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【学习课件】第四章植物细胞跨膜离子运输

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植物生理学B植物细胞跨膜离子运输

植物生理学B植物细胞跨膜离子运输
植物生理学B - 植物细胞跨膜离
子运输
汇报人：可编辑
20ห้องสมุดไป่ตู้4-01-11
目录
• 植物细胞跨膜离子运输概述 • 植物细胞跨膜离子运输机制 • 植物细胞跨膜离子运输的影响因素 • 植物细胞跨膜离子运输与植物生长和发育 • 植物细胞跨膜离子运输的研究方法 • 未来展望与研究方向
01
植物细胞跨膜离子运输概述
长发育和环境适应过程。
植物对环境的适应性
03
植物通过调节离子运输来适应环境变化，如盐碱、干旱等。
02
植物细胞跨膜离子运输机制
主动运
主动运输是指细胞通过消耗能量，逆浓度梯度 或电位梯度跨膜运输物质的过程。
主动运输涉及载体蛋白的参与，载体蛋白在膜 上形成特定的通道，通过与被运输物质结合， 实现逆浓度或电位梯度的物质转运。
被动运输
顺浓度梯度进行，不需要消耗能量。包括简单扩 散和协助扩散。
3
载体蛋白
协助物质跨膜运输的膜蛋白，具有专一性。
植物细胞跨膜离子运输的重要性
维持细胞内外的渗透平衡
01
离子平衡是植物细胞正常代谢的基础，通过跨膜运输维持细胞
内外离子浓度的相对稳定。
参与信号转导
02
植物细胞内的离子浓度变化可以作为信号分子，参与植物的生
生长素
生长素可以促进植物细胞跨膜离子运输，尤其对钾离子的吸 收有显著促进作用。它通过调节离子通道的活性来影响离子 运输。
脱落酸
脱落酸可以抑制植物细胞跨膜离子运输，尤其是在缺水或盐 分过高的环境中，脱落酸的作用更加明显。它通过调节离子 泵的活性来影响离子运输。
04
植物细胞跨膜离子运输与植物生长和发育
主动运输对于维持细胞内稳态和正常生理功能 具有重要意义，如维持细胞液的渗透压、pH值 等。

人教版高中生物必修一第4章第3节物质跨膜运输的方式 课件

人教版高中生物必修一第4章第3节物质跨膜运输的方式 课件
符。试问：细胞膜运输物质X的方式是（ A）
A.主动运输 C.自由扩散
B．协助扩散 D．胞吐
应用知识
冬天来了，天气变的寒冷又干燥，各大化妆品厂家 纷纷推出各种护肤保水产品，绝大部分产品中都有甘油， 想想甘油为什么能很好的进入皮肤细胞补水呢防冻呢？
甘油以自由扩散的方式进入细胞
除了补水以外，保持肌肤弹性也是现代女性所追 求的，要使肌肤有弹性，胶原蛋白是关键。因此有厂 家推出了胶原蛋白面膜，现在大家想想这种面膜会有 效吗？说明理由？
温故知新
二、大分子物质进出细胞的方式
胞吞
方向
细胞外→细胞内胞吐Fra bibliotek细胞内→细胞外
特点 1、需要能量；（线粒体） 2、体现了细胞膜具有一定的流动性
回忆分泌蛋白的合成和运输需要那些细胞器？ 分泌蛋白向外分泌时囊泡与细胞膜的融合体现了细 胞膜的什么特性？
小结 概念树
物质运输方式
小分子 主动运输 、 被动运输
一、离子、小分子跨膜运输的方式
探究3、主动运输
◆1定义： 从低浓度一侧运输到高浓
度一侧，需载体蛋白协助，同时 还需要消耗细胞内化学反应所释 放的能量。
◆2特点： 需能量 需载体蛋白
◆3例子：Na+ 、K+、等离子通过细胞膜；
葡萄糖、氨基酸通过小肠上皮 细胞。
◆4影响因素： 能量和载体蛋白
坐标图解读
◆4影响因素：膜内外物质的浓度差 膜上载体蛋白的种类和数量
◆5例子：葡萄糖进入红细胞
概念小结
请大家回忆一下刚才讲过的自由扩散 和协助扩散的概念及异同 相同： 1、顺浓度梯度
2、不需要消耗能量
不相同： 协助扩散需要载体，自由扩散不需要载体
自由扩散和协助扩散这两种物质跨膜 运输方式都是顺浓度梯度进行的，不需要 消耗能量，称为被动运输。

