细胞膜物质运输精选PPT.ppt

关于细胞膜物质运输第1页，讲稿共61张，创作于星期三估估计计细细胞胞膜膜上上与与物物质质转转运运有有关关的的蛋蛋白白占占核核基基因因编编码码蛋蛋白白的的1530%1530%，细细胞胞用用在在物物质质转转运运方方面面的的能能量量达达细细胞胞总总消耗能量的消耗能量的2/32/3。两类主要转运蛋白：两类主要转运蛋白：载体蛋白：又称做载体、载体蛋白：又称做载体、通透酶通透酶和和转运器转运器。通道蛋白：能形成亲水的通道，允许特定的溶质通过。通道蛋白：能形成亲水的通道，允许特定的溶质通过。第2页，讲稿共61张，创作于星期三概括起来，细胞膜的物质运输方式包括小概括起来，细胞膜的物质运输方式包括小分子和离子的分子和离子的跨膜运输跨膜运输和大分子及颗粒物和大分子及颗粒物质的质的膜泡运输膜泡运输两类。跨膜运输有两类。跨膜运输有被动运输被动运输和和主动运输主动运输之分，膜泡运输分为之分，膜泡运输分为胞吞作用胞吞作用和和胞吐作用胞吐作用两种形式。胞吞作用和胞吐作两种形式。胞吞作用和胞吐作用都需要能量供给，故也属主动运输。用都需要能量供给，故也属主动运输。第3页，讲稿共61张，创作于星期三第4页，讲稿共61张，创作于星期三一、被动运输一、被动运输（passive transportpassive transport）被动运输是指被动运输是指不消耗细胞代谢能不消耗细胞代谢能，将物质，将物质顺浓度梯度顺浓度梯度，从浓度高的一侧运输到浓度低的一侧的运输方式，运输从浓度高的一侧运输到浓度低的一侧的运输方式，运输动力来自于浓度梯度和电位差。动力来自于浓度梯度和电位差。被动运输又可分为被动运输又可分为简单扩散简单扩散和和协助扩散协助扩散两种形式两种形式，两，两种方式的区别在于后者需要专一性膜蛋白的协助。种方式的区别在于后者需要专一性膜蛋白的协助。第5页，讲稿共61张，创作于星期三（一）简单扩散（一）简单扩散（simple diffusionsimple diffusion）也叫自由扩散（也叫自由扩散（free diffusionfree diffusion）：）：沿浓度梯度（或电化学梯度）扩散；沿浓度梯度（或电化学梯度）扩散；不需要提供能量；不需要提供能量；没有膜蛋白协助。没有膜蛋白协助。第6页，讲稿共61张，创作于星期三膜的通透性，主要取决于被运输物质本身的理化性能，包括以下几个膜的通透性，主要取决于被运输物质本身的理化性能，包括以下几个方面：方面：脂溶性脂溶性：一般来说，物质的脂溶性越大越容易穿过细胞膜；：一般来说，物质的脂溶性越大越容易穿过细胞膜；极性极性：非极性物质比极性物质更易溶于脂质，故非极性物质：非极性物质比极性物质更易溶于脂质，故非极性物质更容易透过细胞膜；更容易透过细胞膜；分子大小分子大小：小分子比大分子更容易穿膜；：小分子比大分子更容易穿膜；导电性导电性：不带电荷的物质容易通过细胞膜，电解质的离子不带电荷的物质容易通过细胞膜，电解质的离子难溶于脂质，且带有水膜，增大了有效体积，故难以通过膜。难溶于脂质，且带有水膜，增大了有效体积，故难以通过膜。第7页，讲稿共61张，创作于星期三第8页，讲稿共61张，创作于星期三人工膜对各类物质的通透率：人工膜对各类物质的通透率：脂溶性越高通透性越大脂溶性越高通透性越大；小分子比大分子易透过小分子比大分子易透过；非极性分子比极性容易透过非极性分子比极性容易透过；极性不带电荷的小分子可透过人工脂双层极性不带电荷的小分子可透过人工脂双层;人工膜对带电荷的物质，如人工膜对带电荷的物质，如离子是高度不通透离子是高度不通透的。