物質(zhì)的跨膜運輸細胞生物學(xué)PPT學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1物質(zhì)的跨膜運輸細胞生物學(xué)物質(zhì)的跨膜運輸細胞生物學(xué)細胞進行的物質(zhì)運輸有三種不同的范疇 ：細胞運輸(cellular transport) 這種運輸主要是細胞與環(huán)境間的物質(zhì)交換胞內(nèi)運輸(intracellular transport) 是真核生物細胞內(nèi)膜性細胞器與細胞內(nèi)環(huán)境進行的物質(zhì)交換跨細胞運輸(transcellular transport) 這種運輸是物質(zhì)穿越細胞的運輸?shù)?頁/共56頁第2頁/共56頁一、脂雙層的不透性和膜轉(zhuǎn)運蛋白第3頁/共56頁第4頁/共56頁第5頁/共56頁載體蛋白載體蛋白通道蛋白通道蛋白脂雙層脂雙層濃度下降濃度下降第6頁/共56頁v一般認為它是橫跨質(zhì)膜形成的親水

2、的通道，能使一般認為它是橫跨質(zhì)膜形成的親水的通道，能使適宜大小的分子及帶電荷的溶質(zhì)通過。適宜大小的分子及帶電荷的溶質(zhì)通過。第7頁/共56頁細胞內(nèi)外配體門控細胞內(nèi)外配體門控電壓門控電壓門控離子選擇性離子選擇性: :門控性門控性: :第8頁/共56頁第9頁/共56頁正常膜電位正常膜電位正常膜正常膜電位被電位被電流刺電流刺激破壞激破壞通道通道關(guān)閉關(guān)閉通道通道開啟開啟通道失通道失活活第10頁/共56頁v各種各樣的機械力刺激各種各樣的機械力刺激 ，將機械刺激的信將機械刺激的信號轉(zhuǎn)化為電化學(xué)信號最終引起細胞反應(yīng)號轉(zhuǎn)化為電化學(xué)信號最終引起細胞反應(yīng) 。第11頁/共56頁1 1、概念、概念: P71: P71順

3、濃度梯度；不消耗能量順濃度梯度；不消耗能量 2 2、類型、類型: :u簡單擴散（自由擴散）簡單擴散（自由擴散）: 順濃度梯度順濃度梯度 ，不耗能，不需要膜蛋白不耗能，不需要膜蛋白。 u協(xié)助擴散（促進擴散）協(xié)助擴散（促進擴散）: 順濃度梯度順濃度梯度 ，不耗能，需要膜蛋白。，不耗能，需要膜蛋白。第12頁/共56頁第13頁/共56頁第14頁/共56頁1、簡單擴散的限制因素、簡單擴散的限制因素 u脂溶性:脂溶性越強，通過脂雙層膜的速率越快 u相對分子質(zhì)量:相對分子質(zhì)量小，脂溶性高的分子才能快速擴散 u物質(zhì)的帶電性: 不帶電荷的極性分子第15頁/共56頁（AquaporinAquaporin，AQPA

4、QP） v19911991年，年，AgreAgre發(fā)現(xiàn)第一個水通道蛋白發(fā)現(xiàn)第一個水通道蛋白CHIP28 CHIP28 第16頁/共56頁第17頁/共56頁特異的膜轉(zhuǎn)運蛋白特異的膜轉(zhuǎn)運蛋白“協(xié)助協(xié)助”物質(zhì)轉(zhuǎn)運物質(zhì)轉(zhuǎn)運第18頁/共56頁促進擴散的速度要快幾個數(shù)量級具有飽和性: 當(dāng)溶質(zhì)的跨膜濃度差達到一定程度時，促進擴散的速度不再提高。具有高度的選擇性: 如運輸?shù)鞍啄軌驇椭咸烟强焖龠\輸，但不幫助與葡萄糖結(jié)構(gòu)類似的糖類運輸。1、協(xié)助擴散同簡單擴散相比，具有以下一些特點、協(xié)助擴散同簡單擴散相比，具有以下一些特點 ：第19頁/共56頁第20頁/共56頁第21頁/共56頁第22頁/共56頁濃度梯度濃度梯度