农学植物生理学植物细胞跨膜离子运输

农学植物生理学植物细胞跨膜离子运输

当钾离子扩散平衡时，膜两侧电化学势相等，即：
μ0 +RTlnao + ZFEo= μ0+ RTlnai+ZFEi
ao
RTln——+ ZF(Eo-Ei) =0 ai ao RTln ——为化学势梯度 ai ZF（Eo-Ei）或 ZFΔE为电势梯度。
ai ΔE = — ln — ZF ao
RT
这就是著名的模斯特（Nernst）方程，它表明了膜电势差和膜内外离子活 度（浓度）的关系：即膜电势差与膜内外离子活度比的对数成正比。 对于一个单价阳离子，在25℃时， ai ΔE =59log — ao 可见当膜内、外浓度差10倍时，膜电位差相当于59mv
1.1 生物膜的“两亲性”与“绝缘性”
生物膜的基本化学组成包括脂类和蛋白质.脂类物质中主要是 甘油磷脂类, 具有“两亲性”, 自发形成脂质双层结构,构成生 物膜的基本结构.生物膜的特点使得疏水性或两亲性分子容易通 过,而带电物质则不易通过, 因此说生脂质双层膜具有一定的“ 绝缘性”.
The fluid-mosaic membrane Model
膜片钳（Patch clamp PC ）技术：指使用微电极从
一小片细胞膜上获取电子
信息的技术。
Diagram for patch clamp technique
patch clamp apparatus
离子载体（ion carriers): 载体蛋白的疏水跨膜区域不形成明显的孔道结构
； 由载体转运的物质，首先与载体蛋白的活性部位结合，结合后载体蛋白产
由于细胞膜内外正负离子分布的不均一性， 所有细胞都具有膜电位，用微 电极可容易地测量出活细胞跨膜电位。 细胞膜电位产生和维持的原因：膜对不同离子的选择透性及致电泵作用。

人教高中生物必修1课件：第4章第1节物质跨膜运输实例(共30张PPT)

人教高中生物必修1课件：第4章第1节物质跨膜运输实例(共30张PPT)

