细胞生物学翟中和第四版05跨膜运输.ppt

3、钠钾泵细胞外的Na+就像是堵在高水坝后面的大量的水。胞外Na+处于电化学梯度的“上坡”——储能钠钾泵——循环型磷酸化驱动构象变化，Na+的释放到胞外ms哺乳动物一个循环3个Na+2个K+泵恢复到原来构象，K+的释放到胞内钠钾泵的作用：维持细胞的渗透性，保持细胞体积；维持低Na+高K+的细胞内环境；维持细胞的静息电位。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。作用：维持细胞内较低的钙离子浓度。Ca2+能与细胞内多种分子紧密结合，改变其活性，且常被用于引发细胞内其他事件的信号，如肌细胞的收缩。位置：质膜、内质网膜。类型：P型离子泵，每分解一个ATP分子，泵出2个Ca2+。位于肌质网上的钙离子泵占肌质网膜蛋白质的90%。钙离子泵钙离子泵骨骼肌细胞1四个不同功能的结构域组成的单分子蛋白质。2肌浆网桨3胞质溶胶4天冬氨酸5核苷酸结合结构域6激活结构域7Ca2+结合腔8偶联转运蛋白任何溶质的跨膜梯度都能被用来驱动第二种分子的主动转运。如钠钾泵里Na+梯度。单向转运同向转运对向转运偶联转运如：被动的葡萄糖转运蛋白同向转运葡萄糖-Na+同向转运蛋白利用Na+电化学梯度驱动葡萄糖的摄入。H+梯度驱动膜转运植物、真菌（包括酵母）和细菌利用H+的电化学梯度驱动溶质转运到细胞内。质膜泵将H+泵出细胞，产生H+梯度。通道蛋白：跨膜亲水性通道，允许特定离子顺浓度梯度通过。水通道：允许不带电荷的水分子快速通过。离子通道：与无机离子的转运有关。有些通道长期开放，如钾泄漏通道；有些通道平时处于关闭状态，仅在特定刺激下才打开，称为门通道。三、离子通道和膜电位1991年Agre发现第一个水通道蛋白CHIP28（28KD），CHIP28的mRNA能引起非洲爪蟾卵母细胞吸水破裂，已知这种吸水膨胀现象会被Hg2+抑制。01目前在人类细胞中已发现至少11种此类蛋白，被命名为水通道蛋白（Aquaporin，AQP）。02水通道蛋白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。PeterAgreRoderickMacKinnon离子通道是离子选择性的和门控的细菌的K+通道羰基氧原子的选择性滤器离子选择性：依赖离子通道的直径和形状，以及在通道内衬里带电氨基酸的分布离子通道是离子选择性的和门控的通道只有在开放构象的情况下能够形成跨膜亲水孔。通道孔在选择性滤器处狭窄到刚好是原子大小，从而决定其离子选择性。不连续开放性捕虫草：启动离子通道开放并由此引发电信号，导致膨压迅速关闭叶片（半秒）。2、离子通道在开放和关闭状态间随机进行快速切换膜片钳技术1976年德国马普生物物理化学研究所Neher和Sakmann发明用特制的玻璃微吸管吸附于细胞表面，使之形成密封，被孤立的小膜片面积为μm量级，内中仅有少数离子通道；或把吸管吸附的膜片从细胞膜上分离出来。然后对该膜片实行电压钳位，可测量单个离子通道开放产生的pA（10-12安培）量级的电流。检测通过单个通道分子开放或关闭时的电流3、离子通道的开放和关闭受外界刺激影响3.1电压门控通道：由膜电位控制开闭特点：膜电位变化可引起构象变化，“门”打开。结构：四聚体，每个单体跨膜6次。Na+、K+、Ca2+电压门通道结构相似，由同一个远祖基因演化而来。膜电位细胞具有的跨越其质膜的电位差。脂双层任何一边的离子分布都可以产生膜电位。膜电位是由接近膜的一薄层（小于1nm）离子产生，这列离子通过对膜另一边带相反电荷的离子的电吸引而处于应有的位置上。膜两侧电荷正好平衡，膜电位=0少数阳离子（红色）从右到左穿过膜，产生电荷差，从而产生膜电位VoltagegatedK+channelK+电位门有四个亚单位，每个亚基有6个跨膜α螺旋(S1-S6)，N和C端均位于胞质面。连接S5-S6段的发夹样β折叠(P区或H5区)，构成通道内衬，大小允许K+通过。目前认为S4段是电压感受器K+channel4thsubunitnotshown电压门控离子通道应答膜电位动物——在神经细胞传播电信号中起主要作用植物——能使电信号在植物中传播含羞草的关叶反应叶片被触动后，电压门控通道打开，产生电脉冲。电脉冲到达每片小叶底部特化的铰链细胞时，细胞迅速失水，引起小叶下垂。0103023、离子通道的开放和关闭受外界刺激影响3.2配体门控通道：特点：受体与细胞外的配体结合，引起通道构象改变，“门”打开，又称离子通道型受体。分为阳离子通道，如乙酰胆碱受体；