物質(zhì)跨膜運輸和信號傳遞(4)課件

1、關(guān)于物質(zhì)的跨膜運輸與信號傳遞 (4)第一張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月第一節(jié) 物質(zhì)的跨膜運輸返回物質(zhì)的跨膜運輸?shù)闹饕緩剑罕粍舆\輸主動運輸胞吞與胞吐第二張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月小分子和離子通過細胞膜的方式不同，根據(jù)是否需要ATP的參與，分為： 動畫被動運輸：不消耗細胞的代謝能（ATP），順濃度梯度的運輸。 主動運輸：消耗細胞的代謝能（ATP），逆濃度梯度的運輸。第三張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月一、被動運輸返回被動運輸(passivetransprt)是指物質(zhì)由高濃度向低濃度方向的跨膜轉(zhuǎn)運， 轉(zhuǎn)運不需要細胞提供代謝能量（而是濃度梯度）。第四張，PPT共

2、六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月一、被動運輸返回(一) 簡單擴散(simple diffusion)小分子濃度梯度無需能量和膜蛋白膜另一側(cè)通透系數(shù)通透性分子大小和分子的極性（非極性分子極性分子帶電荷的離子）第五張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月擴散擴散脂溶性物質(zhì)動畫第六張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月擴散現(xiàn)象：H2O中滴一滴墨水后的擴散現(xiàn)象；動畫(一) 簡單擴散(simple diffusion)半透膜內(nèi)外加入不同物質(zhì)后的滲透現(xiàn)象。CO、CH4等氣體的擴散知識；第七張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月動畫(一) 簡單擴散(simple diffusion)細胞膜有半透膜的

3、特性，膜脂分子間有很小的間隙，部分小分子可直接通過此間隙由濃度高側(cè)向濃度低側(cè)擴散。第八張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月進行簡單擴散的分子有：非極性小分子：如O2、N2、苯。動畫脂溶性物質(zhì)：如乙醇、甾類激素、磺胺類等。帶電荷的極性小分子：如CO2、H2O、甘油、尿素等 。第九張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月簡單擴散的特點：高濃度向低濃度 動畫返回擴散通過脂質(zhì)雙分子層 不消耗細胞的代謝能擴散速度決定于：分子的大小，濃度差的大小，脂溶性大小。第十張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月一、被動運輸返回(二)協(xié)助擴散(facilitated diffusion)極性分子和無機離子

4、濃度梯度或電化學(xué)梯度無需能量但需特異的膜轉(zhuǎn)運蛋白膜另一側(cè)特點：增加轉(zhuǎn)運速率，增強轉(zhuǎn)運特異性。第十一張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月載體蛋白：介導(dǎo)被動運輸和主動運輸返回(二) 協(xié)助擴散(facilitated diffusion)膜轉(zhuǎn)運蛋白類型通道蛋白第十二張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 載體蛋白(通透酶，permease)特定溶質(zhì)分子構(gòu)象變化跨膜運輸.返回載體蛋白及其功能 載體蛋白具酶的一般特性且具自身特性第十三張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月葡萄糖、氨基酸、核苷酸等分子量較大，屬不帶電荷的極性分子，不能擴散通過脂雙分子層，沒有相應(yīng)通道，必須通過膜上載體蛋白的幫

5、助才能通過膜。 動畫載體蛋白：膜上一類轉(zhuǎn)運蛋白，可特異的、可逆地與某物質(zhì)結(jié)合，通過構(gòu)象變化將物質(zhì)從膜的一側(cè)運到另一側(cè)。第十四張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月動畫第十五張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月載體蛋白介導(dǎo)跨膜運輸：高濃度低濃度 返回不消耗細胞代謝能有載體幫助當(dāng)載體蛋白處于飽和狀態(tài)時，速度最大。第十六張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月通道蛋白跨膜親水通道適宜大小分子帶電荷的離子跨膜運輸.返回通道蛋白及其功能 非選擇性(細菌外膜,線粒體和葉綠體外膜)跨膜通道 選擇性離子通道（具“各開關(guān)” ）第十七張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月通道蛋白介導(dǎo)跨膜運輸：細胞

6、膜上的運輸?shù)鞍祝簞赢嬢d體蛋白：通過構(gòu)象變化運輸物質(zhì)通道蛋白：形成通道、運輸物質(zhì) 第十八張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月通道蛋白介導(dǎo)跨膜運輸： 通道蛋白形成通道：持續(xù)開放（如水通道） 間斷開放（閘門通道） 配體閘門通道：配體與受體結(jié)合，通道開放。 電壓閘門通道：膜電位變化，啟動通道開放。 離子閘門通道：特定離子濃度變化，啟動通道。動畫第十九張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月有通道蛋白，物質(zhì)由高濃度到低度，無需ATP參與動畫第二十張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月離子通道特性：返回通道蛋白及其功能(1) 離子選擇性和快速通過性(濃度梯度和跨膜電位差).(2)離子通道的門控

