物质的跨膜运输PPT演示课件
合集下载
新版第四章物质跨膜运输的方式(16张PPT)学习演示PPT课件
3、通过此图还可以联想得出，细胞需要的离子是 否也通过细胞膜上的蛋白质来运输等问题。
物质跨膜运输 的方式 1.
自由扩散
被动运输
顺浓度
协助扩散 梯度
主动运输：逆浓度梯度
胞吞
2. 大分子物质
胞吐
二、协助扩散
概念：进出细胞的物质借助载体蛋白的
扩散。 （1）运输方向：高浓度→低浓度
（2）特点：需要载体蛋白
氨基酸、葡萄糖、带电荷的离子则不能通过合成的脂双层。
四种离子细胞膜内外的浓度差较大，细胞只有通过主动运输才能维持这种状况
物质跨膜运输 二、协助扩散
概念：进出细胞的物质借助载体蛋白的扩散。
协助扩散 3、通过此图还可以联想得出，细胞需要的离子是
的方式（小分 1、自由扩散和协助扩散需要消耗能量吗？为什么？
是B都.溶剂不分子的能自由自扩散由地通过磷脂双分子层，
它们从低浓度一侧运输到高浓度一 胞吞和胞吐与细胞膜的_
。
1、哪种离子通过主动运输进入细胞？
囊泡膜与细胞膜融合在一起，小囊泡逐渐移到细胞表面，
侧，需要载体蛋白的协助，同时还 概念：物质通过简单的扩散作用进出细胞
思考：人体的白细胞能吞噬入侵的细菌，细胞啐片及衰老的红细胞，这是细胞的什么作用？对人体有什么意义？
不需要消耗能量（ATP)
（3）举例：葡萄糖进入红细胞、（Na+内流、K+外流
是协助扩散，相反是主动运输）
（4）影响因素：浓度差； 运
载体数量
输 速
识记：红军吃葡萄需要老百 率
受载体数 量的限制
姓帮助，哪 （ Na+ ）吒累
（内）了歇（协）一下，外
夹（K+ ）一本书
浓度差
物质跨膜运输 的方式 1.
自由扩散
被动运输
顺浓度
协助扩散 梯度
主动运输：逆浓度梯度
胞吞
2. 大分子物质
胞吐
二、协助扩散
概念：进出细胞的物质借助载体蛋白的
扩散。 （1）运输方向：高浓度→低浓度
（2）特点：需要载体蛋白
氨基酸、葡萄糖、带电荷的离子则不能通过合成的脂双层。
四种离子细胞膜内外的浓度差较大，细胞只有通过主动运输才能维持这种状况
物质跨膜运输 二、协助扩散
概念：进出细胞的物质借助载体蛋白的扩散。
协助扩散 3、通过此图还可以联想得出，细胞需要的离子是
的方式（小分 1、自由扩散和协助扩散需要消耗能量吗？为什么？
是B都.溶剂不分子的能自由自扩散由地通过磷脂双分子层，
它们从低浓度一侧运输到高浓度一 胞吞和胞吐与细胞膜的_
。
1、哪种离子通过主动运输进入细胞？
囊泡膜与细胞膜融合在一起，小囊泡逐渐移到细胞表面，
侧，需要载体蛋白的协助，同时还 概念：物质通过简单的扩散作用进出细胞
思考：人体的白细胞能吞噬入侵的细菌，细胞啐片及衰老的红细胞，这是细胞的什么作用？对人体有什么意义？
不需要消耗能量（ATP)
（3）举例：葡萄糖进入红细胞、（Na+内流、K+外流
是协助扩散，相反是主动运输）
（4）影响因素：浓度差； 运
载体数量
输 速
识记：红军吃葡萄需要老百 率
受载体数 量的限制
姓帮助，哪 （ Na+ ）吒累
（内）了歇（协）一下，外
夹（K+ ）一本书
浓度差
物质跨膜运输的实例和方式(1)-PPT课件
11
为什么脂溶性物质容易透过细胞膜，而不溶于脂质的 物质通过却十分困难？ 答案：因为组成细胞膜的主要成分之一是磷脂，且细胞膜 以磷脂双分子层为基本支架，据相似相溶原理，脂溶性物质容 易透过细胞膜。 三、物质进出细胞的方式
1．物质跨膜运输的方式 1)自由扩散：物质分子从 ______一28侧高运浓输度到 ______ 29 低浓度
一侧，不需要能量和载体，如水、CO2、甘油、乙醇等。
12
(2)协助扩散：物质分子从 ______3一0 高侧浓运度输到 ______31 低浓度 一侧，需要 __3_2_载__体__蛋的白协助，但不需要 __3_3_消__耗__能，量如葡萄
