细胞生物学英文课件-3.2 细胞膜与物质运输

第三章 细胞膜与物质运输--小分子物质的跨膜运输
第三节 小分子物质的跨膜运输
被动运输和主动运输
➢ 被动运输（passive transport）：通过简单扩散或易 化扩散实现物质由高浓度向低浓度方向的跨膜转运。 转运的动力来自物质的浓度梯度，不需要消耗细胞的 代谢能。
➢ 主动运输（active transport）：载体蛋白介导、利用 代谢产生的能量驱动物质的逆电化学梯度的转运。
二、主动运输
Na+-K+泵（Na+-K+-ATP酶）
功能 ➢ 水解一个ATP分子，可向细胞外输出3个Na+，转入2个K+ 。 ➢ 维持渗透压平衡、保持细胞容积恒定、产生和维持膜电位、
为某些物质的吸收提供驱动力。 ➢ 为蛋白质合成及代谢活动提供必要的离子浓度。
2020/3/1
条件
➢ 溶质在膜两侧保持一定的浓度差； ➢ 溶质必须能透过膜。
2020/3/1
第三章 细胞膜与物质运输--小分子物质的跨膜运输
一、被动运输
(一) 简单扩散 P=KD/t
P－物质的通透性；K－物质在水和油中的分配系 数；D－扩散系数；t－膜厚度
2020/3/1
第三章 细胞膜与物质运输--小分子物质的跨膜运输
一、被动运输
（二）易化扩散
➢ 在特异性的转运蛋白介导下，一些非脂溶性（或亲水 性）的物质顺电化学梯度的跨膜转运。不消耗细胞的 代谢能，属被动运输。
➢ 电化学势梯度=化学势+膜电位 ➢ 离子通道(ion channel): 转运离子 ➢ 载体蛋白(transporter)： 转运非极性物质
2020/3/1
2020/3/1
第三章 细胞膜与物质运输--小分子物质的跨膜运输
一、被动运输
2020/3/1
第三章 细胞膜与物质运输--小分子物质的跨膜运输
一、被动运输
（二）易化扩散 1、载体蛋白
2Hale Waihona Puke 20/3/1载体蛋白构象改变介导溶质易化扩散
第三章 细胞膜与物质运输--小分子物质的跨膜运输
一、被动运输
（二）易化扩散
2020/3/1
第三章 细胞膜与物质运输--小分子物质的跨膜运输
二、主动运输
1. ATP驱动泵的类型
➢P-型离子泵 驱动阳离子跨膜转运，如钠钾泵。 ➢V-型质子泵 需ATP供能，对H+的转运。 ➢F-型质子泵 合成ATP，参与能量转换，如线粒体ATP酶。 ➢ ABC转运体 参与糖、氨基酸及小分子物质的运输。
2020/3/1
第三章 细胞膜与物质运输--小分子物质的跨膜运输
一、被动运输
（二）易化扩散 2、离子通道
2020/3/1
第三章 细胞膜与物质运输--小分子物质的跨膜运输
二、主动运输
载体蛋白介导的物质逆电化学梯度进行的穿膜转运方 式。与某种释放能量的过程相偶联，能量来源包括ATP 水解、光吸收、电子传递、顺浓度梯度的离子运动等。
2020/3/1
第三章 细胞膜与物质运输--小分子物质的跨膜运输
二、主动运输
Na+-K+泵（Na+-K+-ATP酶）
结构组成 由2个α亚基（大亚基）和2个β亚基（小亚基）组成。
α亚基是一个多次穿膜的膜整合蛋白，具有ATP酶活 性，β亚基具有组织特异性，功能不清楚。
2020/3/1
第三章 细胞膜与物质运输--小分子物质的跨膜运输
第三章 细胞膜与物质运输--小分子物质的跨膜运输
一、被动运输
（二）易化扩散
➢载体蛋白（carrier protein） 与特定溶质分子结合，通过构象改变进行物质转运，既
介导被动运输又介导主动运输。 ➢通道蛋白（channel protein）
在膜上形成亲水孔道，贯穿脂双层，介导特定离子转运， 仅介导被动运输。
ATP直接提供能量（ATP驱动泵）
主动运输
ATP间接提供能量
2020/3/1
第三章 细胞膜与物质运输--小分子物质的跨膜运输
二、主动运输
(一) ATP提供能量的离子泵运输 特点： ➢属穿膜蛋白，在膜的胞质侧有一个或多个ATP 结合位点，能够水解ATP使自身磷酸化，利用 ATP水解所释放的能量将被转运分子或离子从 低浓度向高浓度转运，所以常称之为“泵”。 ➢具有专一性, 如钠钾泵、氢泵、钙泵等。
葡萄糖载体蛋白(GlUT1 )通过易化扩散转运葡萄糖
2020/3/1
第三章 细胞膜与物质运输--小分子物质的跨膜运输
一、被动运输
（二）易化扩散
特点 ➢ 具有选择性、特异性 ➢ 转运速率远高于简单扩散 ➢ 有饱和性和最大转运速度
简单扩散与易化扩散的动力学曲线比较
2020/3/1
第三章 细胞膜与物质运输--小分子物质的跨膜运输
第三章 细胞膜与物质运输--小分子物质的跨膜运输
一、被动运输
(一) 简单扩散（simple diffusion） 特点
➢ 溶质分子通过质膜进行自由扩散，不需要膜转运蛋白协助， 也称被动扩散(passive diffusion) 。
➢ 转运是由高浓度向低浓度方向进行，所需要的能量来自高浓 度本身所包含的势能，不需要细胞提供能量。
2020/3/1
第三章 细胞膜与物质运输--小分子物质的跨膜运输
第三节 小分子物质的跨膜运输
膜运输蛋白（membrane transport protein）细胞膜上负
责转运不能通过简单扩散穿膜的物质的蛋白质。如负责转运各种离子、葡 萄糖、氨基酸、核苷酸及各种代谢产物的载体蛋白和通道蛋白。
2020/3/1
第三章 细胞膜与物质运输(二)
Cell Membrane and Membrane Transport
第三章 细胞膜与物质运输--小分子物质的跨膜运输
第三节 小分子物质的跨膜运输
膜的选择通透性 ➢易于通过膜的物质：
脂溶性物质 不带电荷小分子物质
➢不易通过膜的物质：
带电荷物质 大分子物质
2020/3/1
一、被动运输
（二）易化扩散 2、离子通道
离子通道的特点 ➢ 介导被动运输； ➢ 对离子有高度选择性； ➢ 转运速率高； ➢ 不持续开放，受“闸门”控制。
2020/3/1
第三章 细胞膜与物质运输--小分子物质的跨膜运输
一、被动运输
（二）易化扩散 2、离子通道 门控通道的类型 ➢ 配体门控通道（ligand-gated channel） ➢ 电压门控通道（voltage-gated channel） ➢ 应力激活通道 （stress-activated channel）