4、质壁分离及复原实验的应用：
（1）判断植物细胞的死活 （2）测定细胞液的浓度范围 （3）比较不同植物细胞的细胞液浓度 （4）证明原生质层具有选择透过性及观察植 物细胞的细胞膜 （5）验证原生质层和细胞壁伸缩性大小
对于动物、植物细胞来说：
外界溶液浓度
低
吸水
细胞内溶液浓度
高
外界溶液浓度
高 失水
细胞内溶液浓度
细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜 细胞膜和其他生物膜都是半透膜。
1. 以下哪种情况会发生渗透作用（
）
①干种子萌发时的吸水
②萎蔫的青菜放进清水中变得硬挺
③根毛细胞吸水
④水由气孔进入外界环境
⑤插在花瓶中的花枝由瓶中吸水
⑥洋葱表皮细胞放在盐水中发生质壁分离
⑦兔的血液红细胞放在盐水中发生皱缩
A. ① ② ③ ⑤ ⑦ C. ② ③ ④ ⑥ ⑦
设计实验：
将植物细胞分别浸润在较高浓度的蔗糖溶 液中和清水中，观察其大小的变化。
预期实验的结果 ：
在蔗糖溶液中，植物细胞的中央液泡会缩小， 细胞皱缩；在清水中植物细胞的液泡又会变 大，细胞膨胀。
进行实验
记录 实验 结果
正常状态
高浓度状态 低浓度状态
观察到 的图像
液泡大 小变化
原生质 层位置
大
原生质层 紧贴细胞壁
吸胀吸水：靠细胞内的亲水性物质（蛋白质、淀粉、 纤维素）吸收水分，如干种子、未成熟植物细胞
思考： 1、若用0.5g/ml的蔗糖溶液做实验，细胞发生质壁分离 后，再放到清水中却不会发生质壁分离复原，为什么？ 2、若用葡萄糖、NaCl 、KNO3、尿素等做实验， 细胞发生质壁分离，一段时间后又自动复原，为什么？
。2. 一份耕耘，份收获，努力越大，收获越多，奋斗!奋斗!奋斗!3. 让我们将事前的忧虑，换为事前的思考和计划吧！4. 世界上那些最容易的事情中，拖延时间最不费力5. 不管现在有多么艰辛，我们也要做个生活的舞者。6. 奋斗是万物之父。— —陶行知7. 上帝制造人类的时候就把我们制造成不完美的人，我们一辈子努力的过程就是使自己变得更加完美的过程，我们的一切美德都来自于克服自身缺点的奋斗。8. 不要被任何人打乱自己的脚步，因为没有谁会像你一样清楚和在乎自己 的梦想。9. 时间不在于你拥有多少，只在于你怎样使用10. 水只有碰到石头才能碰出浪花。11. 嘲讽是一种力量，消极的力量。赞扬也是一种力量，但却是积极的力量。12. 在我们成长的路上也会遇到一些挫折，一些困难，那韩智华就是我们 的榜样，永不认输，因为我知道挫折过后是一片晴朗的天空，瞧，成功就在挫折背后向我们招手，成功就是在努力的路上，“成功就在努力的路上”！让我们记住这句话，向美好的明天走去。13. 销售世界上第一号的产品——不是汽车，而 是自己。在你成功地把自己推销给别人之前，你必须百分之百的把自己推销给自己。14. 不要匆忙的走过一天又一天，以至于忘记自己从哪里来，要到哪里去。生命不是一场速度赛跑，她不是以数量而是以质量来计算，知道你停止努力的那 一刻，什么也没有真正结束。15. 也许终点只有绝望和失败，但这绝不是停止前行的理由。16. 有事者，事竟成；破釜沉舟，百二秦关终归楚；苦心人，天不负；卧薪尝胆，三千越甲可吞吴。17. 我颠覆了整个世界。只为了摆正你的倒影18. 好的想法是十分钱一打，真正无价的是能够实现这些想法的人。19. 伤痕是士兵一生的荣耀。20. 只有一条路不能选择——那就是放弃的路；只有一条路不能拒绝——那就是成长的路。21. 多对自己说“我能行，我一定可以”，只有这样才不 会被“不可能”束缚，才能不断超越自我。22. 人生本来就充满未知，一切被安排好反而无味——坚信朝着目标，一步一步地奋斗，就会迈向美好的未来。23. 回避现实的人，未来将更不理想。24. 空想会想出很多绝妙的主意，但却办不成任 何事情。25. 无论什么思想，都不是靠它本身去征服人心，而是靠它的力量；不论靠思想的内容，而是靠那些在历史上某些时期放射出来的生命的光辉。——罗曼·罗兰《约翰·克利斯朵夫》26. 上帝助自助者。27. 你的爸妈正在为你奋斗，这 就是你要努力的理由。28. 有很多人都说：平平淡淡就福，没有努力去拼博，又如何将你的人生保持平淡?又何来幸福?29. 当事情已经发生，不要抱怨，不要沮丧，笑一笑吧，一切都会过去的。30. 外在压力增加时，就应增强内在的动力。31. 我们每个人都应微笑面对人生，没有了怨言，也就不会有哀愁。一个人有了希望，就会对生活充满信心，只要你用美好的心灵看世界，总是以乐观的精神面对人生。32. 勇敢的人。——托尔斯泰《袭击》33. 昨天下了雨，今天刮了风，明天太 阳就出来了。34. 是的，成功不在于结果，更重要的是过程，只要你努力过，拼搏过，也许结果不一定是最好的那也走过了精彩的过程，至少，你不会为此而后悔。35. 每一天的努力，以后只有美好的未来。每一天的坚持，换来的是明天的辉 煌。36. 青年最要紧的精神，是要与命运奋斗。——恽代英37. 高峰只对攀登它而不是仰望它的人来说才有真正意义。38. 志不可立无可成之事。如无舵之舟，无衔之马，飘荡奔逸，何所底乎？--王守仁39. 拿望远镜看别人，拿放大镜看自己。 40. 顽强的毅力可以征服世界上任何一座高峰。——狄更斯41. 士人第一要有志，第二要有识，第三要有恒。——曾国42. 在我们能掌控和拼搏的时间里，去提升我们生命的质量。43. 我们不是等待未来，我们是创造未来，加油，努力奋斗。 44. 人生如画，一笔一足迹，一步一脚印，有的绚丽辉煌，有的却平淡无奇。45. 脚跟立定以后，你必须拿你的力量和技能，自己奋斗。——萧伯纳46. 一个能从别人的观念来看事情，能了解别人心灵活动的人，永远不必为自己的前途担心。