糖进入红细胞。 3)主动运输：物质分子从 ______一34侧低运浓输度到 ______ 35 高浓度 一侧，需要 ___36___载__体__蛋的白协助，也需要消耗 ___3_7，能如量K＋、
4
2．植物细胞 (1)原生质层：④__细__胞__膜__和⑤___液__泡__膜_以及两层膜之间的 ⑥_细__胞__质__，相当于一层半透膜。 (2)外界溶液的浓度>细胞液浓度时,细胞就通过⑦__渗__透__作__用 失水，植物细胞发生⑧__质__壁__分__离_现象。 (3)将已发生质壁分离的植物细胞放入清水中，此时细胞液 的浓度⑨__>_外界清水，植物细胞就吸水，发生⑩__质__壁__分__离__复__原_ 现象。
①渗透系统适用于比较溶质不能透过半透膜(或原生质层) 的溶液浓度的大小。如果溶质能主动运输进入植物细胞内，会 出现质壁分离后自动复原现象。
②半透膜是指某些物质可以透过而另一些物质不能透过的 多孔性薄膜，物质是否能通过取决于分子的大小。 ③选择透过性膜是有生命的生物膜，由于膜上具有载体存 在，决定了其对不同物质具有选择性吸收。细胞死亡后，其选 择透过性丧失。
为什么脂溶性物质容易透过细胞膜，而不溶于脂质的 物质通过却十分困难？ 答案：因为组成细胞膜的主要成分之一是磷脂，且细胞膜 以磷脂双分子层为基本支架，据相似相溶原理，脂溶性物质容 易透过细胞膜。 三、物质进出细胞的方式
1．物质跨膜运输的方式 1)自由扩散：物质分子从 ______一28侧高运浓输度到 ______ 29 低浓度
一侧，不需要能量和载体，如水、CO2、甘油、乙醇等。
12
(2)协助扩散：物质分子从 ______3一0 高侧浓运度输到 ______31 低浓度 一侧，需要 __3_2_载__体__蛋的白协助，但不需要 __3_3_消__耗__能，量如葡萄
糖进入红细胞。 3)主动运输：物质分子从 ______一34侧低运浓输度到 ______ 35 高浓度 一侧，需要 ___36___载__体__蛋的白协助，也需要消耗 ___3_7，能如量K＋、
4
2．植物细胞 (1)原生质层：④__细__胞__膜__和⑤___液__泡__膜_以及两层膜之间的 ⑥_细__胞__质__，相当于一层半透膜。 (2)外界溶液的浓度>细胞液浓度时,细胞就通过⑦__渗__透__作__用 失水，植物细胞发生⑧__质__壁__分__离_现象。 (3)将已发生质壁分离的植物细胞放入清水中，此时细胞液 的浓度⑨__>_外界清水，植物细胞就吸水，发生⑩__质__壁__分__离__复__原_ 现象。
①渗透系统适用于比较溶质不能透过半透膜(或原生质层) 的溶液浓度的大小。如果溶质能主动运输进入植物细胞内，会 出现质壁分离后自动复原现象。
②半透膜是指某些物质可以透过而另一些物质不能透过的 多孔性薄膜，物质是否能通过取决于分子的大小。 ③选择透过性膜是有生命的生物膜，由于膜上具有载体存 在，决定了其对不同物质具有选择性吸收。细胞死亡后，其选 择透过性丧失。
新版人教生物第 物质跨膜运输的方式(共24张PPT)学习演示PPT课件
1、自由扩散和协助扩散需要消耗能量吗？为什么？ 右图表示的是一个动物细胞内外不同离子的相对浓度。
100
进入细胞？ K Mg （3）上述运输方式中，加入蛋白酶后曲线是否会
50 一些大分子或物质团块的运输，是通过+胞吞和胞吐2作+ 用来实现的。
什么样的分子能够通过脂双层？什么样的分子不能通过？
2、哪种离子通过主动运输 什么样的分子能够通过脂双层？什么样的分子不能通过？
A、组织液中甘油的浓度 B、细胞膜上的载体数量 A
C、细胞中ATP的数量 D、细胞膜上的某载体的数量
3、新生儿小肠上皮细胞通过消耗ATP，可以直接吸收
母乳中的免疫球蛋白和半乳糖。这两种物质分别被吸
收到血液中的方式是（ B ）
A、主动运输、主动运输 B、胞吞、主动运输
C、主动运输、胞吞
D、被动运输、主动运输
3、为什么自由扩散和协助扩散被称为被动运输？
