离子通道 ppt课件

统 和
电势梯度扩散，但二者的转运离子的速度有明显差异。载
离
体蛋白每秒可转运104-105个离子，转运效率低，而离子通
子 通
道秒可转运106-107个离子，高出100﹣1000倍，转运效率
道
高。原因：经载体蛋白转运离子需要与特定的离子结合，
结合的部位数量有限，具有饱和现象，而离子通道则没
有。）
离子通道类型
保卫细胞离子通道参与了ABA信号转导过程
离子通道分子水平的研究概况
⑴ KATI：从拟南芥中鉴定出来的钾离子运输蛋白，是电压依赖型内向性通道， 在拟南芥保卫细胞和茎根的维管组织中表达，参与气孔开发，并向维管组织中 转运钾离子，不能从土壤中吸收钾离子。拟南芥中的KATI可编码667个AA, 分子 量为79KD.
道
5. 阴离子通道
苹果酸(VMAL) 通道 氯离子(VCl) 通道
植
物
细
胞
膜
系
统
和
离 子
内向型K+通道AKT1结构模型示意图
通
道
具有6个保守的跨膜结构域，其中S4结构域具有电压感
应作用，S5与S6之间有一个形状如发卡的疏水区域，这个
结构区域构成离子通道的孔道部分，具有结合离子的位点。
植
物
细
胞
膜
系
膜
通道的递质为乙酰胆碱, 其与特异性受体结合时则通道开放, 解离时
系 统
则关闭。
和
离
子 ( 3) 机械敏感性: 由细胞膜表面的应力变化控制通道的开放与关闭
通 道
状态。
其中以电压依赖性通道最常见
➢根据生物学功能的特性将离子通道分为三类:
➢( 1) 电压门控的离子通道,包括Na+、K+、Ca2+ 通道等;
外向整流通道 ：K+out
植
物
细
胞
膜
系
统 和
阴离子通道
Cl- , NO3-
离
子
通
道
Ca2+通道
液泡膜上的离子通道
1. 慢流动型通道(SV型)
对阳离子具有选择性,许多一价阳离子( K+ , Na+ , Cs+ ) 和二价阳离子(Ca2 + , Mg2 + , Ba2+ ) 都可通过此通道，而且Cl - 也能极少量的通过。
倒数，反应通过离子通道通过离子多少。 )
3. 通道门控特性
4. 离子转运的高效性
植 物
5. 饱和现象 （离子跨膜运输可 分 为被动运输和主动运输
细
两类。由 扩散作用或物理 过程所决定的运输属于被动运
胞 膜
输；逆浓度梯度或电位梯度 运输 ，需要消耗能量属于主
系
动运输。离子通道 与载体蛋白都能准许离子沿浓度梯度或
根据影响离子通道开放的条件可将离子通道分为三大类:
( 1) 电压依赖性: 这种离子通道的开启和关闭状态取决于膜电位的电 压。细胞内钠、钾、钙、氯通道都属于电压依赖性通道。
植
物 ( 2) 配体门控性: 这种离子通道的开启和关闭取决于各种递质与通
细 胞
道上受体的结合状态。例如神经细胞膜上的乙酰胆碱受体通道, 该
分析膜上的离子通道，细胞间的离子运输，气孔运动，光受体， 激素受体，及信号传导，广泛应用。
植物细胞特点
细胞壁
植
物
细
胞
膜 系
液泡
统
和
离
子
通 道
叶绿体
植物细胞膜系统
植 物 细 胞 膜 系 统 和 离 子 通 道
质膜
植
物
细
胞
液泡膜
膜
系
统
叶绿体、线粒体 等其他细胞器膜
植物离子通道的概念
植物吸收离子涉及到质膜上的转运蛋白。膜转运蛋白分为 两类：
膜
系 统
3.信号传导， 例如，钙离子是细胞中重要的第二信使之一
和
离
4.调节膜电位，例如，植物细胞的动作电位