的。第9页，讲稿共61张，创作于星期三n n也称易化扩散。分为载体蛋白协助扩散和通道也称易化扩散。分为载体蛋白协助扩散和通道蛋白协助扩散。蛋白协助扩散。n n载体：离子载体、通道蛋白。载体：离子载体、通道蛋白。载体：离子载体、通道蛋白。载体：离子载体、通道蛋白。（二）（二）（二）协助扩散（协助扩散（协助扩散（facilitated diffusionfacilitated diffusion）第10页，讲稿共61张，创作于星期三1、载体蛋白协助扩散载体蛋白协助扩散第11页，讲稿共61张，创作于星期三n n特点：特点：特点：特点：n n转运速率高；转运速率高；转运速率高；转运速率高；n n 蛋白质变性剂对膜转运蛋白有抑制作用；蛋白质变性剂对膜转运蛋白有抑制作用；n n特异性；特异性；n n饱和性。饱和性。饱和性。饱和性。第12页，讲稿共61张，创作于星期三2 2、通道蛋白、通道蛋白（channel protein）跨膜亲水性通道，允许特定离子顺浓度梯度通过，又称跨膜亲水性通道，允许特定离子顺浓度梯度通过，又称离子通道。离子通道。第13页，讲稿共61张，创作于星期三有些通道长期开放，称为水通道，如钾泄漏通道；有些通道长期开放，称为水通道，如钾泄漏通道；第14页，讲稿共61张，创作于星期三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（电位门通道、配体门通道、环核苷酸门通道、机械门通道）。道（电位门通道、配体门通道、环核苷酸门通道、机械门通道）。第15页，讲稿共61张，创作于星期三1 1、配体门通道、配体门通道(ligand gated channel)(ligand gated channel)特特点点：受受体体与与细细胞胞外外的的配配体体结结合合，引引起起通通道道构构象象改改变变，“门门”打开，又称打开，又称离子通道型受体离子通道型受体。分分为为阳阳离离子子通通道道，如如乙乙酰酰胆胆碱碱受受体体；和和阴阴离离子子通通道道，如如氨氨基丁酸受体。基丁酸受体。AchAch受体受体由由4 4种亚单位种亚单位（2 2）组成。）组成。第16页，讲稿共61张，创作于星期三Nicotinic acetylcholine receptor第17页，讲稿共61张，创作于星期三Three conformation of the acetylcholine receptor第18页，讲稿共61张，创作于星期三2 2、电位门通道、电位门通道(voltage gated channel)特点：膜电位变化可引起构象变化，特点：膜电位变化可引起构象变化，“门门”打开。打开。结构：四聚体，每个单体跨膜结构：四聚体，每个单体跨膜6 6次。次。NaNa+、K K+、CaCa2+2+电电压压门门通通道道结结构构相相似似，由由同同一一个个远远祖祖基因演化而来。基因演化而来。第19页，讲稿共61张，创作于星期三Voltage gated K+channel K+电位门有四个亚单位，电位门有四个亚单位，每个亚基有每个亚基有6个跨膜个跨膜螺旋螺旋(S1-S6)，N和和C端均位于胞端均位于胞质面。连接质面。连接S5-S6段的发夹段的发夹样样折叠折叠(P区或区或H5区区)，构成，构成通道内衬，大小允许通道内衬，大小允许K+通过。通过。目前认为目前认为S4段是电压感受器段是电压感受器第20页，讲稿共61张，创作于星期三K+channel 4th subunit not shown第21页，讲稿共61张，创作于星期三第22页，讲稿共61张，创作于星期三3 3、环核苷酸门通道、环核苷酸门通道CNGCNG结构与钠电位门通道相似。