物质的跨膜运输第二节.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2021/2/26,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,物质的跨膜运输第二节,四种类型的,ATP,驱动泵,Four types of transport ATPases,I,on,P,ump,位置,通透的,离,子,功能,P-type,细,菌,、,真菌,、,真核的,细,胞膜及,细,胞器,膜,H,+,，,Na,+,K,+,，,Ca,2+,消耗,ATP,使,离,子通,过细,胞膜,(P,是,phosphorylation),V-type,最先在真核的液泡上,发现,H,+,催化,ATP,水解,使溶,质,通透,并,降低,细,胞器的,pH,值,(V,代表,vacuole,或,vesicle),F-type,线,粒,体内膜,、,叶绿体类囊体膜,、,细,菌的,细,胞膜,H,+,主要用,来,合成,ATP,(F,代表线,粒,体内膜上的,F,1,头部和,F,0,基部,),ABC-transportor,几,乎存在,于,任何膜上,各,种离,子和小分子,主要用,来运输,新,陈,代,谢产,物,(ABC:ATP-binding cassette),四种类型的,ATP,驱动泵,Four types of transport ATPases,动物细胞与植物细胞中同向转运的异同,四种类型的ATP驱动泵,反向转运蛋白。,ATP驱动泵:P、V、F型3种离子泵,只转运离子；,同向协同（symport）,许多网格蛋白的曲臂部分交织在一起，形成一个具有5边形网孔的衣被小泡。,动物细胞中常常利用膜两侧Na+浓度梯度来驱动。,需要微丝及其结合蛋白的帮助,网格蛋白衣被小泡的组成,四种类型的ATP驱动泵,分布于所有真核细胞的质膜和内质网膜。,Mitochondria:Oxidative Phosphorylation,Mitochondria:,Oxidative Phosphorylation,F-ATPase structure,P-type,：利用,ATPase,亚基的磷酸化和去磷酸化发生构象的改变来转移离子。,钠钾泵：由,2,个大亚基、,2,个小亚基组成的,4,聚体，实际上就是,Na,+,-K,+,ATP,酶，分布于动物细胞的质膜。,钙泵：维持细胞内较低的钙离子浓度（细胞内钙离子浓度,10,-7,M,，细胞外,10,-3,M,）。分布于所有真核细胞的质膜和内质网膜。,植物细胞膜上的,H,+,泵、动物胃表皮细胞的,H,+,-K,+,泵（分泌胃酸）。,四种类型的,ATP,驱动泵,Four types of transport ATPases,Na,+,Cl,-,A,-,K,+,Membrane,胞外,胞内,离子的跨膜分布,Na,+,-K,+,泵,(,Na,+,-K,+,ATP,酶,),功能：维持细胞内低,Na,+,高,K,+,的离子环境,Na,+,-K,+,泵工作原理,钙离子泵,(,Ca,2+,泵,),功能：在肌质网内储存,Ca,2+,调节肌细胞的收缩与舒张,ABC,转运器,(ABC transporter):,最早发现于细菌，属于一个庞大的蛋白家族，每个成员都有两个高度保守的,ATP,结合区（,ATP binding cassette,），故名,ABC,转运器。,每一种,ABC,转运器只转运一种或一类底物，不同的转运器可转运离子、氨基酸、核苷酸、多糖、多肽、甚至蛋白质。,四种类型的,ATP,驱动泵,Four types of transport ATPases,Mammalian MDR1 protein,第一个被发现的真核细胞的,ABC,转运器是多药抗性蛋白（,multidrug resistance protein,MDR,），约,40%,患者的癌细胞内该基因过度表达。,ABC,转运器还与病原体对药物的抗性有关。,MDR,利用水解,ATP,的能量将各种药物从细胞质内转运到细胞外,离子梯度驱动的物质运输,（也称为协同转运）,Four types of transport ATPases,网格蛋白（clathrin）由3个重链和3个轻链组成，形成一个具有3个曲臂的形状。,四种类型的ATP驱动泵,一、P-型离子泵,网格蛋白衣被小泡的形成,Four types of transport ATPases,同向协同（symport）,第一个被发现的真核细胞的ABC转运器是多药抗性蛋白（multidrug resistance protein,MDR），约40%患者的癌细胞内该基因过度表达。,二、被动运输与主动运输,二、V-型离子泵和F-型离子泵,低密脂蛋白、运铁蛋白、生长因子、胰岛素等蛋白类激素、糖蛋白等，都是通过受体介导的内吞作用进行的。,第一个被发现的真核细胞的ABC转运器是多药抗性蛋白（multidrug resistance protein,MDR），约40%患者的癌细胞内该基因过度表达。,细菌、真菌、真核的细胞膜及细胞器膜,最先在真核的液泡上发现,第二节、离子泵和协同转运,根据胞吞的物质是否有专一性，分为：非特异性的胞吞作用和受体介导的胞吞作用。