中国农业大学植物生理学本科课件 第四章 植物细胞跨膜离子运输机制

中国农业大学植物生理学本科课件 第四章 植物细胞跨膜离子运输机制

跨膜运输 功能蛋白
2. 跨膜电化学梯度和膜电位
驱使离子跨膜运输的动力:
电化学势梯度; ATP 水解产生的能量。
电化学梯度(electro-chemical potential
gradient)：化学梯度（不带电中性分子和 带电粒子）和电势梯度（带电粒子）。
某离子的跨膜电化学势梯度： 跨膜化学势梯度+跨膜电势梯度
“门控结
正
质膜
构”
胞外
电
化
通道 主体
胞内
学
选择性过滤 势
结构
结构
梯
调节亚 基
度
电压门控K＋通道模型示意图
负
2.离子载体
离子载体（ion carriers):
疏水跨膜区域不形成明显的孔道结构； 载体蛋白的活性部位结合与转运物质结合，变构； 载体运输可以顺着也可以逆电化学势梯度进行。
由载体蛋白介导的跨膜离子运转可以 是被动的，也可以是主动的。
1.离子通道
离子通道(ion channel)：由多肽链中的若干疏 水性区段在膜的脂质双层结构中形成的跨膜 孔道结构。
1 – channel domains 2 - outer vestibule 3 – selectivity filter 4 - diameter of selectivity filter 5 - phosphorylation site 6 – cell membrane
在活细胞中常有不可扩散的阴离子， 从而导致在最终 扩散平衡时，膜两侧电位不平衡。
最初状态
A
B
平衡状态
A
B
K+
Cl-
不可透膜阴离子
最终在扩散平衡时，发生了电荷分离

第四章 植物细胞跨膜离子运输

第四章 植物细胞跨膜离子运输

○ ●
○
○
○ ●
○
●
● ○
● ○
●
●
○ ●
●
B相：[K+] > [Cl-]
○
最终状态： [KCl]A= [KCl]B
A● ○
○
●
○
● ●
●
○
○
●
○
●
●
○
○ ○
●
● ○
●
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B ●
○ ○
○
○
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○
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●
○
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○
○
○
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●
选择性 生物膜
不可透膜 阴离子
可透膜 阳离子
可透膜 阴离子
起始状态
[重点]：离子跨膜运输蛋白的种类，离 子跨膜运输机理。
第一节 生物膜的物理化学特性
一、生物膜的“两亲性”和“绝缘 性疏”水性较强或具有两亲性 的物质较易通过膜结构
而亲水性的带电物质 （如各种离子）通过脂 带电离子 质双层膜时阻力很大
亲水
部分
疏水层
膜的选择透性
水分子通过生物膜 物质透过细胞的程度： 细胞壁 > 原生质 > 质膜
○
H+
● ○
●○
○●
○
●
●
H+
○
○
●
● ○
●
○
○
H+
●
●
○ ●
B
●
●
○
●
○

