2讲细胞的跨膜转运

P2型离子泵
名称 钠泵
比例
1ATP/3Na/2K
定位
亚基组成 /分类
上皮细胞基底面质膜αβ / P2C
质子泵
1ATP/2H/2K (pH 6.1) 胃壁细胞
αβ / P2C
1ATP/1H/1K (pH<3.0) 肾小管细胞
小肠粘膜细胞顶端
质膜钙泵 1ATP/1H/1Ca 细胞质膜
α / P2B
肌浆网钙泵 1ATP/2H/2Ca 肌浆网膜
Na+-coupled sulfate and carboxylate cotransporters Facilitated transport of urea H+-driven oligopeptide cotransporters
Examples EAAT1 GLUT1, GLUT4
钠泵Na+-K+-ATPase的三维晶体结构
Structure and domain organization of P-type ATPases
Structure and domain organization of P-type ATPases
Morth JP, Pedersen BP, Buch-Pedersen MJ, Andersen JP, Vilsen B, Palmgren MG, Nissen P, 2011
囊泡中的低pH 值对于蛋白分拣、受体与配体的分 离、酸性水解酶(acid hydrolases)的最佳活性，神经递质在 囊泡中的积累，都非常重要。
与胃的质子泵不同，V-型质子泵的转运不依赖于K+ 的转运。
利用离子梯度的跨膜转运蛋白
- Na+-葡萄糖共转运蛋白(SGLT)
毛刷边缘膜所形成的囊泡保持其钠离子 梯度驱动的葡萄糖转运功能
Na+-driven glucose uptake into brush border membrane vesicles
在体情况下上皮细胞毛刷边缘膜在钠离子梯度的 驱动下转运葡萄糖进入细胞
Na+-driven glucose uptake into epithelial cells
利用钠离子梯度的跨膜交换蛋白
第2ຫໍສະໝຸດ Baidu 细胞的跨膜转运
载体蛋白介导的易化扩散
葡萄糖转运蛋白GLUT
Glucose transporter (GLUT)
葡萄糖转运蛋白GLUT转运机制示意图
Overall structure of the human glucose transporter GLUT1
D Deng et al. Nature 510, 121-125 (2014) doi:10.1038/nature13306
α / P2A
囊泡质子泵 V-type H+ Pump
细胞胞内囊泡如溶酶体lysosomes，胞吞小体 endosomes，分泌囊泡 secretory vesicles，储存囊泡 storage vesicles、Golgi 器Golgi apparatus，其包被膜都含有一种囊 泡型质子泵 (vacuolar-type or V-type) H+-ATPase，将质子 从胞浆泵到囊泡之中。
Na+/glucose cotransporters Na+- and Cl--coupled cotransport of "neurotransmitters"
Transporter subunits of heterodimeric amino acid transporters (with SLC3) Na-Ca exchangers Na-H exchangers Na/bile salt cotransporters H+-driven metal ion cotransporters Cation-coupled Cl- cotransporters
简单扩散和易化扩散动力学的比较
离子通道介导的扩散 – 钠、钾离子通道
离 子 通 道 的 门 控 机 制
离子通道介导的扩散 – 钾离子通道
离 子 通 道 的 门 控 机 制
膜片钳技术检测单个电压依赖性钠离子通道的开关状态
电压门控的L-型钙离子离子通道
Voltage-dependent L-Type Calcium Channels
Na+-Ca2+交换蛋白；Na+-H+交换蛋白
3
利用钠离子梯度的跨膜转运蛋白 Na+-Ca2+交换蛋白的离子转运机制
Liao J, Li H, Zeng WZ, Sauer DB, Belmares R, and Jiang YX (2012)
Fig. 5 Cartoon representation of Na+/Ca2+ exchange of NCX in the classical 3Na+:1Ca2+ extrusion mode.
电 压 门 控 机 制
电压门控的Cl-离子通道
Voltage-dependent Ionic Channels
电 压 门 控 机 制
电 压
电压感 应元件
门
voltage
控
sensor
机
制
钠泵Na+-K+-ATPase
钠泵(Na+-K+-ATPase)酶促工作周期
钠泵Na+-K+-ATPase的跨膜拓扑结构
代 表 性 交 换 蛋 白
Ion gradients, channels, and transporters in a typical cell
Family SLC1 (7) SLC2 (14) SLC3 (2) SLC4 (10)
SLC5 (8) SLC6 (16)
SLC7 (14) SLC8 (3) SLC9 (9) SLC10 (6) SLC11 (2) SLC12 (9)
SLC13 (5) SLC14 (2) SLC15 (4)
SLC超家族溶质载体蛋白的一些亚家族(I)
Description Glutamate transporters Facilitated transport of hexoses Heavy subunits of heterodimeric amino acid transporters (with SLC7) HCO3- exchangers and cotransporters