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会计学据估计细胞膜上与物质转运有关的蛋白占核基因编码蛋白的15-30%,细胞用在物质转运方面的能量达细胞总消耗能量的2/3。细胞膜上存在两类主要的转运蛋白,即:载体蛋白(carrierprotein)和通道(tōngdào)蛋白(channelprotein)。P102载体蛋白又称做载体(carrier)、通透酶(permease)和转运器(transporter),有的需要能量驱动,如:各类APT驱动的离子泵;有的则不需要能量,如:缬氨酶素。通道(tōngdào)蛋白能形成亲水的通道(tōngdào),允许特定的溶质通过,所有通道(tōngdào)蛋白均以自由扩散的方式运输溶质。(一)离子载体(ionophore)ValinomycinGramicidinAanantibioticthatactsasanionpore.(二)通道(tōngdào)蛋白(channelprotein)IonChannels1、配体门通道(tōngdào)(ligandgatedchannel)NicotinicacetylcholinereceptorThreeconformationoftheacetylcholinereceptor2、电位(diànwèi)门通道(voltagegatedchannel)VoltagegatedK+channelK+channelIon-channellinkedreceptorsinneurotransmission3、环核苷酸门通道(tōngdào)4、机械(jīxiè)门通道MembraneTransportProteins第一节被动(bèidòng)运输一、简单(jiǎndān)扩散//人工膜对各类物质的通透(tōnɡtòu)率:脂溶性越高通透(tōnɡtòu)性越大,水溶性越高通透(tōnɡtòu)性越小;非极性分子比极性容易透过,极性不带电荷小分子,如H2O、O2等可以透过人工脂双层,但速度较慢;小分子比大分子容易透过;分子量略大一点的葡萄糖、蔗糖则很难透过;人工膜对带电荷的物质,如各类离子是高度不通透(tōnɡtòu)的。二、协助(xiézhù)扩散三、水通道(tōngdào)2003年,美国科学家彼得·阿格雷和罗德里克·麦金农,分别因对细胞膜水通道(tōngdào),离子通道(tōngdào)结构和机理研究而获诺贝尔化学奖。第二节、主动(zhǔdòng)运输一、钠钾泵P110Na+-K+ATPPUMPNa+-K+ATPpumpcancatalyzetheformationofATPunderlaboratorycondition钠钾泵对离子的转运循环依赖自磷酸化过程(ATP上的一个磷酸基团转移到钠钾泵的一个天冬氨酸残基上,导致构象变化),所以这类离子泵叫做P-type。Na+-K+泵的作用:①维持(wéichí)细胞的渗透性,保持细胞的体积;②维持(wéichí)低Na+高K+的细胞内环境;③维持(wéichí)细胞的静息电位。地高辛、乌本苷等强心剂抑制其活性;Mg2+和少量膜脂有助提高于其活性。二、钙离子(lízǐ)泵P111Ca++ATPase1、P-type:利用ATP自磷酸化发生构象的改变来转移质子,如植物细胞膜上的H+泵、动物胃表皮细胞的H+-K+泵(分泌胃酸)。2、V-type:存在于各类小泡(vacuole)膜上,由许多亚基构成,水解ATP产生(chǎnshēng)能量,但不发生自磷酸化,位于溶酶体膜、内体、植物液泡膜上。3、F-type:是由许多亚基构成的管状结构,利用质子动力势合成ATP,也叫ATP合酶,位于细菌质膜,线粒体内膜和叶绿体的类囊体膜上。四、ABC转运(zhuǎnyùn)器MammalianMDR1proteinFourtypesofATP-poweredpumps五、协同(xiétóng)运输CotransportP1141、同向协同(symport)物质运输方向与离子转移(zhuǎnyí)方向相同。如小肠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。2、反向协同(antiport)物质跨膜运动的方向与离子转移(zhuǎnyí)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。Glucoseisabsorbedbysymport第三节、膜泡运输(yùnshū)的基本概念P117细胞内吞较大的固体颗粒(kēlì)物质,如细菌、细胞碎片等,称为吞噬作用。细胞(xìbāo)吞入液体或极小的颗粒物质。三、外排作用(zu