一些大分子或物质团块的运输，是通过胞吞和胞吐作用来实现的。
1、自由扩散和协助扩散需要消耗能量吗？为什么？
物A．质细跨胞膜产运生甲输的的能某方量式物越（多质小，分的吸子收跨和钾离膜离子子运）越输多 方式
一些大分子或物质团块的运输，是通过胞吞和胞吐作用来实现的。
胞吞
人体的白细胞吞噬入侵的细菌、细胞碎片及衰老的红 细胞，都属于细胞的胞吞作用，对于人体起了免疫保 护的作用。
胞 吐
合成的分泌蛋白运输到细胞外的过程示意图
大分子运输特点：
1 运输形式：胞吞和胞吐 2 运输方向：与浓度无关 3 是否需要载体：不需要，细胞膜和囊泡 4 是否需要能量：需要，由ATP供能
丁 O2 含量变化对某植物K+ 吸 收速率的影响
A．图甲说明该物质跨膜运输时会出现饱和现 象
100
进入细胞？ K Mg （3）上述运输方式中，加入蛋白酶后曲线是否会
50 一些大分子或物质团块的运输，是通过+胞吞和胞吐2作+ 用来实现的。
什么样的分子能够通过脂双层？什么样的分子不能通过？
2、哪种离子通过主动运输 什么样的分子能够通过脂双层？什么样的分子不能通过？
A、组织液中甘油的浓度 B、细胞膜上的载体数量 A
C、细胞中ATP的数量 D、细胞膜上的某载体的数量
3、新生儿小肠上皮细胞通过消耗ATP，可以直接吸收
母乳中的免疫球蛋白和半乳糖。这两种物质分别被吸
收到血液中的方式是（ B ）
A、主动运输、主动运输 B、胞吞、主动运输
C、主动运输、胞吞
D、被动运输、主动运输
3、为什么自由扩散和协助扩散被称为被动运输？
一些大分子或物质团块的运输，是通过胞吞和胞吐作用来实现的。
1、自由扩散和协助扩散需要消耗能量吗？为什么？
物A．质细跨胞膜产运生甲输的的能某方量式物越（多质小，分的吸子收跨和钾离膜离子子运）越输多 方式
一些大分子或物质团块的运输，是通过胞吞和胞吐作用来实现的。
胞吞
人体的白细胞吞噬入侵的细菌、细胞碎片及衰老的红 细胞，都属于细胞的胞吞作用，对于人体起了免疫保 护的作用。
胞 吐
合成的分泌蛋白运输到细胞外的过程示意图
大分子运输特点：
1 运输形式：胞吞和胞吐 2 运输方向：与浓度无关 3 是否需要载体：不需要，细胞膜和囊泡 4 是否需要能量：需要，由ATP供能
丁 O2 含量变化对某植物K+ 吸 收速率的影响
A．图甲说明该物质跨膜运输时会出现饱和现 象
物质跨膜运输的方式 23张ppt精选教学PPT课件
事十之八九，如若我们不抱怨，湖涂一些，淡然一点，烦恼就会少些，日子即便是平庸，但也能活得踏实、安稳、快乐。在时间的渡口，我们都是匆匆的过客，多一抹微笑，就会多一个睛朗
走在人生路上，最神奇的是你的微笑。我们生存的空间，本来就单调的，有你的微笑，就能让它变得多姿多彩；我们生活的方式，本来就枯燥的，有你的微笑，能让它变得生动活泼和美好。微笑，会 笑，能淹没心中的痛苦，微笑，还能给人以自信。有一种生活写照叫“笑口常开”，有一种人生观叫“知足常乐”，有一种状态叫“乐在其中”，有一种大度叫“一笑抿恩仇”。人生最重要的，是保特一
A．H2O B．甘油 C．葡萄糖 D．K＋
5.下列哪一种物质的运输方式与其他三种 不同( )
A．根细胞吸收矿质离子 B．红细胞吸收K＋，排出Na＋ C．小肠对Ca2＋的吸收 D．浆细胞分泌抗体
6.下列是物质进入细胞的四种方式图解， 水稻细胞吸收K＋的方式是( )
7.下图为物质出入细胞膜的示意图，请据 图回答：
清弦坠满心事，弹落片片梦幻，我该如何用这弦、这韵去丈量你我天涯的距离，一滴泪上的墨香，如何画下你最爱的睡莲？ 清影摇曳，眉眼如水，缓缓来到钢琴前为你弹一曲你最爱的《莫失莫忘》，让我借琴声悄悄告诉天涯的你：今夜，我想喜欢一句话：能让人生灿烂的不只有阳光
谢谢观看 每天早上醒来，打开心灵的窗户，让阳光照射进来，你的心中便会亮堂堂，既便是在任何季节，也不会觉得孤单寒凉。每天当你迈开双腿，将微笑挂在脸上，你的步伐便会走的轻松和稳当。携着阳光 四季辗转中，当遇春风，必有柳绿花红，当入夏凉，便能闻荷风送香，当沐浴在秋风里，必能有丰盈的成熟，当见冬雪时，便能够净化灵魂。每天的生活虽然都过得普普通通，可每一段路上我们