7、性（電壓門、配體門和壓力激活門）第二十一張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月通道蛋白介導(dǎo)跨膜運輸?shù)姆肿佑校弘x子神經(jīng)遞質(zhì)第二十二張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月例如：神經(jīng)-肌肉興奮，不到秒鐘的時間內(nèi)完成，這一過程包括四種通道順次開放：A、刺激神經(jīng)沖動神經(jīng)末梢，膜去極化，電壓閘門通道鈣離子通道開放，鈣離子進入神經(jīng)末梢，刺激乙酰膽堿（ACH）分泌到突觸間隙中；B、ACH與突觸后肌細胞膜上的受體結(jié)合，配體閘門鈉離子通道開放，鈉離子進入肌細胞，肌細胞膜去極化；第二十三張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月C、肌細胞膜上電壓閘門鈉離子通道開放，更多的鈉離子進入肌細胞，肌細胞膜進一步去極

8、化，產(chǎn)生動作電位，擴散到肌細胞膜；D、肌漿網(wǎng)上的離子閘門通道鈣離子通道開放，鈣離子進入細胞質(zhì)，引起肌肉收縮。第二十四張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月被動運輸和主動運輸動畫通道擴散載體擴散簡單擴散被動運輸主動運輸?shù)诙鍙?，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月二、主動運輸（active transport)由低濃度到高濃度（或電化學(xué)梯度），不依賴物質(zhì)的濃度高低，依靠自身細胞代謝的能量，通過載體來進行運輸。動畫第二十六張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月二、主動運輸主動運輸?shù)奶攸c：動畫低濃度高濃度（或電化學(xué)梯度） 消耗細胞代謝能（ATP，間接能量和光能） 需載體蛋白協(xié)助 第二十七

9、張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月主動運輸?shù)奈镔|(zhì)：各種離子（如鈉離子、鉀離子、氯離子、碳酸根離子、鈣離子等）。葡萄糖、氨基酸等帶電荷極性分子 。第二十八張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月依能量來源不同分為3種類型：直接供能（鈉鉀泵，鈣泵和質(zhì)子泵）間接供能（協(xié)同運輸）光能第二十九張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月Na+-K+ATP酶返回 進行主動運輸?shù)妮d體又稱“離子泵”, 膜上有許多進行主動運輸?shù)妮d體:Ca2+ATP酶H+ ATP酶Na+-H+交換載體Cl-HCO3-交換載體等 第三十張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月（一）鈉鉀泵(Na+ - K+ pump)細胞

10、膜鈉鉀泵維持低鈉高鉀內(nèi)環(huán)境神經(jīng)沖動傳遞、維持滲透壓平衡、維持正常生命活動和維持恒定細胞體積第三十一張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月（一）鈉鉀泵(Na+ - K+ pump)亞基酶活性鈉和鉀結(jié)合位點鈉鉀泵（酶）亞基糖蛋白消耗1個泵出3個Na+ 和泵進2個K+ 第三十二張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月亞基（120000DN）： 外側(cè)：1、鉀結(jié)合位點 2、鳥苯苷結(jié)合位點 內(nèi)側(cè)：1、鈉結(jié)合點 2、ATP結(jié)合點 膜上運輸鈉和鉀離子的載體稱“鈉鉀泵”或“鈉鉀ATP酶”。鈉-鉀泵的組成：亞基（50000DN）：與大亞基結(jié)合，作用不明。第三十三張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月即：

11、3Na+結(jié)合到結(jié)合位點上 酶磷酸化 酶構(gòu)象變化 3 Na+釋放到細胞外 2K+結(jié)合到位點上 酶去磷酸化 2K+釋放到細胞內(nèi)，酶構(gòu)象恢復(fù)原始狀態(tài)。動畫（一）鈉鉀泵(Na+ - K+ pump)第三十四張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月動畫第三十五張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月（一）鈉鉀泵(Na+ - K+ pump)烏本苷，氰化物，滲透（osmotic)，滲透壓(osmotic pressure).第三十六張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月Na+- K+泵的作用：產(chǎn)生和維持膜電位；動畫為葡萄糖、氨基酸的主動運輸創(chuàng)造條件 ； 維持細胞的滲透壓，例如：當(dāng)腎小管細胞間隙鈉過

12、高時會導(dǎo)致細胞內(nèi)水分外滲，細胞內(nèi)缺水，人會感到口渴而飲水多。第三十七張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月（二）鈣泵和質(zhì)子泵鈣泵（ a+ - 酶）鈣調(diào)蛋白調(diào)節(jié)鈣泵活性水解轉(zhuǎn)運個a+ 個（ 細胞膜為泵出，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)為泵入）第三十八張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月（二）鈣泵和質(zhì)子泵質(zhì)子泵（ + - 酶）將+泵出細胞胞外基質(zhì)酸性環(huán)境第三十九張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月（二）鈣泵和質(zhì)子泵型質(zhì)子泵：磷酸化和去磷酸化，真核細胞膜質(zhì)子泵型質(zhì)子泵：不磷酸化，動物溶酶體和植物液泡+ - 酶：順+ 濃度梯度，線粒體和類囊體等第四十張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月主動運輸?shù)哪芰坎皇?/p>