细胞内的结构与钠电位门通道相似。细胞内的C C末端较长，有末端较长，有环核苷酸的结合位点。环核苷酸的结合位点。分布于化学和光感受器中。分布于化学和光感受器中。如气味分子与化学感受器中的如气味分子与化学感受器中的G G蛋白偶联型受体结合，激活蛋白偶联型受体结合，激活腺苷酸环化酶，产生腺苷酸环化酶，产生cAMPcAMP，开启，开启cAMPcAMP门控阳离子通道，引起门控阳离子通道，引起钠离子内流，膜去极化，产生神经冲动，最终形成嗅觉或味觉。钠离子内流，膜去极化，产生神经冲动，最终形成嗅觉或味觉。第23页，讲稿共61张，创作于星期三4 4、压力激活通道、压力激活通道(stretch channel)(stretch channel)感受摩擦力、压力、牵拉力、重力、剪切力等。感受摩擦力、压力、牵拉力、重力、剪切力等。目前比较明确的有两类机械门通道，一类对牵拉敏目前比较明确的有两类机械门通道，一类对牵拉敏感，为感，为2 2价或价或1 1价的阳离子通道，有价的阳离子通道，有NaNa+、K K+、CaCa2+2+，以，以CaCa2+2+为主，几乎存在于所有的细胞膜。另一类对剪切为主，几乎存在于所有的细胞膜。另一类对剪切力敏感力敏感 ，仅发现于内皮细胞和心肌细胞。，仅发现于内皮细胞和心肌细胞。第24页，讲稿共61张，创作于星期三二、主动运输二、主动运输（active transport）第25页，讲稿共61张，创作于星期三特点：特点：逆浓度逆浓度梯度（逆化学梯度）运输；梯度（逆化学梯度）运输；需要需要能量能量；都有都有载体载体蛋白。蛋白。能量来源：能量来源：协同运输中的协同运输中的离子梯度离子梯度动力；动力；ATPATP驱动的泵通过水解驱动的泵通过水解ATPATP获得能量；获得能量；光光驱动的泵利用光能运输物质，见于细菌。驱动的泵利用光能运输物质，见于细菌。第26页，讲稿共61张，创作于星期三（一）（一）NaNa+-K-K+泵泵(Na(Na+-K-K+pump)pump)构构成成：由由2 2个个大大亚亚基基、2 2个个小小亚亚基基组组成成的的4 4聚聚体体，也也叫叫NaNa+-K K+ATPATP酶酶，分布于动物细胞的质膜。分布于动物细胞的质膜。第27页，讲稿共61张，创作于星期三工作原理工作原理：对对离离子子的的转转运运循循环环依依赖赖自自磷磷酸酸化化过过程程，所所以以叫叫做做P-typeP-type离离子子泵泵。每每个个周周期期转转运运个个钠钠离离子子，个个钾钾离子。离子。第28页，讲稿共61张，创作于星期三钠钾泵的钠钾泵的作用作用：维持细胞的渗透性维持细胞的渗透性，保持细胞体积；，保持细胞体积；维持低维持低NaNa+高高K K+的细胞内环境；的细胞内环境；维持细胞的维持细胞的静息电位静息电位。地高辛、乌本苷等强心剂抑制其活性；地高辛、乌本苷等强心剂抑制其活性；MgMg2+2+和少量和少量膜脂有助提高于其活性。膜脂有助提高于其活性。第29页，讲稿共61张，创作于星期三（二）（二）CaCa2+2+泵泵(Ca(Ca2+2+pump)pump)作作用用：维维持持细细胞胞内内较较低低的的钙钙离离子子浓浓度度（胞胞内内钙钙浓浓度度1010-7-7M M，胞胞外外1010-3-3M M）。）。位置：位置：质膜质膜、内质网膜内质网膜。类型：类型：P P型型离离子子泵泵，每每分分解解一一个个ATPATP分分子子，泵泵出出2 2个个CaCa2+2+。