【学习课件】第四章植物细胞跨膜离子运输


精选ppt课件
53
如H＋-ATPase
质膜上的主动运输 初始主动运输
跨膜质子电化 学势梯度
驱动其它离子或小分子通过相应载体 跨膜运输 次级主动运输
有机酸）
精选ppt课件
37
三 离子泵(Ion pumps)
生物膜上的运输蛋白，具有 ATPase活性，靠水解ATP提供能 量 致电离子泵（electrogenic pump） 中性离子泵（electroneutral pump）
精选ppt课件
38
膜外侧
N 膜内侧
精选ppt课件
2
教学要求与重点
要求掌握植物细胞膜的结构和 跨膜运输蛋白，细胞离子跨膜运 输的意义，离子跨膜运输的机理。
精选ppt课件
3
第一节 生物膜的物理化学特性
一 生物膜的化学组成与生物膜的 “两亲性”和“绝缘性”
二 跨膜电化学势梯度和膜电位
/v_show/id_XMTMyNTk2Mzg4.html
活细胞电位也被称作扩散电位 (diffusion potential), 因为膜两侧的不均匀分布的任何一种 离子都有自电化学势较高的一侧向低的一侧进行 扩散的趋势.
精选ppt课件
18
精选ppt课件
19
patc精h选pcplt课a件mp apparatus
20
精选ppt课件
21
活细胞膜电位 研究细胞生理活动的重要指标之一.
带电粒子
电化学势 （离子浓度和电势）
精选ppt课件
13
化学势梯度和电势梯度两者合称电化学势梯度
精选ppt课件
14
Initial state
A
B
A
B
Intermediate state
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S1
S6
N
C
精选ppt课件
25
离子通道的分类：
依据对离子的选择性，分一价,二价,阴离子通道，阳
离子通道等等。特异性
依据运送离子的方向：分内向通道和外向通道。 方向
依据通道开放与关闭的调控机制：
电压门控通道：可对跨膜电势梯度发生反应；
配体门控通道：对化学物质（如激素）发生反应；
张力门控通道：对机械拉力变化发生反应。
精选ppt课件
2
教学要求与重点
要求掌握植物细胞膜的结构和 跨膜运输蛋白，细胞离子跨膜运 输的意义，离子跨膜运输的机理。
精选ppt课件
3
第一节 生物膜的物理化学特性
一 生物膜的化学组成与生物膜的 “两亲性”和“绝缘性”
二 跨膜电化学势梯度和膜电位
/v_show/id_XMTMyNTk2Mzg4.html
K+ ClNa+
精膜选对pp溶t课件质的相对通透性Biblioteka 跨膜运输 功能蛋白11
（A）
水通道蛋白
（B）
水分子
图4－3 水分子通过生物膜的机制示意图。
A：水分子通过膜脂分子间隙穿过脂质双分子层；
B：水分子通过膜上精的选水p通pt课道件蛋白穿过膜结构。
12
二 跨膜电化学势梯度和膜电位
化学势
中性分子或粒子 浓度
10-4
Glycerol
10-6 10-8 10-10
K+ ClNa+
?
精膜选对pp溶t课件质的相对通透性
10
膜的相对通透性增高
人工膜
H2O Glycerol
极强亲水性 Cl难通过膜 K+
Na+
Relative permeability (cm/s)
生物膜
10-2
H2O
10-4
Glycerol
10-6 10-8 10-10
跨膜电势或电位差 (electric membrane potential)
在离子发生跨膜扩散的过程中或最终达到动态 平衡时, 都有可能产生可跨膜扩散的阴阳离子的 不平衡的状态, 因此造成膜两侧可跨膜扩散的电 荷分布的不平衡, 或者说膜两侧之间存在电位差.
精选ppt课件
17
跨膜电位形成的本质是电荷在膜两侧的分布不均 匀, 且膜对这些不均匀分布的电荷载体 (离子) 有 一定的通透性.
细胞膜的“超极化”和“去极化”
(hyperpolarization and depolarization)
两个用膜电位为指标描述细胞生理状态下的重要
概念.
超极化: 跨膜电位处于与原来的静息状态下的跨