,低密脂蛋白、运铁蛋白、生长因子、胰岛素等蛋白类激素、糖蛋白等，都是通过受体介导的内吞作用进行的。,协同转运,是一类靠间接消耗,ATP,完成的主动运输方式。,物质跨膜运动所需要的能量来自膜两侧离子的电化学浓度梯度，而维持这种电化学势的是钠钾泵或质子,(H,+,),泵。,动物细胞中常常利用膜两侧,Na,+,浓度梯度来驱动。,植物细胞，动物细胞内膜以及细菌常利用,H+,浓度梯度来驱动。,根据物质运输方向与离子沿浓度梯度的转移方向，协同转运又可分为：同向协同转运（,symport,）与反向协同转运（,antiport,）。,同向协同,（,symport,）,物质运输方向与离子转移方向相同。如小肠和肾上皮细胞对葡萄糖的吸收伴随着,Na,+,的进入。在某些细菌中，乳糖的吸收伴随着,H,+,的进入。,反向协同,（,antiport,）,物质跨膜运动的方向与离子转移的方向相反，如动物细胞常通过,Na,+,/H,+,反向协同运输的方式来转运,H,+,，,以调节细胞内的,pH,值。还有一种机制是,Na,+,驱动的,Cl,-,-HCO3,-,交换，即,Na,+,与,HCO3,-,的进入伴随着,Cl,-,和,H,+,的外流，如存在于红细胞膜上的带,3,蛋白。,协同转运,单向运输,同向协同转运,反向协同转运,协同转运,1.,葡萄糖载体利用,Na,+,梯度驱动葡萄糖运输,协同转运：例子,1,2.,乳糖透性酶利用,H,+,梯度驱动乳糖的运输,协同转运：例子,2,动物细胞与植物细胞中同向转运的异同,Na,+,浓度梯度来驱动,H,+,浓度梯度来驱动,内容提要,第一节、膜转运蛋白与物质的跨膜运输,一、脂双层的不透性和膜转运蛋白,二、被动运输与主动运输,第二节、离子泵和协同转运,一、,P-,型离子泵,二、,V-,型离子泵和,F-,型离子泵,三、,ABC,超家族,四、协同转运,五、离子跨膜转运与膜电位,第三节、胞吞作用与胞吐作用,一、胞饮作用与吞噬作用,二、受体介导的胞吞作用,三、胞吐作用,物质通过细胞质膜的,3,种转运途径,1.,被动运输：,简单扩散,:,疏水小分子、不带电的极性小分子,;,协助扩散,:,极性分子和无机离子。需要特异性的膜转运蛋白的协助。,2.,主动运输：,ATP,驱动泵,:P,、,V,、,F,型,3,种离子泵,只转运离子；,ABC,超家族，运输小分子。,耦联转运蛋白,:,同向转运蛋白,;,反向转运蛋白。,光驱动泵,:,主要在细菌中发现,3.,胞吞与胞吐作用：,膜泡运输的基本概念,真核细胞通过胞吞作用（,endocytosis,）和胞吐作用（,exocytosis,）完成大分子与颗粒性物质的跨膜运输。在转运过程中，质膜内陷，形成包围细胞外或细胞内物质的囊泡,(vesicle),，因此又称膜泡运输,(vesicular transport),。,可以同时转运一种或多种大分子与颗粒性物质，也称为批量运输,(bulk transport),。,属于主动运输。,细胞内膜系统各个部分之间的物质传递 也通过膜泡运输方式进行。,如从内质网到高尔基体；高尔基体到溶酶体等。,胞内膜泡运输,胞吞作用,胞吞作用的类型,根据胞吞泡,(endocytic vesicle),的大小和胞吞物质，分为：胞饮作用,（,pinocytosis,）,与吞噬作用,（,phagocytosis,）,；,根据胞吞的物质是否有专一性，分为：非特异性的胞吞作用和,受体介导的胞吞作用。,胞饮作用与吞噬作用主要有三点区别,胞吞作用的类型,特征,胞吞泡的大小,转运方式,胞吞泡形成机制,胞饮作用,小于,150nm,连续发生的过程,需要网格蛋白形成包被及接合素蛋白连接,吞噬作用,大于,250nm,需受体介导的信号触发过程,需要微丝及其结合蛋白的帮助,胞吞作用的类型,根据胞吞泡,(endocytic vesicle),的大小和胞吞物质，分为：胞饮作用,（,pinocytosis,）,与吞噬作用,（,phagocytosis,）,；,根据胞吞的物质是否有专一性，分为：非特异性的胞吞作用和,受体介导的胞吞作用。,受体介导的胞吞作用,受体介导的,胞,吞作用是一种选择性浓缩机制。,低密脂蛋白、运铁蛋白、生长因子、胰岛素等蛋白类激素、糖蛋白等，都是通过受体介导的内吞作用进行的。,通过网格蛋白有被小泡介导的选择性运输示意图,接合素,蛋白,网格蛋白,有被小泡,当网格蛋白衣被小泡形成时，可溶性,GTP,结合蛋白,dynamin,聚集在小泡颈部组装成环，将小泡柄部的膜尽可能地拉近（小于），从而导致膜融合，掐断（,pinch off,）衣被小泡。,网格蛋白衣被小泡的形成,网格蛋白衣被小泡的组成,网格蛋白（,clathrin,）由,3,个重链和,3,个轻链组成，形成一个具有,3,个曲臂的形状。许多网格蛋白的曲臂部分交织在一起，形成一个具有,5,边形网孔的衣被小泡。,胞吐作用,胞吐作用：将细胞内的分泌泡或其它某些膜泡中的物质通过细胞质膜运出细胞的过程。,组成型胞吐途径（,constitutive exocytosis pathway,）：糙面内质网,高尔基体分泌泡细胞表面,调节型胞吐作用（,regulated exocytosis pathway,）：特化的分泌细胞分泌产物储存在特化的分泌细胞相应的激素信号刺激分泌,谢谢观看,谢谢观看,