位位于于肌肌质质网网上上的的钙钙离离子子泵泵占肌质网膜蛋白质的占肌质网膜蛋白质的80%80%。钠钠钙钙交交换换器器（NaNa+-Ca-Ca2+2+exchangerexchanger），属属于于反反向向协协同同运运输输体体系系，通通过过钠钠钙钙交交换换来转运钙离子。来转运钙离子。第30页，讲稿共61张，创作于星期三(三三)质子泵质子泵1 1、P-typeP-type：如如植植物物细细胞胞膜膜上上的的H H+泵泵、动动物物胃胃表表皮皮细细胞胞的的H H+-K-K+泵（泵（分泌胃酸）。分泌胃酸）。2 2、V-typeV-type：存存在在于于各各类类小小泡泡膜膜上上，水水解解ATPATP产产生生能能量量，但但不不发发生生自自磷磷酸酸化化，位位于于溶溶酶酶体体膜膜、内内体体、植植物物液液泡泡膜膜上。上。3 3、F-typeF-type：利利用用质质子子动动力力势势合合成成ATPATP，即即ATPATP合合酶酶，位位于于细菌质膜细菌质膜、线粒体内膜线粒体内膜、类囊体膜类囊体膜上。上。第31页，讲稿共61张，创作于星期三三、协同转运三、协同转运(cotransport)由由离离子子泵泵与与载载体体蛋蛋白白协协同同作作用用，靠靠间间接接消消耗耗ATPATP完完成成的主动运输称为协同运输。的主动运输称为协同运输。动物细胞中常常利用膜两侧动物细胞中常常利用膜两侧NaNa+浓度梯度来驱动浓度梯度来驱动。植物细胞和细菌常利用植物细胞和细菌常利用H H+浓度梯度来驱动浓度梯度来驱动。分为：分为：同向协同同向协同（symport）和反向协同反向协同（antiport）。第32页，讲稿共61张，创作于星期三1 1、同向协同、同向协同（symportsymport）如如小小肠肠细细胞胞对对葡葡萄萄糖糖的的吸吸收收伴伴随随着着NaNa+的的进进入入。某某些些细菌对乳糖的吸收伴随着细菌对乳糖的吸收伴随着H H+的进入。的进入。2 2、反向协同（、反向协同（antiportantiport）如如NaNa+驱驱动动的的ClCl-HCO-HCO3 3-交交换换，即即NaNa+与与HCOHCO3 3-的的进进入入伴伴随随着着ClCl-和和H H+的外流，如存在于红细胞膜上的蛋白。的外流，如存在于红细胞膜上的蛋白。第33页，讲稿共61张，创作于星期三第34页，讲稿共61张，创作于星期三第35页，讲稿共61张，创作于星期三四、胞吞作用（四、胞吞作用（endocytosis）n n膜泡运输的基本概念：膜泡运输的基本概念：膜泡运输的基本概念：膜泡运输的基本概念：n n真真真真核核核核细细细细胞胞胞胞通通通通过过过过内内内内吞吞吞吞作作作作用用用用（endocytosisendocytosis）和和和和外外外外排排排排作作作作用用用用（exocytosisexocytosis）完成大分子与颗粒性物质的跨膜运输。完成大分子与颗粒性物质的跨膜运输。完成大分子与颗粒性物质的跨膜运输。完成大分子与颗粒性物质的跨膜运输。n n因货物包被在囊泡中，又称因货物包被在囊泡中，又称因货物包被在囊泡中，又称因货物包被在囊泡中，又称膜泡运输膜泡运输膜泡运输膜泡运输。n n根根根根据据据据入入入入胞胞胞胞物物物物质质质质的的的的大大大大小小小小及及及及入入入入胞胞胞胞机机机机制制制制的的的的不不不不同同同同，胞胞胞胞吞吞吞吞作作作作用用用用分分分分为为为为吞吞吞吞噬噬噬噬作作作作用用用用（phagocytosisphagocytosis）、胞胞胞胞饮饮饮饮作作作作用用用用（pinocytosispinocytosis）和和和和受受受受体体体体介介介介导导导导的的的的胞胞胞胞吞吞吞吞作作作作用用用用（receptor mediated endocytosisreceptor mediated endocytosis）3 3种方式种方式种方式种方式第36页，讲稿共61张，创作于星期三n n细胞内吞较大的固体颗粒物质，如细菌、细胞碎片等。