膜电位更负(绝对值更高)的状态 细胞的整体生
理活动较为活跃.
去极化: 跨膜电位处于较原来的参照状态下的跨
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6
膜脂
磷脂分子结构特点 （1）“两亲性”
一个磷脂酰碱基（称为头部）
磷酸 碱基
两条脂肪酸链（称为尾部）
极性，亲水 非极性，疏水
生物膜由蛋白质、脂类、糖、水和无机离子等组成
精选ppt课件
7
自我装配
自我闭合
流动性
水系统中会形成的双分子层磷脂结构
生物膜的基本结构
精选ppt课件
8
（2）“绝缘性”
疏水性较强或具有两亲性的物质较易通过 膜结构
而亲水性的带电物质（如各种离子）通过 脂质双层膜时阻力很大
带电 离子
亲水部分
疏水层
精选ppt课件
9
膜的相对通透性增高
人工膜
H2O Glycerol
极强亲水性 Cl难通过膜 K+
Na+
Relative permeability (cm/s)
生物膜
10-2
H2O
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23
The three classes of membrane transport
proteins:channels,carriers,and pumps.
精选ppt课件
24
一 离子通道
• 离子通道：由多肽链中的若干疏水 性区段在膜的脂质双层结构中形成 的跨膜孔道结构。
孔道区域 S4
带电粒子
电化学势 （离子浓度和电势）
精选ppt课件
13
化学势梯度和电势梯度两者合称电化学势梯度
精选ppt课件
14
Initial state
A
B
A
B
Intermediate state
K+ ClNon-permeable anion
A
B
Equilibrium state
当膜一侧有不可通透的阴离子时，由半透膜相隔的
膜电位更正(膜电位的精绝选p对pt课件值较低)状态.
22
第二节 细胞膜结构中的离子跨膜运输蛋白
离子跨膜运输蛋白或离子运载体（ion transporter） 镶嵌在生物膜中的大量功能蛋 白中执行离子跨膜运输过程的功能蛋白。
离子通道（ion channel） 离子载体（ion carrier） 离子泵 （ion pump）
/v_show/id_XMTMyNTk2Mzg4.html
精选ppt课件
4
细胞膜
细胞膜是活细胞与环境间进行物质与 能量交换的界限。活细胞的膜对所通 过的各种物质具有严格的选择性及调 控机制，使得细胞质内相对稳定的微 环境得以维持。
精选ppt课件
5
一 生物膜的化学组成与生物膜的 “两亲性”和“绝缘性”
活细胞电位也被称作扩散电位 (diffusion potential), 因为膜两侧的不均匀分布的任何一种 离子都有自电化学势较高的一侧向低的一侧进行 扩散的趋势.
精选ppt课件
18
精选ppt课件
19
patc精h选pcplt课a件mp apparatus
20
精选ppt课件
21
活细胞膜电位 研究细胞生理活动的重要指标之一.
第四章 植物细胞跨膜离子运输
（Mechanism for ions transport across biological membrane)
各种营养元素
植物细胞
精选ppt课件
1
第一节 生物膜的物理化学特性 第二节 细胞膜结构中的离子跨膜运输蛋 白 第三节 植物细胞的离子跨膜运输机制 第四节 植物细胞氮、磷、钾、钙的跨膜 运输系统和机制研究进展
两相间离子跨膜运输最精终选p不pt课可件能达电化学势到平衡
15
典型的植物细胞,在细胞膜的 内侧具有较高的负电荷,而在 细胞膜的外侧具有较高的正 电荷。
•假设细胞从环境中吸收了较多的阳离子,而致使细胞 内该离子浓度较高。 •按照化学势梯度,细胞内的阳离子应向外扩散; •按电势梯度,由于细胞内有较高的负电荷,则这种阳离 子又应该从细胞外向内扩散。 •究竟向什么方向扩散呢?这要取决于化学势梯度与电 势梯度相对数值的大小－精选－ppt楞课件斯特(Nernst)方程式 16