离子通道和离子泵.ppt

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,*,*,离 子 通 道 蛋 白,离子通道：是跨膜蛋白形成的亲水孔，将胞浆与细胞外间隙连接起来，形成狭窄高度选择性通透性小孔，这些蛋白只特异性转运无机离子，所以称为离子通道。,1,离子通道的作用方式：离子通道是由大分子蛋白组成的孔道，是一个能够开启和关闭，具有离子选择性通道。,1,离子通道的调控,:,离子通道的“开启”与“关闭”均是其构象改变的结果。引起离子通道构象改变的因素：细胞外配体、细胞内第二信使、代谢物、蛋白质相互作用及磷酸化等,此外许多通道还可受自身膜电位调节。根据离子通道活动调节信号的不同分为配体门控与电压门控两大类。前者受神经递质、激素及其他生物活性分子的结合所激活,在神经突触后区域及肌肉细胞等局部微环境中控制离子流动。,2,离子通道的性质和功能,离子通道有别于简单的透水孔，主要有：（,1,）离子通道具有离子选择性，只允许特定离子通透。（,2,）离子通道并不是连续开放的。,（,3,）离子通道不能耦联能量进行主动转运,（,4,）由膜上的离子通道蛋白介导的扩散。,3,1,、,Na+,离子通道：电压门控型,Na+,通道由,、,1,、,2,、,3,四个亚基组成,与,2,共价结合,与,1,非共价结合,、,亚基高度糖基化,亚基：,260KD,，形成,Na+,离子通道。,1,亚基，,2,亚基：,30KD,4,1,、,Na+,离子通道：,已发现,Na+,离子通道至少有,5,个神经毒素结合位点：河豚毒（位点,1,）：阻断离子传导南美蟾毒、乌头碱（位点,2,）：使,Na+,通道持续活化海葵毒素（位点,3,）：减慢或阻断,Na+,通道,蝎子毒（位点,4,）：改变,Na+,通道激活的电压依赖性，使之激活依赖电压更低西加毒素（位点,5,）：导致重复神经冲动,.,钠通道的激活，导致,Na+,离子快速内流,心肌细胞去极化,形成动作电位的,0,相。,5,K+,通道,配体门控通道：,Ca2+,门控、,ATP,门控、神经递质门控依赖电位,K+,通道：即,K+,内流及,K+,外流，两种通道都受膜电位控制。（,1,K+,外流通道存在于植物的各类细胞中当膜电位去极化大于,40mV,，此通道激活，产生,K+,外流（,2,）,K+,内流通道当膜电位极化到小于,100mV,，此通道激活，产生,K+,内流,K+,通道存在于所有动物细胞膜上，其中有一种重要亚型，在非刺激或静息状态下也开放，称,K+,慢通道（胞浆膜），使细胞膜产生膜电位。质膜,K+Na+,，是静息电位产生主要原因。,6,Ca2+,通道,在所有的可兴奋细胞,电压依赖的钙通道，负责钙的内流,从而耦联兴奋,-,神经递质释放。电压门控钙通道在肌细胞横管膜处特别丰富,是所有肌细胞钙内流的通道,在兴奋,-,收缩耦联中起特殊的作用。钙通道是糖蛋白：由三种蛋白质构成复合体，有与,Ca2+,结合的两个亲合位点。膜的内侧与外侧：有磷酸化位点和糖基化位点。静息状态下：,Ca2+,通道大多处于关闭状态，膜外,Ca2+,几乎不能流入。当激活开放后：胞外,Ca2+,顺浓度差，大量流入胞内。通道开放数目和每个通道开放时间长短，决定,Ca2+,流入细胞量。,7,钠钾泵,钠钾泵实际上就是,Na+-K+ATP,酶,一般认为是由,2,个大亚基、,2,个小亚基组成的,4,聚体。,Na+-K+ATP,酶通过磷酸化和去磷酸化过程发生构象的变化，导致与,Na+,、,K+,的亲和力发生变化。在膜内侧,Na+,与酶结合，激活,ATP,酶活性，使,ATP,分解，酶被磷酸化，构象发生变化，于是与,Na+,结合的部位转向膜外侧；这种磷酸化的酶对,Na+,的亲和力低，对,K+,的亲和力高，因而在膜外侧释放,Na+,、而与,K+,结合。,8,9,原生质膜质子泵,(PMH+-ATPase,，又称,P-,型质子泵,),质膜,H+-ATPase,的生理作用：在许多生理过程中有重要作用，有主宰酶之称。在溶质的跨膜运输中，质膜,ATP,酶水解,ATP,，把质子泵出细胞外，形成,pH,梯度和膜电势，然后所形成的质子移动力为无机离子、糖、氨基酸的过膜运输提供能量。（主动运输）质子泵既能推动共向的运输载体，也能推动反向的运输载体。（,1,）控制细胞内,pH,环境，起着,pH,自动恒定器作用（2,）提供细胞生长所需营养物质与离子运送的动力质膜,ATPase,产生：质子驱动力,H+,作为原初动力，离子或营养物质在,H+,驱使下出入细胞，即：质子泵,ATP,酶与,H+,偶联的阴离子（,A-,）同向运输 与,H+,偶联的中性物质（,s,）同向运输（如氨基酸，糖等）与,H+,偶连的阳离子（,Na+,，,Ca+,）逆向运输 阳离子,(K+,NH4+),的单向运输,是一种被动运输,10,质子泵分类,根据,H+-ATPase,特性差异，划分为三类：（,1,）原生质膜,E1E2-ATPase,（,H+-E1E2-ATPase,）称,P-,型质子泵，存在于真核细胞的质膜上，在转运,H+,过程中，涉及磷酸化和去磷酸化,(2),液泡膜类型,tp-ATPase,（,H+-tp-ATPase,）称,V-,型质子泵，存在溶酶体膜，植物液泡膜在转运,H+,过程中不形成磷酸化中间体。,(3),古细菌，叶绿体或线粒体,F0F1,类型（,H+-F0F1-ATPase,）,称,H+-ATP,酶，存在于线粒体内膜，叶绿体内膜，细菌质膜上。,H+,沿浓度梯度运动，将所释放能量与,ATP,合成耦连起来，如：氧化磷酸化作用，光和磷酸化作用。,质子泵类型 传递离子,H+/ATP,计量 生理势 细胞中位置,P-,型,E1E2-ATPase H+,（泵出）,Na+,、,K+,、,Ca2+,（泵入）,1 ATP,水解 真核细胞质膜,V-,型,tp-ATPase H+,（泵入）,2 ATP,水解 真核细胞液泡膜,H+-ATP,酶,F0F1 H+,（泵出）顺浓度梯度,3 ATP,水解,ATP,合成 真核细胞线粒体 真核细胞叶绿体 原核细胞质膜,11,质膜,H+-ATPase,的结构,质膜,H+-ATPase,的蛋白分子：有蛋白激酶与磷酸激酶的活性部位,.,质膜,H+-ATPase,的蛋白分子的氨基酸链卷曲呈,-,螺旋状,再环成,9,个圈,通过外表面非极性残基插埋在磷脂膜中部分,-,螺旋的环，组成阳离子通道。,12,