1. 物质跨膜运输的方式有哪些,各有什么特点
1、自由扩散,其运输特点是:
(1)沿浓度梯度扩散。
(2)不需要提供能量。
(3)没有膜蛋白的协助。
2、协助扩散,也称促进扩散,其运输特点是:
(1)比自由扩散转运速率高。
(2)存在最大转运速率,在一定限度内运输速率同物质浓度成正比。
(3)有特异性,即与特定溶质结合。这类特殊的载体蛋白主要有离子载体和通道蛋白两种类型。
3、胞吞胞吐,其运输特点是:
(1)转运过程中不需要载体蛋白的协助。
(2)需要消耗细胞代谢能。
4、主动运输,其运输特点是:
(1)逆浓度梯度(逆化学梯度)运输。
(2)需要能量或与释放能量的过程相关联。
(3)都有载体蛋白,依赖于膜运输蛋白.
(4)具有选择性和特异性。
(1)生物膜什么运输不耗能扩展阅读:
物质跨膜运输是细胞维持正常生命活动的基础之一,也是细胞膜的重要功能之一。通过跨膜运输,可以沟通细胞内外及细胞内各细胞器之间的联系,保证新陈代谢等生命活动中的正常物质交换,也是生物膜能量转换和信息传递等功能的基础。
物质跨膜运输的方式可分为两大类,一类是小分子和离子物质的跨膜运输,包括主动运输和被动运输,另一类是大分子和颗粒物质的膜泡运输,包括胞吞作用和胞吐作用。
2. 高中生物中,离子跨膜运输都需要能量吗
高中生物中,不是所有离子跨膜运输都需要能量。自由扩散和协助扩散不消耗能量,主动运输消耗ATP。
主动运输涉及物质输入和输出细胞和细胞器(有膜结构),并且能够逆浓度梯度或电化学梯度。
主动运输是指物质逆浓度梯度,在载体蛋白和能量的作用下将物质运进或运出细胞膜的过程。
Na+、K+和Ca2+等离子,都不能自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侧,需要载体蛋白的协助,同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的能量,这种方式叫做主动运输。可分为初级主动运输和次级主动运输。
协同运输(cotransport)是一类靠间接提供能量完成的主动运输方式。物质跨膜运动所需要的能量来自膜两侧离子的电化学浓度梯度,而维持这种电化学势的是钠钾泵或质子泵。
动物细胞中常常利用膜两侧Na+浓度梯度来驱动,植物细胞和细菌常利用H+浓度梯度来驱动。根据物质运输方向与离子沿浓度梯度的转移方向,协同运输又可分为:同向协同(symport)与反向协同(antiport)。
1、同向协同
同向协同(symport)指物质运输方向与离子转移方向相同。如动物小肠细胞对葡萄糖的吸收就是伴随着Na+的进入,细胞内的Na+离子又被钠钾泵泵出细胞外,细胞内始终保持较低的钠离子浓度,形成电化学梯度。在某些细菌中,乳糖的吸收伴随着H+的进入,每转移一个H+吸收一个乳糖分子。
2、反向协同
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,即Na+的进入胞内伴随者H+的排出。此外质子泵可直接利用ATP运输H+来调节细胞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,如红细胞膜上的带3蛋白。
3. 简述物质跨膜转运的类型及其形式特点。
一、单纯扩散:物理扩散,非生物学转运机制:脂溶性高的物质,如O2、N2、CO2、乙醇、尿素,而分子较大的极性物质,如葡萄糖(分子量180)很难依靠此方式转运,另外,各种带电离子都是高度不通透的,不能以此方式转运。水虽然是极性分子,但它的极性极小,又不带电荷,膜对水是高度通透的。
附注:但水还有另一种通透方式,即通过水通道(水孔蛋白)来转运。
二、膜蛋白介导的跨膜转运
1、经载体的易化扩散:葡萄糖、氨基酸等用此方式转运,需要载体蛋白或载体(载体是一些贯穿脂质双层的整合蛋白,其转运细节尚不很清楚)。该跨膜转运特征:①转运方向顺浓度差,转运速度高于物理转运;②载体结合点数量有限,转运能出现饱和;③载体结合点与溶质的结合具有化学结构上的特异性;④化学结构相似的溶质之间有竞争性抑制。
2、经通道的易化扩散:钠、钾、钙、氯等带电离子用此方式转运,需要离子通道(一类贯穿脂质双层的、中央带有亲水性孔道的膜蛋白)。离子通道包括:电压门控通道、化学门控通道、机械门控通道等。离子选择性和门控特性是离子通道的两个重要特性。
1)电压门控通道:由膜两侧电位差控制开闭的通道称为电压门控通道。电压门控Na+通道、Ca++通道、K+通道都具有相似的结构、结构-功能关系模式,属于同一基因家族。通道由3个亚单位组成(α、β1、β2)。
2)化学门控通道:由化学物质控制开闭的通道称为化学门控通道。又称为配体门控通道。这种通道本身可称为受体。N2型乙酰胆碱受体阳离子通道是典型的化学门控通道,由2个α、β、γ、δ这样5个亚单位所组成。
3)水通道:目前已经鉴定出10种水通道,AQP0-AQP9。其中AQP1最早发现,它是四聚体蛋白,每个亚单位都有一个独立的通道。
3、主动转运(又称为原发性主动转运):介导主动转运的膜蛋白称为离子泵。由于离子泵具有水解ATP酶的能力,又称为ATP酶。
1)钠-钾泵:简称钠泵。2个亚单位,每分解1分子ATP,可排出3个钠离子和转入2个钾离子,其转运过程有两种分子构象,即E1和E2。机制是通过磷酸化(E1)和去磷酸化(E2)反供福垛凰艹好讹瞳番困应引起酶蛋白构象间的相互转换来完成的。阻断剂:哇巴因(ouan)。
2)钙泵:又称Ca2+-ATP酶,每分解1分子ATP可将1个Ca2+由胞浆转运至胞外,转运机制与钠泵相似。
4、继发性主动转运:所需要的能量来自钠离子在膜两侧的浓度势能差,后者是钠泵利用分解ATP释放的能量所建立的,这种间接利用ATP能量的主动转运过程称为继发性主动转运。葡萄糖和氨基酸在小肠粘膜上皮的吸收,葡萄糖和氨基酸在肾小管上皮的重吸收,甲状腺上皮细胞的聚碘,Na+-Ca2+交换,Na+-K+-2Cl-同向转运,都属于继发性主动转运。其中,溶质与Na+向同一方向的转运,称为同向转运(symport);溶质与Na+向相反方向的转运,称为逆向转运(antiport)或交换(exchange)。
1)Na+-葡萄糖同向转运体:氨基酸吸收机制与之相同。
2)Na+-Ca2+交换体:
三、出胞和入胞
蛋白质,多聚核苷酸等需要通过出胞和入胞方式进行跨膜转运。