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生物小分子的穿膜运输:
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无蛋白介导:简单扩散/被动扩散的条件
- 浓度差
- 脂溶性:非极性不带电小分子
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膜运输蛋白介导:
- 膜运输蛋白转运能力的影响因素:
- 活性/构象:磷酸化
- 数量:从高尔基体上膜/入膜,从细胞膜下膜/内化,内体-溶酶体途经降解,如ADH对水通道的调节,胰岛素对葡萄糖转运体4(glucose transporter,GLUT4)的调节
- 分类:
- 通道蛋白介导:离子通道扩散,多是无机小分子
- 特点
- 电-化学驱动力决定方向:电位差+浓度差
- 高度选择性
- 转运速率高
- 多数不是持续开放,构象会因膜电位等改变
- 种类
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配体门控通道:离子通道型受体
- 乙酰胆碱门控阳离子通道:乙酰胆碱受体。筒箭毒碱可竞争性抑制ACh,肉毒杆菌毒素可抑制ACh释放
- 乙酰胆碱门控阳离子通道:乙酰胆碱受体。筒箭毒碱可竞争性抑制ACh,肉毒杆菌毒素可抑制ACh释放
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电压门控通道:膜电位
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应力激活通道:如内耳听觉毛细胞顶部的听毛即具有应力激活通道。当声音传至内耳时,引起毛细胞下方基膜发生震动,从而使听毛触及上方的覆膜,迫使听毛发生倾斜产生弯曲,在这种机械应力作用下,使应力门控通道开放,允许离子进入内耳毛细胞,膜电位改变,从而将声波信号传递给听觉神经元。
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持续开放通道:如水通道,水孔蛋白(AQP)。AQP2只分布在肾集合管上皮主细胞顶端质膜,其分布数量受抗利尿激素调控。肾小管原尿中大量的水通过AQP2迅速被重吸收, AQP2基因的突变导致先天性肾性尿崩症。AQP0分布于眼晶状体,参与晶状体的水代谢、维持其透明性,AQP0基因突变导致人类先天性白内障。
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- 特点
- 载体蛋白/转运体介导:
- 易化扩散:多是有机小分子,如葡萄糖
- 结构特异性
- 饱和现象:最大扩散速度Vmax能反映载体蛋白构象转化的最大速率。扩散速度达Vmax一半时的底物浓度,称为米氏常数(Michealis constant,Km),越小表明亲和力和转运效率越高。
- 竞争性抑制:也可被非竞争性抑制(构象改变)
- 主动运输:
- ATP驱动泵(ATP直接供能):多是无机小分子
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P-型离子泵:2个α亚基(大)可以磷酸化,2个β亚基(小)
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Na+-K+泵:3:2:1,抑制剂为乌本苷
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Ca2+泵:2:1(肌浆网和内质网膜),1:1(质膜),进入的Ca2+与钙调蛋白 (calmodulin,CaM)结合进行负反馈调控
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H+-K+泵:胃腺壁细胞
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V-型离子泵:
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向细胞器膜内:主要指存在于真核细胞的膜性酸性区室,如网格蛋白有被小泡、内体、溶酶体、高尔基复合体、分泌泡(包括突触小泡)以及植物细胞液泡膜上的H+泵。
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向细胞膜外:V-型质子泵也存在于一些分泌质子的细胞膜上,如破骨细胞、巨噬细胞、中性粒细胞和肾小管上皮细胞。
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F-型离子泵:主要存在于细菌质膜、线粒体内膜和叶绿体膜中,它使H+顺浓度梯度运动,所释放的能量使ADP转化成ATP,偶联质子转运和ATP合成。在线粒体氧化磷酸化和叶绿体光合磷酸化中起重要作用。因此,F-型质子泵也被称作H+-ATP合成酶。(似乎不算ATP直接供能)
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ABC转运体:每一成员都含有两个高度保守的ATP结合匣(ATP binding cassette,ABC),即ATP结合结构域。与肿瘤细胞抗药性和病原体降解产物递呈有关。
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- 协同运输(ATP间接供能):多是生物小分子,动物细胞的协同运输是利用膜两侧的Na+电化学梯度来驱动,植物细胞和细菌是利用H+电化学梯度来驱动。
- 共运输:糖、氨基酸、水溶性维生素。Na+-葡萄糖转运体在小肠是以2:1转运,在肾小管上皮则是以1:1转运。
- 对向运输:
- Na+-Ca2+交换体:3:1
- Na+-H+交换体:1:1
- CI--HC03-交换体:1:1
- ATP驱动泵(ATP直接供能):多是无机小分子
- 易化扩散:多是有机小分子,如葡萄糖
- 通道蛋白介导:离子通道扩散,多是无机小分子
- 膜运输蛋白转运能力的影响因素:
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