子
通 道
5.决定细胞的分裂和生长方向，钙离子通道能调节细胞分裂和
生长。
植物体内的离子通道参与了植物生长发育衰老死亡的全过程。
离子通道与细胞信号转导
植 物 细 胞 膜 系 统 和 离 子 通 道
➢( 2) 受体激活的离子通道, 包括神经递质、激素等外源
植 物
性化学物质以及机械和渗透压力刺激所激活的离子通
细 胞
道;
膜
系
统
➢( 3) 第二信使激活的离子通道, 包括由细胞内Ca2+、
和 离 子
IP3、G 蛋白及蛋白激酶激活的离子通道。
通
道
植物细胞离子通道类型
质膜上的离子通道
植
阴离子通道
物
细
植 物 细
胞 离 子
液泡膜上的离子通道
胞
通
膜
道
阳离子通道
系
统
和
其他细胞器膜上的离子通道
离
子
通 道
自从在蚕豆保卫细胞膜上发现植物离子通道以来，人们对植物细 胞乃至作为细胞器的液泡膜上离子通道的认识迅速深入,到目前为
止，已经发现植物细胞及其内膜上存在多种离子通道。
植物质膜上的离子通道
K+通道
内向整流通道 : K+in
统
和 离
钙离子通道调节细胞生理活动的模型
子
通
道
离子通道的功能
1.离子的吸收和转运 研究K离子吸收有二 种途径：
⑴高亲和性 K离子吸收途径,一般浓度为1－200μmol﹒L-1范
围内起作用
⑵ 低亲和性K离子吸收途，一般浓度为1－10μmol﹒L-1范围 内
植
起作用径
物
细 胞
2.渗透和代谢调节, 例如，气孔运动
植物细胞离子通道
⒉协助扩散：指小分子物资经膜转运蛋白顺浓度梯度或电化学势梯 度的转运｡
转运蛋白：膜上具有转运功能的蛋白质又称传递蛋白｡ 分为二类：载体蛋白
通道蛋白 ⑴载体蛋白：是一类内部蛋白，由载体蛋白转运的物质首先与载体 蛋白的活性部位结合，结合后载体蛋白发生构象变化，被转运的物质 释放到细胞内。 载体蛋白转运物质具有饱和现象。 ⑵通道蛋白：由细胞膜中一类内部蛋白构成的孔道，或有的称膜中 由大分子组成的孔道 又叫离子通道。可被化学方式或电化学方式激活，控制离子顺势流 过细胞膜，在形成维持跨膜离子梯度和信号传导等生理过程起重要作 用。 检测：膜片钳技术 取几平方微米细胞膜或者全细胞膜，测定跨膜离子电流的大小，即 在保持跨膜电压恒定的条件下，测定通过膜上离子通道的离子流大小 。 其原理，欧姆定律 ：
2. 快流动型通道(FV型) 具有电压依赖性,对阳离子具有选择性。
植
物
细
与FV型通道类似,VK通道是一种不连续的瞬
胞 膜 系
3. 钾离子通道(VK)
间激活的通道。它不具有电压依赖性,这是 该通道与FV 通道的最大区别。
统
和
电压激活的液泡钙(VVCa) 通道
离 子 通
4. 钙离子(VCa) 通道
肌醇1 ,4 ,5-三磷酸( IP3) 门控的钙通道 cADPR 门控的液泡通道
⑴载体蛋白也称载体或转运体。它与特定的离子结合，发
生构象变化，把离子转运过膜。
植
物
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细
⑵通道蛋白也称离子通道是由膜中大分子组成的孔道或是
胞 膜
由膜中一类内在蛋白组成的孔道。当这些通道打开时，准
系
许特定的离子跨膜通过。
统
和
离
子
通
道
植物离子通道的特点
1. 离子转运的被动性
2. 离子的选择性和导度(离子导度：离子跨暯的能力，电阻的