13、由ATP直接提供，而是由儲存在膜上離子梯度中的能量來驅(qū)動的。（三）協(xié)同運輸（cotransport)這類運輸進行時，一種物質(zhì)的運輸必須依賴另一種物質(zhì)的同時運輸，故稱為協(xié)同運輸。第四十一張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月（三）協(xié)同運輸（cotransport)質(zhì)子泵和Na+ - K+泵消耗膜兩側(cè)離子電化學(xué)梯度（動物為Na+ ，植物為+ ）物質(zhì)跨膜轉(zhuǎn)運第四十二張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月物質(zhì)運輸方向與離子轉(zhuǎn)移方向相同 ，稱對向運輸（逆向協(xié)同運輸）。 如 Na+-K+, Na+H+,Cl-HCl3-（三）協(xié)同運輸（cotransport)物質(zhì)運輸方向與離子轉(zhuǎn)移方向相反，稱共運輸

14、（同向協(xié)同運輸）。如 Na+-G,Na+-aa第四十三張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月濃度差+電位差電化學(xué)梯度（三）協(xié)同運輸（cotransport)動物細胞中，Na+ 的電化學(xué)梯度通常是驅(qū)動另一種分子主運輸?shù)哪芰浚鏝a+ 梯度驅(qū)動G、aa的主動運輸.植物細胞中，+ 的電化學(xué)梯度通常是驅(qū)動另一種分子主運輸?shù)哪芰?第四十四張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月進入血液，運輸?shù)饺砑毎毎そY(jié)構(gòu)的方向性，決定其物質(zhì)運輸功能的方向性。第四十五張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月通道蛋白載體蛋白共運輸 對向運輸單運輸 協(xié)同運輸膜轉(zhuǎn)運蛋白（被動運輸主動運輸）（被動運輸）返回第四十六

15、張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月圖示第四十七張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月（四）跨膜轉(zhuǎn)運與膜電位膜電位：膜兩側(cè)電位差靜息電位(resting potential)：外正內(nèi)負即極化(polarization)動作電位(active potential) ：第四十八張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月三、胞吞作用和胞吐作用膜泡運輸：大分子及顆粒物質(zhì)（蛋白質(zhì)、核酸、多糖、細菌等）不能直接通過細胞膜，而是通過一系列膜囊泡形成和融合來完成轉(zhuǎn)運 過程，稱膜泡運輸（批量運輸，屬主動運輸）。動畫第四十九張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月三、胞吞作用(endocytosis)

16、和 胞吐作用(exocytosis)膜泡運輸： 動畫胞吐作用： 吞噬作用(phagocytosis) 胞吞作用： 吞飲作用(pinocytosis) 受體介導(dǎo)的胞吞作用 第五十張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月（一）胞吞作用第五十一張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 吞噬作用 胞飲作用胞吞內(nèi)容 固體及較大顆粒 液體及大分子溶質(zhì) 如細菌 如蛋白液囊泡大小 吞噬體 吞飲體 直徑250nm 直徑150nm功能細胞 少數(shù)特化的細胞 大多數(shù)真核細胞 如吞噬細胞 第五十二張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月胞吞作用途徑：膜上糖蛋白或糖脂識別 與膜接觸 膜內(nèi)陷包圍物質(zhì) 膜融合去封口 囊

17、泡 進入細胞有被小窩圖示 胞吞作用示意圖第五十三張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 有被小窩：細胞膜上的特化部位，此部位膜內(nèi)陷形成 一小窩，胞質(zhì)側(cè)有絨毛狀結(jié)構(gòu)覆蓋，故名 有被小窩。 有被小窩第五十四張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 膜內(nèi)陷形成 有被小窩 窩內(nèi)有大分子受體 內(nèi)表面有包被-網(wǎng)格蛋白形成的多角網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)有被小窩結(jié)合蛋白dynamin水解頸部縊縮囊泡脫離第五十五張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月網(wǎng)格蛋白第五十六張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月有被小窩的胞飲方式有兩種： 一般的胞飲作用 受體介導(dǎo)的胞吞作用 細胞外液進入有被小窩 大分子與有被小窩內(nèi)受體結(jié)合

18、 有被小窩內(nèi)陷 無被小泡 內(nèi)體 運輸小泡（溶酶體） 內(nèi)體性溶酶體 營養(yǎng)物 殘體 被利用 排出第五十七張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月受體介導(dǎo)的胞吞作用的特點：有高度特異性（選擇性）動畫內(nèi)吞效率高濃縮性第五十八張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月LDLLDL受體籠蛋白有被小窩有被小泡蛋白復(fù)合體 無被小泡(胞內(nèi)體早期)分選泡(胞內(nèi)體晚期)LDL與受體分離受體再循環(huán)返回膜轉(zhuǎn)運泡溶酶體LDL分解為氨基酸膽固醇脂肪酸以LDL的運輸為例，說明受體介導(dǎo)的胞吞作用，如圖示動畫第五十九張，PPT共六十七頁，創(chuàng)作于2022年6月受體介導(dǎo)的胞吞作用胞內(nèi)體的分選途徑：動畫大部分受體返回原來質(zhì)膜結(jié)構(gòu)域部分受體進入溶酶體而不參與循環(huán)部分