笑，就像是那照亮天空的火炬，能使你的眼前永远闪耀着光明与希望；你脸上的微笑，能催你不断奋进向前，让你的生命里充满激情与活力。74821
走在人生路上，最神奇的是你的微笑。我们生存的空间，本来就单调的，有你的微笑，就能让它变得多姿多彩；我们生活的方式，本来就枯燥的，有你的微笑，能让它变得生动活泼和美好。微笑，会 笑，能淹没心中的痛苦，微笑，还能给人以自信。有一种生活写照叫“笑口常开”，有一种人生观叫“知足常乐”，有一种状态叫“乐在其中”，有一种大度叫“一笑抿恩仇”。人生最重要的，是保特一
A．H2O B．甘油 C．葡萄糖 D．K＋
5.下列哪一种物质的运输方式与其他三种 不同( )
A．根细胞吸收矿质离子 B．红细胞吸收K＋，排出Na＋ C．小肠对Ca2＋的吸收 D．浆细胞分泌抗体
6.下列是物质进入细胞的四种方式图解， 水稻细胞吸收K＋的方式是( )
7.下图为物质出入细胞膜的示意图，请据 图回答：
清弦坠满心事，弹落片片梦幻，我该如何用这弦、这韵去丈量你我天涯的距离，一滴泪上的墨香，如何画下你最爱的睡莲？ 清影摇曳，眉眼如水，缓缓来到钢琴前为你弹一曲你最爱的《莫失莫忘》，让我借琴声悄悄告诉天涯的你：今夜，我想喜欢一句话：能让人生灿烂的不只有阳光
谢谢观看 每天早上醒来，打开心灵的窗户，让阳光照射进来，你的心中便会亮堂堂，既便是在任何季节，也不会觉得孤单寒凉。每天当你迈开双腿，将微笑挂在脸上，你的步伐便会走的轻松和稳当。携着阳光 四季辗转中，当遇春风，必有柳绿花红，当入夏凉，便能闻荷风送香，当沐浴在秋风里，必能有丰盈的成熟，当见冬雪时，便能够净化灵魂。每天的生活虽然都过得普普通通，可每一段路上我们
笑，就像是那照亮天空的火炬，能使你的眼前永远闪耀着光明与希望；你脸上的微笑，能催你不断奋进向前，让你的生命里充满激情与活力。74821
4.细胞膜的分子生物学-物质的跨膜运输 ppt课件
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，离子通道结构和机理研究而获诺贝尔化 学奖。
三.载体蛋白介导的主动运输
主动运输（active transport）是指由载体蛋白介 导的物质逆浓度梯度（或化学梯度）的由浓度低 的一侧向浓度 高的一侧的跨膜运输方式。
主动运输的特点是：①逆浓度梯度（逆化学梯度）运输； ②需要能量（由ATP直接供能）或与释放能量的过程偶联 （协同运输）；③都有载体蛋白。
功能：在肌质网内储存Ca2+调节肌细胞的收缩与
舒张
肌质网上的钙离子泵 ，肌细胞膜去极化后引起肌 质网上的钙离子通道打开，大量钙离子进入细胞 质，引起肌肉收缩之后由钙离子泵将钙离子泵回 肌质网。
（3）质子泵（H＋泵） ATP直接供能
存在位置：溶酶体膜上 作用方式：从胞质中主动将H＋输入溶酶
共运输
对向运输
主动运输与被动运输的比较
1、运输方向 2、跨膜动力 3、能量消耗
第二节 大分子物质的囊泡转运——胞吞 和胞吐
囊泡以出芽方式从细胞的一种内膜细胞器脱离后又 与另一内膜细胞器发生融合，这一转运过程称为 囊泡转运。 根据物质的运输方向：胞吞作用（endocytosis） 胞吐作用（exocytosis）
共同特点：双向、特异、有序、化学修饰
㈠ 胞吞作用的两种形式：
胞吞作用消耗能量,属于细胞膜的主动运输 吞噬（phagocytosis） 由专门的吞噬细胞完成,大的颗粒,直径>250nm， 最终到达溶酶体被降解。 吞饮（pinocytosis） 摄入液体和小溶质分子进行消化，直径<150nm。
吞噬过程 吞饮过程
道（电位门通道、配体门通道、环核苷酸门通道、机械门通道）。
第五章-跨膜转运PPT课件
1、同向协同（symport）
