《细胞生物学细胞膜》PPT课件.ppt

第四章第四章 细胞膜与物质细胞膜与物质的跨膜运输的跨膜运输 第一节第一节 细胞膜的化学组成和分子结构细胞膜的化学组成和分子结构第二节第二节 小分子物质的跨膜运输小分子物质的跨膜运输第三节第三节 大分子和颗粒物质的跨膜运输大分子和颗粒物质的跨膜运输第四节第四节 细胞连接细胞连接第五节第五节 细胞膜与疾病细胞膜与疾病 主要内容主要内容第一节第一节 细胞膜的化学组成和分子结构细胞膜的化学组成和分子结构 细胞膜（细胞膜（cell memberane)又称又称质膜（质膜（plasma membrane）细胞内膜细胞内膜(endomembrane)统称统称生物膜生物膜(biology membrane)一、生物膜的化学成分一、生物膜的化学成分膜膜 脂脂:膜的膜的基本骨架基本骨架。膜蛋白膜蛋白:膜膜功能的主要体现者功能的主要体现者。膜糖类膜糖类:糖脂、糖蛋白糖脂、糖蛋白。细胞膜的化学组成和分子结构细胞膜的化学组成和分子结构细胞膜的化学组成和分子结构细胞膜的化学组成和分子结构 细胞膜的化学组成和分子结构细胞膜的化学组成和分子结构细胞膜的化学组成和分子结构细胞膜的化学组成和分子结构 （一）膜脂（一）膜脂 生物膜上的脂类统称膜脂。生物膜上的脂类统称膜脂。生物膜上的脂类统称膜脂。生物膜上的脂类统称膜脂。生物膜的化学组成生物膜的化学组成 膜脂主要包括膜脂主要包括膜脂主要包括膜脂主要包括磷脂磷脂磷脂磷脂、糖脂、胆固醇糖脂、胆固醇糖脂、胆固醇糖脂、胆固醇。膜脂是膜脂是膜脂是膜脂是双亲性分子双亲性分子双亲性分子双亲性分子：具有：具有：具有：具有极性头部极性头部极性头部极性头部和和和和非极性的尾部非极性的尾部非极性的尾部非极性的尾部。1.磷脂：磷脂：膜的基本成分，膜的基本成分，约占膜脂的约占膜脂的约占膜脂的约占膜脂的5050以上。以上。以上。以上。生物膜的化学组成生物膜的化学组成鞘磷脂鞘磷脂鞘磷脂鞘磷脂(SM)(SM)磷脂酰胆碱（卵磷脂磷脂酰胆碱（卵磷脂磷脂酰胆碱（卵磷脂磷脂酰胆碱（卵磷脂PCPC）磷脂酰乙醇胺（脑磷脂磷脂酰乙醇胺（脑磷脂磷脂酰乙醇胺（脑磷脂磷脂酰乙醇胺（脑磷脂PEPE）磷脂酰丝氨酸磷脂酰丝氨酸磷脂酰丝氨酸磷脂酰丝氨酸(PS)(PS)磷脂酰肌醇磷脂酰肌醇磷脂酰肌醇磷脂酰肌醇(PI)(PI)磷脂磷脂磷脂磷脂甘油磷脂甘油磷脂胆胆 碱碱 磷磷 酸酸 甘甘 油油脂脂 肪肪 酸酸 链链极极性性头头部部（亲亲水水基基团团）非非极极性性尾尾部部（疏疏水水基基团团）肪肪 酸酸链链不不 饱饱 和和脂脂磷脂酰胆碱的分子结构磷脂酰胆碱的分子结构磷脂酰胆碱的分子结构磷脂酰胆碱的分子结构亲水基亲水基亲水基亲水基疏水基疏水基疏水基疏水基质膜中的主要磷脂分子质膜中的主要磷脂分子2.胆固醇：胆固醇：特点：特点：双亲性分子。双亲性分子。含量一般不超过膜脂的含量一般不超过膜脂的1/31/3。功能：功能：增加膜稳定性，增加膜稳定性，调节膜的流动性。调节膜的流动性。生物膜的化学组成生物膜的化学组成 胆固醇主要存在胆固醇主要存在于于真核细胞膜的真核细胞膜的磷磷脂分子之间脂分子之间，头部头部紧靠磷脂极性头部，紧靠磷脂极性头部，其余部分游离。其余部分游离。生物膜的化学组成生物膜的化学组成组成：组成：组成：组成：寡糖寡糖寡糖寡糖+脂类。脂类。脂类。脂类。约占脂总量的约占脂总量的5 5以下。以下。定位：定位：定位：定位：动物细胞膜的表面，动物细胞膜的表面，位于膜的非胞质面。位于膜的非胞质面。位于膜的非胞质面。位于膜的非胞质面。结构：结构：结构：结构：双亲性分子双亲性分子双亲性分子双亲性分子，亲水的亲水的亲水的亲水的极性头部由糖基构成，极性头部由糖基构成，疏水的非极性尾部为脂肪酸链。