5、光驅(qū)泵蛋白光驅(qū)泵蛋白ATP-ATP-驅(qū)動泵蛋驅(qū)動泵蛋白白偶聯(lián)載體偶聯(lián)載體第23頁/共56頁第24頁/共56頁第25頁/共56頁 NaNa+ +電化學(xué)梯度電化學(xué)梯度細胞外細胞外K K+ +電化學(xué)梯度電化學(xué)梯度K K+ +結(jié)合位點結(jié)合位點胞質(zhì)溶膠胞質(zhì)溶膠NaNa+ +結(jié)合位點結(jié)合位點一、P型離子泵第26頁/共56頁v工作原理工作原理: :細胞細胞外外胞質(zhì)胞質(zhì)溶膠溶膠ATPATP將泵蛋將泵蛋白磷酸化白磷酸化K K+ +的結(jié)合使的結(jié)合使泵蛋白去磷泵蛋白去磷酸化酸化第27頁/共56頁第28頁/共56頁細胞以不同的方式避免被漲破細胞以不同的方式避免被漲破第29頁/共56頁Mg2+和少量膜脂有助提高于其活性

6、。第30頁/共56頁第31頁/共56頁第32頁/共56頁第33頁/共56頁P-型泵型泵V -型泵型泵第34頁/共56頁 F -型泵：型泵：ATPATP 第35頁/共56頁第36頁/共56頁Mammalian MDR1 protein第一個被發(fā)現(xiàn)的真核細胞的ABC轉(zhuǎn)運器是多藥抗性蛋白（multidrug resistance protein, MDR），約40%患者的癌細胞內(nèi)該基因過度表達。ABC轉(zhuǎn)運器還與病原體對藥物的抗性有關(guān)。 第37頁/共56頁第38頁/共56頁概念概念: :特點：特點：靠間接提供能量完成主動運輸。所需能量來自膜兩側(cè)離子的濃度梯度。動物細胞中常常利用膜兩側(cè)動物細胞中常常利用

7、膜兩側(cè)Na+濃度梯度來驅(qū)動濃度梯度來驅(qū)動。植物細胞和細菌常利用植物細胞和細菌常利用H+濃度梯度來驅(qū)動濃度梯度來驅(qū)動。第39頁/共56頁第40頁/共56頁第41頁/共56頁葡萄糖濃度：葡萄糖濃度：高高低低低低葡萄葡萄糖糖NaNa+ +- -驅(qū)動同向轉(zhuǎn)驅(qū)動同向轉(zhuǎn)運將葡萄糖引運將葡萄糖引入細胞入細胞載體蛋白介導(dǎo)載體蛋白介導(dǎo)的被動轉(zhuǎn)運將的被動轉(zhuǎn)運將葡萄糖送出細葡萄糖送出細胞胞小腸腸腔小腸腸腔小腸上小腸上皮細胞皮細胞NaNa+ +-K-K+ +泵泵小腸上皮細小腸上皮細胞微絨毛胞微絨毛細胞外體細胞外體液液第42頁/共56頁主動轉(zhuǎn)運主動轉(zhuǎn)運被動轉(zhuǎn)運被動轉(zhuǎn)運濃度梯度濃度梯度載體蛋載體蛋白白通道蛋通道蛋白白被轉(zhuǎn)