物质运输方向与离子转移方向相同。如小肠细胞对葡萄糖 的吸收伴随着Na+的进入。载体蛋白有两个结合位点，同 时与Na+和特异的氨基酸或葡萄糖分子结合，进行同向转 运。
2、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 分裂时，常通过Na+/H+反向协同运输的方式来向细胞外转 运H+，以调高细胞内的PH值。
6. 2K+释放到细胞内， α亚基
4. 3Na+释放到细胞外 5. 2K+结合；去磷酸化 构象恢复原始状态。
每一循环消耗一个ATP；转运出三个Na+， 转进两个K+。 是一种基本的、典型的主动 运输方式。
Na+-K+泵的作用： ①维持细胞的渗透压，保持细胞的体积； ②维持低Na+高K+的细胞内环境； ③维持细胞的静息电位。
➢分泌蛋白合成后立即包装入高尔基复合体的分泌囊 泡中，然后被迅速带到细胞膜处排出。
➢所有真核细胞，连续分泌过程 ➢转运途径：粗面内质网→高尔基体→分泌泡 →细胞表面
（二）钙泵（Ca2+ pump ）
又称Ca2+-ATP酶。
构成：1个多肽构成的整合膜蛋白，每个泵 单位含有10个跨膜α螺旋。
分布：
❖ 细胞质膜和内质网膜上。 ❖ 肌细胞的肌质网膜上。
工 作 原 理 ：
3. 构象改变，破坏Ca2+结 4. 去磷酸化
1. 2Ca2+与位点结合 2. ATP水解；磷酸化
第三节 胞吞作用（endocytosis） 与胞吐作用（exocytosis）
大分子与颗粒性物质的跨膜运输 膜泡运输:转运过程中，物质包裹在囊泡中。 批量运输：同时转运一种或多种数量不等的
新版人教生物第 物质跨膜运输的方式(共36张PPT)学习演示PPT课件
载体蛋白
内
结合动画总结特点
外 细胞膜 内
特征：
1 .顺浓度梯度运输
2.需要载体参与 3.不需要消耗能量
比方：卡车载货下坡
影响协助扩散的因素: 1、物质在细胞内外的浓度差 2、载体蛋白的种类和数量
协助扩散坐标图
比较自由扩散和协助扩散的异同点
相同点 ① 物质运输方向：高浓度 → 低浓度 ② 能量: 不需要
3、实验研究发现Na＋、K＋均不能通过磷脂 双分子层构成的人工细胞膜。缬氨霉素是一 种脂溶性抗生素，其基本组成单位是氨基酸。 如果在人工细胞膜中加入缬氨霉素，可使K ＋可以通过人工细胞膜, Na＋ 不能通过。据 此判断下列叙述错误的是（ ）
A.缬氨霉素是作用类似于载体蛋白
B.缬氨霉素与离子的结合具有特异性
的表面，这部分细胞膜 形成 ，包围着大分子。
1、物质在细胞内外的浓度差
叫做自由扩散。 （3）阐述主动运输对细胞生活的意义。
A、都可以从低浓度的一边到高浓度的一边 缬氨霉素是作用类似于载体蛋白
缬氨霉素是一种脂溶性抗生素，其基本组成单位是氨基酸。
例子：小肠吸收葡萄糖、氨基酸；
（4）正确解读坐标数据图表。
高考要求
• 物质出入细胞的方式属于Ⅱ类要求 • Ⅱ：理解所列知识和其他相关知识之
间的联系和区别，并能在较复杂的情 景中综合运用其进行分析、判断、推 理和评价。
物质跨膜运输的方式
自由扩散
小分子 物质和 离子
被动运输
协助扩散
主动运输
胞吞
大分子物质
胞吐
概念：
• 物质通过简单的 扩散作用 进出细胞， 当细胞摄取大分子时，首先是大分子附着在
4、红细胞吸收无机盐和葡萄糖的共同点是（ ） 影响物质运输速率的因素:
物质跨膜运输的方式PPT课件
(1)K＋和Cl－在细胞内积累，而Na＋等在细胞液中的含 量低于海水的含量。这表明______________________。
(2)K ＋ 和 Cl － 进 入 细 胞 的 转 运 方 向 是 ___________________________。
这种吸收方式叫____________，这种吸收方式需要的 两个基本条件是________、__________。
知识清单
跨膜方式
被 动
____ 扩散
运
输 ____
扩散
主动运输
浓度 梯度 顺
____
____
是否需 要载体