疏水的非极性尾部为脂肪酸链。功能：功能：功能：功能：作为分子作为分子受体受体受体受体，与，与细胞识别细胞识别细胞识别细胞识别及及信号转导信号转导信号转导信号转导有关。有关。3.糖脂：糖脂：生物膜的化学组成生物膜的化学组成Glycolipids 生物膜的化学组成生物膜的化学组成半乳糖脑苷脂半乳糖脑苷脂半乳糖脑苷脂半乳糖脑苷脂神经节苷脂神经节苷脂神经节苷脂神经节苷脂 唾液酸唾液酸唾液酸唾液酸膜脂在水溶液中自动形成双层膜脂在水溶液中自动形成双层球状球状球状球状分子团分子团分子团分子团脂质体脂质体脂质体脂质体（二）膜蛋白（二）膜蛋白 1.膜蛋白的主要功能：膜蛋白的主要功能：转转 运蛋白运蛋白：转运分子进出细胞：转运分子进出细胞受受 体体：接受外界信号并传至细胞内：接受外界信号并传至细胞内连连 接接 体：体：支撑连接细胞骨架成分和间质成分支撑连接细胞骨架成分和间质成分酶酶 蛋蛋 白白：催化作用：催化作用生物膜的化学组成生物膜的化学组成（二）膜蛋白（二）膜蛋白2.膜蛋白的类型膜蛋白的类型 外在膜蛋白外在膜蛋白（extrinsic proteinsextrinsic proteins）（周围蛋白）（周围蛋白）内在膜蛋白内在膜蛋白（intrinsic proteinsintrinsic proteins）（整合蛋白）（整合蛋白）生物膜的化学组成生物膜的化学组成脂锚定蛋白脂锚定蛋白（lipid-linked protei in）（脂连接蛋白）（脂连接蛋白）膜蛋白类型膜蛋白类型生物膜的化学组成生物膜的化学组成生物膜的化学组成生物膜的化学组成 1）膜外在蛋白（）膜外在蛋白（extrinsic proteins）水溶性蛋白，占膜蛋白的水溶性蛋白，占膜蛋白的水溶性蛋白，占膜蛋白的水溶性蛋白，占膜蛋白的20%30%20%30%，靠靠靠靠离子键或氢键离子键或氢键离子键或氢键离子键或氢键与膜表面的蛋白质分子或脂分子与膜表面的蛋白质分子或脂分子与膜表面的蛋白质分子或脂分子与膜表面的蛋白质分子或脂分子 极性头部非共价结合，极性头部非共价结合，极性头部非共价结合，极性头部非共价结合，易分离。易分离。易分离。易分离。2）膜内在蛋白）膜内在蛋白（intrinsic proteins）占膜蛋白的占膜蛋白的占膜蛋白的占膜蛋白的70%80%70%80%与膜结合紧密，与膜结合紧密，与膜结合紧密，与膜结合紧密，不易分离不易分离不易分离不易分离 跨膜结构域为跨膜结构域为跨膜结构域为跨膜结构域为1-n1-n个疏水个疏水个疏水个疏水 螺旋螺旋螺旋螺旋位于膜两侧，通过位于膜两侧，通过共价键共价键共价键共价键与脂双层内的分子结合。与脂双层内的分子结合。胞质侧蛋白胞质侧蛋白 与脂双层中的碳氢链结合与脂双层中的碳氢链结合外表面蛋白外表面蛋白 与磷脂酰肌醇相连的寡糖链结合与磷脂酰肌醇相连的寡糖链结合共价键共价键共价键共价键3）脂锚定蛋白）脂锚定蛋白（脂双层蛋白）（脂双层蛋白）（三）膜糖类（三）膜糖类糖类占膜重的糖类占膜重的糖类占膜重的糖类占膜重的1%10%1%10%，多为低聚糖，多为低聚糖，多为低聚糖，多为低聚糖 常见糖类常见糖类常见糖类常见糖类 ：葡萄糖、半乳糖、葡萄糖、半乳糖、葡萄糖、半乳糖、葡萄糖、半乳糖、N-N-乙酰氨基葡萄糖、乙酰氨基葡萄糖、乙酰氨基葡萄糖、乙酰氨基葡萄糖、N-N-乙酰氨基半乳糖、乙酰氨基半乳糖、乙酰氨基半乳糖、乙酰氨基半乳糖、甘露糖、岩藻糖甘露糖、岩藻糖甘露糖、岩藻糖甘露糖、岩藻糖 膜糖类膜糖类+膜膜 脂脂共价键共价键共价键共价键糖脂（糖脂（glycolipid）膜糖类膜糖类+膜蛋白膜蛋白糖蛋白（糖蛋白（glycoprotein）生物膜的化学组成生物膜的化学组成糖糖类类 生物膜的化学组成生物膜的化学组成生物膜的化学组成生物膜的化学组成生物膜的化学组成生物膜的化学组成细胞外被（细胞外被（cell coat)位于生物膜非胞质面，由糖蛋白或糖脂组成的周缘位于生物膜非胞质面，由糖蛋白或糖脂组成的周缘位于生物膜非胞质面，由糖蛋白或糖脂组成的周缘位于生物膜非胞质面，由糖蛋白或糖脂组成的周缘区称为区称为区称为区称为细胞外衣细胞外衣细胞外衣细胞外衣或称或称或称或称糖萼糖萼糖萼糖萼。