文档介绍：第五章物质的跨膜运输与信号传递
第一节物质的跨膜运输
一、被动运输(Passive transport)
指通过简单扩散或协助扩散实现物质从浓度高处经质膜向浓度低处运输的方式。运输速率依赖于膜两侧被运送物质的浓度差及其分子大小、电荷性质等。不需要细胞代谢供应能量。
(一)简单扩散(simple diffusion)
指物质顺浓度梯度的扩散,不需要消耗细胞本身的代谢能,也不需专一的载体(膜蛋白),只要物质在膜两侧保持一定的浓度差,物质便扩散穿膜,又称自由扩散(free diffusion)。特点:
(二)协助扩散(facilitated diffusion)
又称促进扩散。绝大多数在细胞代谢上非常重要的生物分子,如各种极性分子和某些无机离子(糖、氨基酸、核苷酸及细胞代谢物等)是不溶于脂的(非脂溶性物质),但它们可以有效地进入细胞,只是扩散速度并不总是随浓度梯度的增大而加快,而是在一定限度内同物质浓度成正比,超过一定限度,即使提高浓度差,扩散速度也不会再高。分析知它们是通过另一种被动运输方式——协助扩散进行的。这种运输方式除了依赖物质浓度差以外,还必须依赖于专一性的膜运输蛋白(转运膜蛋白)。
膜运输蛋白(memberan transport pr.): 镶嵌在质膜上的、与物质运输有关的跨膜蛋白质称膜运输蛋白,是一种横穿脂双层的跨膜分子,包括两类:
1隧道蛋白(channel pr.)(通道蛋白、槽蛋白):以其亲水区构成亲水通道和离子通道,允许水及一定大小和电荷的离子通过。
离子通道(亦称门孔、门隧道)通常呈关闭状态,只有当膜电位或化学信号物质刺激后才开启通道。膜电位刺激开放的离子通道称电位门通道;化学信号物质刺激开放的通道称配体门通道。
2载体蛋白(carrier pr.):识别结合特异性底物后通过构象变化实现物质转移。类似于酶与底物的作用,故又称“透性酶”(Permease)。
综上,凡是借助于载体蛋白和通道蛋白顺浓度梯度的物质运输方式称facilitated diffusion、或促进扩散或易化扩散。葡萄糖进入红细胞,进入小肠上皮细胞通常以这种方式。
协助扩散有三个特点:○1低浓度时比简单扩散速度快;○2存在最大转运速度;○3有转运膜蛋白存在,故具有选择性、特异性。
二、主动运输(active transport)
又称代谢关联运输(metabolically linked tramsport),是物质运输的主要方式。包括由ATP直接提供能量和间接提供能量两种运输方式。
(一)ATP直接提供能量的主动运输—离子泵
所谓离子泵是一种位于细胞膜上的ATP酶,是一(穿膜)内在蛋白,能将ATP水解成ADP+pi,同时释放能量,ATP酶构象发生变化,带来离子的转位,将物质逆浓度梯度运输。
在质膜上,作为“泵”的ATP酶很多,它们都具有专一性,不同的ATP酶运输不同的物质或离子,因此,我们可以分别称它们为某物质的泵。如运输Ca++,叫钙泵(肌质网膜);运输H+,叫氢泵(细菌质膜)等等,质子泵又分为P型(真核质膜上)、V型(溶酶体膜)、H+—ATP酶(线、叶、细菌质膜)。现以钠—钾泵为例,说明离子泵的工作机制。
Na+—K+泵是存在于质膜上的由∝和β二个亚基组成的蛋白质。在有Na+、K+、Mg2+存在时就能把ATP水解成ADP