否
____
____
是否消耗 能量(ATP)
____
实例
油水、、脂O2肪、酸CO、2、苯甘、 乙醇等
否
葡萄糖进入红细胞
____
K＋、Na＋等无机 盐的离子、葡萄糖、
氨基酸等
自由 否 协助 顺 是 逆 是 是
３.细胞膜上含量最多的成分是
A、蛋白质
B、糖类
ＣC、脂质
D、水
４.细胞之间依靠细胞膜进行信息交流，下列 不属于信息交流的是 A、激素与细胞膜表面受体结合 B、相邻细胞的细胞膜接触 C、植物细胞的胞间连丝
ＤD、核酸不能通过细胞膜
５.细胞膜常常被脂类溶剂和蛋白酶处理溶解，
由此可以推断细胞膜的化学成分主要是（ ）
4．胞吞和胞吐需要消耗能量，其进行依赖于细胞膜的 ______，胞吞和胞吐是______物质进出细胞的运输方式。 例如：蛋白质。
3．低浓度 高浓度 载体蛋白 消耗能量
主动选择 代谢废物
4．流动性 大分子
综合拓展
1．被动运输的概念及类型
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
21
（一）Na+-K+ 泵（Na+-K+ ATPase）
Figure 11-14 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
22
1. Na+-K+ 泵结构与转运机制 • 由2 个α 和2 个β 亚基组成四聚体
乌苯苷（ouabain）用作强心剂的原理？
• 膜转运蛋白可分为两类：
– 载体蛋白（carrier protein，
transportபைடு நூலகம்r）
– 通道蛋白（channel protein）
4
（一）载体蛋白及其功能
• 多次跨膜；通过构象改变介导溶质分子跨膜转运 • 与底物（溶质）特异性结合；具有高度选择性；具有类似
于酶与底物作用的饱和动力学特征；但对溶质不做任何共 价修饰
• 两类主要转运蛋白：
– 载体蛋白：又称做载体、通透酶和转运器。介导被动运输与主动运 输
– 通道蛋白：能形成亲水的通道，允许特定的溶质通过。只介导被动 运输
两者区别：以不同方式辨别溶质。通道蛋白主要根据溶质大小和电荷和进 行辨别，假如通道处于开放状态，则足够小和带有适当电荷的分子或离子 就能通过；而载体蛋白只允许与其结合部位相适应的溶质分子通过，并且 每次转运都发生自身构象的变化。
翟中和 王喜忠 丁明孝 主编
细胞生物学（第4版）
第5章 物质的跨膜运输
1
本章主要内容
• 膜转运蛋白与小分子物质的跨膜运输 • ATP驱动泵与主动运输 • 胞吞作用与胞吐作用
2
第一节 膜转运蛋白与小分子物质的跨膜运输
3
一、脂双层的不透性和膜转运蛋白
• 脂双层疏水对绝大多数极 性分子、离子以及细胞代 谢产物的通透性极低，形 成了细胞的渗透屏障
18
第二节 ATP驱动泵与主动运输
• ATP 驱动泵通常又称为转运ATPase，分为4类
– P型泵、V型质子泵、F型质子泵和ABC超家族
19
一、P 型泵 (P-type pump)
• 2 个α 催化亚基，具有ATP 结合位点；2 个β 调节亚基
• 至少有一个α 催化亚基发生 磷酸化和去磷酸化反应，改 变转运泵的构象，实现离子 的跨膜转运
• 转运泵水解ATP 使自身形 成磷酸化的中间体
20
■ P-型离子运输泵的作用机理
P型泵的主要特点:都是跨膜蛋白，并且是由一条多肽完成 所有与运输有关的功能，包括ATP的水解、磷酸化和离子 的跨膜运输。
Na+-K+ATP酶的分子结构：
α β 两种亚基组成的二聚体。 α 亚基具有ATP酶的活性； β 亚基是具有组织特异性的糖蛋白。
Fig. Xenopus oocytes microinjected with AQP1 mRNA swell rapidly when placed in a hypo-osmotic medium, in contrast to noninjected oocytes.
