细胞生物学_Membrane Transport of Small Molecules and ion
transport protein
carrier protein 载体蛋白
被动+主动运输
特点
highly selective 结合特定溶质→构象变化→跨膜
saturation kinetics 饱和动力学,底物变多后跨膜速度会趋于稳定,所有载体蛋白都在工作
permease 载体蛋白也被叫做通透酶
channel protein 通道蛋白
被动运输
分类
- ion channel 离子通道,大部分通道蛋白都是离子通道
- porin 孔蛋白,线粒体上有
- aquaporin 水通道
ion channel分类
voltage-gated 电压门通道
比如突触释放Ca2+ligand-gated 配体门通道
比如神经递质结合,Na+通道打开stress-activated 应力激活通道
比如听力的形成
特点
gated 门控
form hydrophilic channel
no saturation kinetics 不会饱和
pasiive transport
simple diffusion 简单扩散
细胞膜具有
selectivity permeable选择透过性
semipermeable半透性
hydrophobic can diffuse across bilayer
small uncharged polar can diffuse across slowly
ion can’t diffuse across bilayer
特点
move down the concentration gradients 顺浓度
溶质大小和极性决定通透性
不耗能,不需要蛋白
facilitated diffusion 协助扩散
需要载体蛋白/通道蛋白介导
下面是两个例子
GluT1
载体蛋白
转运glucose到红细胞里并通过血脑屏障
active transport
against the concentration/electrochemical gradient
逆浓度/电化学梯度
Carrier protein-mediated
Requires cellular energy，such as an electrochemical gradient or ATP
需要电势能/ATP
有三种主动运输方法👇
ATP-Driven Pump
也叫ATPases
有4种ATPases👇
P-class
会将自身磷酸化
主要为了建立细胞内外的电化学梯度(Na+,K+,H+,Ca2+)
比如说Na+/K+-ATPase
1ATP=in 2 K+,out 3 Na+👇
Na+/K+-ATPase功能
- Maintain the membrane potential
维持膜电位 - Maintain the osmotic equilibrium and stabilize cell volume
维持渗透平衡,保持体积 - Maintain the electrochemical ion gradients
维持电化学离子浓度,维持细胞excitability兴奋性 - Nutrition absorption
F-class
主要说说H+ pump
F-type H+ pump inner mitochondrial membrane线粒体内膜, and chloroplast membrane叶绿体膜
消耗H+梯度合成ATP,也被叫做H+-ATP synthetase
V-class
V-type H+ pump
消耗ATP转运H+到细胞器中,保持细胞器酸性,比如溶酶体,液泡
ABC transporter
转运小分子物质
一些疾病中,细胞会通过ABC把药物转运出细胞,这些ABC被叫做MDR,multidrug resistance
化疗时癌细胞可能会表达许多MDR
Coupled transporter 协同转运
Na+最常用,因为有Na+/K+-ATPase维持浓度
Symporters/Co-transporters (同向协同转运蛋白)
一个从高到低,一个从低到高
比如Na+-Glucose Symporter,从肠道运输到细胞中,用2个Na+转运1个glucose
Antiporters/exchangers (反向协同转运蛋白)
也是一个高到低,一个低到高
比如Na+–H+ antiporter维持细胞pH值