细胞内吞较大的固体颗粒物质，如细菌、细胞碎片等。（一）吞噬作用（一）吞噬作用(phagocytosis)第37页，讲稿共61张，创作于星期三n n细胞吞入液体或极小的颗粒物质。细胞吞入液体或极小的颗粒物质。细胞吞入液体或极小的颗粒物质。细胞吞入液体或极小的颗粒物质。(二二)吞饮作用吞饮作用(pinocytosis)第38页，讲稿共61张，创作于星期三（三）受体介导的胞吞作用（三）受体介导的胞吞作用(receptor-mediated endocytosis)(receptor-mediated endocytosis)第39页，讲稿共61张，创作于星期三第40页，讲稿共61张，创作于星期三第41页，讲稿共61张，创作于星期三第42页，讲稿共61张，创作于星期三第43页，讲稿共61张，创作于星期三n n包包包包含含含含内内内内容容容容物物物物的的的的囊囊囊囊泡泡泡泡移移移移至至至至细细细细胞胞胞胞表表表表面面面面，与与与与质质质质膜膜膜膜融融融融合合合合，将将将将物质排出细胞之外。物质排出细胞之外。物质排出细胞之外。物质排出细胞之外。（四）胞吐作用（四）胞吐作用(exocytosis)第44页，讲稿共61张，创作于星期三四、穿胞运输四、穿胞运输在在细细胞胞的的一一侧侧形形成成胞胞饮饮小小泡泡穿穿越越细细胞胞质质，另另一一侧侧使使小小泡泡中中的的物物质质释释放放出出去去。如如：母母鼠鼠血血液液中中的的抗抗体体经经穿穿胞胞运输进入乳汁。运输进入乳汁。五、胞内膜泡运输五、胞内膜泡运输细细胞胞内内膜膜系系统统各各个个部部分分之之间间的的物物质质传传递递也也通通过过膜膜泡泡运运输输方方式进行。如从内质网到高尔基体；高尔基体到溶酶体等。式进行。如从内质网到高尔基体；高尔基体到溶酶体等。第45页，讲稿共61张，创作于星期三第五节第五节 细胞表面（细胞表面（cell surfacecell surface）细细胞胞表表面面是是指指包包围围在在细细胞胞质质外外，由由细细胞胞膜膜、细细胞胞外被和膜下溶胶层构成的多功能复合结构体系。外被和膜下溶胶层构成的多功能复合结构体系。第46页，讲稿共61张，创作于星期三第47页，讲稿共61张，创作于星期三一、细胞外被（一、细胞外被（cell coatcell coat）动动物物细细胞胞表表面面富富含含糖糖类类的的结结构构，也也 称称 为为 糖糖 萼萼(glycolayx)(glycolayx)。用用钌钌红红染染色色后后，在在电电镜镜下下可可显显示示厚厚约约1020nm1020nm的的结结构构，边边界界不不甚明确。甚明确。第48页，讲稿共61张，创作于星期三第49页，讲稿共61张，创作于星期三第50页，讲稿共61张，创作于星期三作用：作用：保护保护细胞识别细胞识别和细胞黏连和细胞黏连细细胞胞识识别别（cell cell recognitionrecognition）是是指指细细胞胞与与细细胞胞之之间间或或细细胞胞与与大大分分子子之之间间，通通过过受受体体与与配配体体、抗抗原原与与抗抗体体的的相相互互作作用用所所产产生生的的相相互互辨辨认认和和鉴鉴别别，具具有有组组织织特异性。特异性。