/nobel_prizes/chemistry/laureates/2003/popular.html
/nobel_prizes/chemistry/laureates/2003/chempub3high.jpg
17
（三）主动运输(active transport)
• 载体蛋白所介导、逆着电化学梯度或浓度梯度 • 3种类型
– ATP 驱动泵（ATP直接供能） – 协同转运或偶联转运（ATP间接提供能量） – 光驱动泵
http://bragi.gbf.de/bilder/1UUN.gif
8
离子通道的类型及其 3 个显著特征
• 具有极高的转运速率 • 没有饱和值 • 离子通道非连续性开放而是门控的
A. 电压门通道 B. 配体门通道（胞外配体） C. 配体门通道（胞内配体） D. 应力激活通道
9
• 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。
10
二、小分子物质的跨膜运输类型
• 3 种类型：简单扩散、被动运输和主动运输
11
（一）简单扩散 (simple diffusion)
• 顺电化学梯度或浓度梯度 • 不需要细胞提供能量， • 无需膜转运蛋白协助 • 脂双层对溶质的通透性大
小主要取决于分子大小和 分子的极性
12
（二）被动运输 (passive transport)
15
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， 离子通道结构和机理研究而获诺贝尔化学奖。
Peter Agre
Roderick MacKinnon
16
2. 水孔蛋白：水分子的跨膜通道 (2003诺奖)
• 调节细胞渗透压以及生理与病理作用
Fig . Passage of water molecules through the aquaporin AQP1. Because of the positive charge at the center of the channel, positively charged ions such as H3O+, are deflected. This prevents proton leakage through the channel.
• 顺着电化学梯度或浓度梯度 • 协助扩散 (facilitated diffusion) • 膜转运蛋白协助
– 载体蛋白介导 – 通道蛋白介导
13
1. 葡萄糖转运蛋白
• 12 次跨膜α 螺旋 • 通过构象改变完成葡萄糖的
协助扩散 • 转运方向取决于葡萄糖浓度
梯度
14
2. 水孔蛋白：水分子的跨膜通道 (2003诺奖) • 水分子借助质膜上的水孔蛋白实现快速跨膜转运
5
（一）载体蛋白及其功能
• 不同部位的生物膜往往含有各自功能相关的不同 载体蛋白
6
（二）通道蛋白及其功能
• 3 种类型：离子通道、孔蛋白以及水孔蛋白 • 大多数通道蛋白都是离子通道 • 转运底物时，通道蛋白形成选择性和门控性跨膜通道
水孔蛋白
离子通道
孔蛋白
7
Main Porin From Mycobacterium smegmatis (MSPA)
（一）Na+-K+ 泵（Na+-K+ ATPase）
Figure 11-14 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
22
1. Na+-K+ 泵结构与转运机制 • 由2 个α 和2 个β 亚基组成四聚体
乌苯苷（ouabain）用作强心剂的原理？
• 膜转运蛋白可分为两类：
– 载体蛋白（carrier protein，
transportபைடு நூலகம்r）
– 通道蛋白（channel protein）
4
（一）载体蛋白及其功能
• 多次跨膜；通过构象改变介导溶质分子跨膜转运 • 与底物（溶质）特异性结合；具有高度选择性；具有类似
于酶与底物作用的饱和动力学特征；但对溶质不做任何共 价修饰
• 两类主要转运蛋白：
– 载体蛋白：又称做载体、通透酶和转运器。介导被动运输与主动运 输
– 通道蛋白：能形成亲水的通道，允许特定的溶质通过。只介导被动 运输
两者区别：以不同方式辨别溶质。通道蛋白主要根据溶质大小和电荷和进 行辨别，假如通道处于开放状态，则足够小和带有适当电荷的分子或离子 就能通过；而载体蛋白只允许与其结合部位相适应的溶质分子通过，并且 每次转运都发生自身构象的变化。
翟中和 王喜忠 丁明孝 主编
细胞生物学（第4版）
第5章 物质的跨膜运输
1
本章主要内容