8、運的分子被轉(zhuǎn)運的分子簡單擴散簡單擴散通道蛋白介導(dǎo)通道蛋白介導(dǎo)載體蛋白介導(dǎo)載體蛋白介導(dǎo)第43頁/共56頁真核細胞通過內(nèi)吞作用內(nèi)吞作用（endocytosis）和外排作外排作用用（exocytosis）完成大分子與顆粒性物質(zhì)的跨膜運輸。因貨物包被在囊泡中，又稱膜泡運輸膜泡運輸。 第44頁/共56頁第45頁/共56頁第46頁/共56頁吞噬作用：巨噬細胞正在吞噬死亡的紅細胞吞噬作用：巨噬細胞正在吞噬死亡的紅細胞偽足邊緣偽足邊緣第47頁/共56頁吞噬作用：嗜中性細胞正在吞噬分裂中的細菌吞噬作用：嗜中性細胞正在吞噬分裂中的細菌細菌細菌偽足偽足細胞質(zhì)膜細胞質(zhì)膜噬中性細胞噬中性細胞第48頁/共56頁胞飲作用胞

9、飲作用第49頁/共56頁胞飲作用：卵細胞正在攝取脂蛋白胞飲作用：卵細胞正在攝取脂蛋白1342細胞細胞內(nèi)內(nèi)細胞細胞外外網(wǎng)網(wǎng)格格蛋蛋白白脂蛋白球脂蛋白球第50頁/共56頁胞飲泡形成機制胞飲泡形成機制網(wǎng)格蛋白分子網(wǎng)格蛋白分子三角蛋白體（三角蛋白體（triskeliontriskelion）三角蛋白體的可能結(jié)構(gòu)組成三角蛋白體的可能結(jié)構(gòu)組成 含三個輕鏈和三個重鏈含三個輕鏈和三個重鏈 由由3636個三角蛋白體組成的網(wǎng)格蛋白包被個三角蛋白體組成的網(wǎng)格蛋白包被（電鏡圖）（電鏡圖）第51頁/共56頁v網(wǎng)格蛋白小泡的組裝和拆卸銜接蛋白銜接蛋白裸露的轉(zhuǎn)運小泡裸露的轉(zhuǎn)運小泡貨物蛋貨物蛋白受體白受體出芽形成出芽形成貨物

10、蛋白質(zhì)貨物蛋白質(zhì)網(wǎng)格蛋白網(wǎng)格蛋白小泡形成小泡形成蛋白質(zhì)包被組裝蛋白質(zhì)包被組裝; ;貨物蛋白質(zhì)選擇貨物蛋白質(zhì)選擇有被小泡有被小泡發(fā)動蛋白發(fā)動蛋白脫包被脫包被具選擇性具選擇性細胞質(zhì)基質(zhì)第52頁/共56頁二、受體介導(dǎo)的胞吞作用二、受體介導(dǎo)的胞吞作用細胞吸收膽固醇細胞吸收膽固醇：膽固醇在血管里以膽固膽固醇在血管里以膽固醇酯存在于脂蛋白顆粒醇酯存在于脂蛋白顆粒中，叫做中，叫做“低密度脂蛋低密度脂蛋白（白（LDLLDL，low density low density lipoproteinslipoproteins）”膽固膽固醇醇分子分子膽固醇酯膽固醇酯分子分子磷脂單層磷脂單層蛋白質(zhì)分子的蛋白質(zhì)分子的表面突出表面突出一個一個 LDL LDL 顆粒顆粒第53頁/共56頁細胞以受體為媒介輸入膽固醇（細胞以受體為媒介輸入膽固醇（2 2）第54頁/共56頁受體通過胞吞作用進入細胞后的命運受體通過胞吞作用進入細胞后的命運1 1、再循環(huán)（、再循環(huán)（recyclingrecycling）：受體返回到原來的）：受體返回到原來的細胞質(zhì)膜區(qū)域細胞質(zhì)膜區(qū)域2 2、轉(zhuǎn)包吞作用轉(zhuǎn)包吞作用（transcytosistranscytosis） 受體被轉(zhuǎn)運到細胞質(zhì)膜受體被轉(zhuǎn)運到細胞質(zhì)膜的不同區(qū)域的不同區(qū)域3 3、降解（、降