决定血型决定血型红红细细胞胞质质膜膜上上的的糖糖鞘鞘脂脂是是AB0AB0血血型型系系统统的的血血型型抗抗原原，糖糖链链结结构构基基本本相相同同，但但末末端端糖糖基基不不同同。A A型型血血的的糖糖链链末末端端为为N-N-乙乙酰酰半半乳乳糖糖；B B型型血血为为半半乳乳糖糖；O O型血则缺少这两种糖基。型血则缺少这两种糖基。抑抑制制增增殖殖：接接触触抑抑制制（contact contact inhibitioninhibition）：在在体体外外细细胞胞培培养养时时，正正常常细细胞胞生生长长分分裂裂达达到到一一定定密密度度、细细胞胞密密切切接接触触时时，即停止生长即停止生长第51页，讲稿共61张，创作于星期三二、膜下溶胶层（膜骨架）二、膜下溶胶层（膜骨架）质质膜膜下下纤纤维维蛋蛋白白组组成成的的网网架架结结构构；位位于于质质膜膜下下约约0.2m0.2m厚的溶胶层。厚的溶胶层。主要作用：维持质膜的形态，参与调控膜蛋白移动。主要作用：维持质膜的形态，参与调控膜蛋白移动。模模式式材材料料：红红细细胞胞，经经低低渗渗处处理理破破裂裂释释放放出出内内容容物物，留留下一个保持原形的空壳，称为血影（下一个保持原形的空壳，称为血影（ghostghost）。）。第52页，讲稿共61张，创作于星期三三、质膜的特化结构三、质膜的特化结构如如：微微绒绒毛毛、褶褶皱皱、纤纤毛毛、鞭鞭毛毛，结结构构细细微微，只只能能在在电电镜下观察到。镜下观察到。第53页，讲稿共61张，创作于星期三（一）微绒毛（一）微绒毛microvillimicrovilli是细胞表面伸出的细长突起，直径约为是细胞表面伸出的细长突起，直径约为0.1m 0.1m。内内芯芯由由肌肌动动蛋蛋白白丝丝束束组组成成。肌肌动动蛋蛋白白丝丝之之间间由由许许多多微微绒绒毛毛蛋蛋白白（villinvillin）和丝束蛋白（）和丝束蛋白（fimbrinfimbrin）组成的横桥相连。）组成的横桥相连。微绒毛处质膜有微绒毛处质膜有myosin I myosin I 构成的侧臂与肌动蛋白丝束相连。构成的侧臂与肌动蛋白丝束相连。作作用用：扩扩大大了了细细胞胞的的表表面面积积，有有利利于于细细胞胞同同外外环环境境的的物物质质交交换换。如小肠上微绒毛，使细胞表面积扩大了如小肠上微绒毛，使细胞表面积扩大了3030倍。倍。第54页，讲稿共61张，创作于星期三第55页，讲稿共61张，创作于星期三小鼠小肠上皮细胞的冰冻断裂电镜照片小鼠小肠上皮细胞的冰冻断裂电镜照片M为线粒体，为线粒体，MV为微绒毛为微绒毛 第56页，讲稿共61张，创作于星期三SEM image of alveolar(Lung)macrophage attacking E.coli.(Show ruffle on the cell surface)（二）皱褶（二）皱褶（ruffle）细胞表面的扁形突起，也称为片足（lamellipodia）。巨噬细胞表面的皱褶与吞噬颗粒物质有关。第57页，讲稿共61张，创作于星期三Infolding（三）内褶（三）内褶内褶（infolding）是质膜由细胞表面内陷形成的结构，常见于液体和离子交换活动比较旺盛的细胞。第58页，讲稿共61张，创作于星期三（四）（四）纤毛和鞭毛纤毛和鞭毛是是细细胞胞表表面面的的运运动动装装置置，结结构构相相似似。都都来来源源于于中中心心粒粒，其其详详细细结结构构和和功功能能可可参见细胞骨架一章。参见细胞骨架一章。cilia&flagella第59页，讲稿共61张，创作于星期三Human sperm第60页，讲稿共61张，创作于星期三感感谢谢大大家家观观看看第61页，讲稿共61张，创作于星期三