膜内与膜 外离子比 例
膜对离子通 透性
Na+ 14
142 1:10
K+ 155 5
细胞生物学
（二）钙离子泵和其他P-型离子泵
The Ca2+ -ATPase present in both the plasma
membrane and the membranes of the endoplasmic
reticulum. 作用：维持细胞内较低的钙离子浓度（细胞内钙离子 浓度10-7M，细胞外10-3M）。 类型：
细胞生物学
细胞生物学
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。
P型离子泵，其原理与钠钾泵相似，每分解一个 ATP分子，泵出2个Ca2+。位于肌质网上的钙离子 泵占肌质网膜蛋白质的90%。 钠钙交换器（Na+-Ca2+ exchanger），属于反 向协同运输体系，通过钠钙交换来转运钙离子。
细胞生物学
Ca2+ 泵的工作原理类似于Na+ -K+ 泵: 在细胞质面有同 Ca2+结合的位点，一次可以
细胞生物学
细胞生物学
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
细胞生物学
Na+-K+ATP酶通过磷酸化和去磷酸化过程发生构 象的变化，导致与Na+、K+的亲和力发生变化。在 膜内侧Na+与酶结合，激活ATP酶活性，使ATP分解， 酶被磷酸化，构象发生变化，于是与Na+结合的部位 转向膜外侧；这种磷酸化的酶对Na+的亲和力低，对 K+的亲和力高，因而在膜外侧释放Na+、而与K+结 合。K+与磷酸化酶结合后促使酶去磷酸化，酶的构 象恢复原状，于是与K+结合的部位转向膜内侧，K+ 与酶的亲和力降低，使K+在膜内被释放，而又与 Na+结合。其总的结果是每一循环消耗一个ATP；转 运出三个Na+，转进两个细胞K生+物。学
细胞生物学
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。
细胞生物学
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
细胞生物学
３、协助扩散（易化扩散或促进扩散） 定义：the diffusing substance first binds selectively to 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
（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。