• 膜转运蛋白与小分子物质的跨膜运输 • ATP驱动泵与主动运输 • 胞吞作用与胞吐作用
2
第一节 膜转运蛋白与小分子物质的跨膜运输
3
一、脂双层的不透性和膜转运蛋白
• 脂双层疏水对绝大多数极 性分子、离子以及细胞代 谢产物的通透性极低，形 成了细胞的渗透屏障
18
第二节 ATP驱动泵与主动运输
• ATP 驱动泵通常又称为转运ATPase，分为4类
– P型泵、V型质子泵、F型质子泵和ABC超家族
19
一、P 型泵 (P-type pump)
• 2 个α 催化亚基，具有ATP 结合位点；2 个β 调节亚基
• 至少有一个α 催化亚基发生 磷酸化和去磷酸化反应，改 变转运泵的构象，实现离子 的跨膜转运
• 转运泵水解ATP 使自身形 成磷酸化的中间体
20
■ P-型离子运输泵的作用机理
P型泵的主要特点:都是跨膜蛋白，并且是由一条多肽完成 所有与运输有关的功能，包括ATP的水解、磷酸化和离子 的跨膜运输。
Na+-K+ATP酶的分子结构：
α β 两种亚基组成的二聚体。 α 亚基具有ATP酶的活性； β 亚基是具有组织特异性的糖蛋白。
Fig. Xenopus oocytes microinjected with AQP1 mRNA swell rapidly when placed in a hypo-osmotic medium, in contrast to noninjected oocytes.
/nobel_prizes/chemistry/laureates/2003/popular.html
/nobel_prizes/chemistry/laureates/2003/chempub3high.jpg
17
（三）主动运输(active transport)
• 载体蛋白所介导、逆着电化学梯度或浓度梯度 • 3种类型
– ATP 驱动泵（ATP直接供能） – 协同转运或偶联转运（ATP间接提供能量） – 光驱动泵
http://bragi.gbf.de/bilder/1UUN.gif
8
离子通道的类型及其 3 个显著特征
• 具有极高的转运速率 • 没有饱和值 • 离子通道非连续性开放而是门控的
A. 电压门通道 B. 配体门通道（胞外配体） C. 配体门通道（胞内配体） D. 应力激活通道
9
• 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。
10
二、小分子物质的跨膜运输类型
• 3 种类型：简单扩散、被动运输和主动运输
11
（一）简单扩散 (simple diffusion)
• 顺电化学梯度或浓度梯度 • 不需要细胞提供能量， • 无需膜转运蛋白协助 • 脂双层对溶质的通透性大
小主要取决于分子大小和 分子的极性
12
（二）被动运输 (passive transport)
15
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， 离子通道结构和机理研究而获诺贝尔化学奖。
Peter Agre
Roderick MacKinnon
16
2. 水孔蛋白：水分子的跨膜通道 (2003诺奖)
• 调节细胞渗透压以及生理与病理作用
Fig . Passage of water molecules through the aquaporin AQP1. Because of the positive charge at the center of the channel, positively charged ions such as H3O+, are deflected. This prevents proton leakage through the channel.
• 顺着电化学梯度或浓度梯度 • 协助扩散 (facilitated diffusion) • 膜转运蛋白协助
– 载体蛋白介导 – 通道蛋白介导
13
1. 葡萄糖转运蛋白
• 12 次跨膜α 螺旋 • 通过构象改变完成葡萄糖的
协助扩散 • 转运方向取决于葡萄糖浓度
梯度
14
2. 水孔蛋白：水分子的跨膜通道 (2003诺奖) • 水分子借助质膜上的水孔蛋白实现快速跨膜转运
5
（一）载体蛋白及其功能
• 不同部位的生物膜往往含有各自功能相关的不同 载体蛋白
6
（二）通道蛋白及其功能
• 3 种类型：离子通道、孔蛋白以及水孔蛋白 • 大多数通道蛋白都是离子通道 • 转运底物时，通道蛋白形成选择性和门控性跨膜通道
水孔蛋白
离子通道
孔蛋白
7
Main Porin From Mycobacterium smegmatis (MSPA)