细胞内细胞内细细胞胞被被脂脂质质双双层层生物膜的化学组成生物膜的化学组成细胞表面（细胞表面（Cell surface）指指细胞外被、细胞膜、细胞外被、细胞膜、细胞外被、细胞膜、细胞外被、细胞膜、细胞膜内缘下细胞膜内缘下细胞膜内缘下细胞膜内缘下富含微管、富含微管、微丝等成份的微丝等成份的胞质溶胶层胞质溶胶层及及细胞特化结构细胞特化结构细胞特化结构细胞特化结构鞭毛、纤毛、鞭毛、纤毛、微绒毛等所组成的结构。微绒毛等所组成的结构。细胞表面的功能细胞表面的功能 保护、物质交换、环境稳定、信息传递、细胞识保护、物质交换、环境稳定、信息传递、细胞识别、细胞连接、细胞代谢、细胞增殖、细胞分化、细别、细胞连接、细胞代谢、细胞增殖、细胞分化、细胞病变、细胞衰老、细胞癌变等。胞病变、细胞衰老、细胞癌变等。二、二、生物膜的特性生物膜的特性v1.流动性流动性（fluidity）v2.不对称性不对称性(asymmetry)指膜脂与膜蛋白处于不断的运动状态。指膜脂与膜蛋白处于不断的运动状态。指膜脂与膜蛋白处于不断的运动状态。指膜脂与膜蛋白处于不断的运动状态。相变：相变：相变：相变：生物膜在生理常温下呈生物膜在生理常温下呈液晶态液晶态液晶态液晶态，温度下降至某一，温度下降至某一点时，液晶态转变为点时，液晶态转变为晶态晶态晶态晶态，温度上升，晶态又可溶解为液温度上升，晶态又可溶解为液晶态，晶态，晶态和液晶态之间的相互转变称相变。晶态和液晶态之间的相互转变称相变。晶态和液晶态之间的相互转变称相变。晶态和液晶态之间的相互转变称相变。相变温度相变温度相变温度相变温度:引起细胞膜液晶态和晶态转变的临界温度。引起细胞膜液晶态和晶态转变的临界温度。生物膜的特性生物膜的特性1.生物膜的流动性（生物膜的流动性（fluidity)（1）膜脂的分子运动）膜脂的分子运动 3）旋转运动）旋转运动 1）侧向移动）侧向移动 2）翻转运动）翻转运动 4）左右摆动）左右摆动 (弯曲运动）弯曲运动）5）伸缩震荡运动）伸缩震荡运动生物膜的特性生物膜的特性伸伸伸伸缩缩缩缩震震震震荡荡荡荡运运运运动动动动5弯弯弯弯曲曲曲曲运运运运动动动动4旋旋旋旋转转转转运运运运动动动动3翻翻翻翻转转转转运运运运动动动动2侧侧侧侧向向向向移移移移动动动动膜脂的分子运动膜脂的分子运动生物膜的特性生物膜的特性 1 1）脂肪酸链的饱和程度：）脂肪酸链的饱和程度：）脂肪酸链的饱和程度：）脂肪酸链的饱和程度：不饱和程度不饱和程度不饱和程度不饱和程度 膜流动性膜流动性膜流动性膜流动性 3 3）胆固醇的影响：）胆固醇的影响：）胆固醇的影响：）胆固醇的影响：双向调节双向调节双向调节双向调节（2）影响膜脂流动性的因素）影响膜脂流动性的因素生物膜的特性生物膜的特性 2 2）脂肪酸链的长度：）脂肪酸链的长度：）脂肪酸链的长度：）脂肪酸链的长度：长链脂肪酸相变温度高，膜流动性降低。长链脂肪酸相变温度高，膜流动性降低。长链脂肪酸相变温度高，膜流动性降低。长链脂肪酸相变温度高，膜流动性降低。4 4）卵磷脂）卵磷脂）卵磷脂）卵磷脂/鞘磷脂比值：鞘磷脂比值：鞘磷脂比值：鞘磷脂比值：卵磷脂和鞘磷脂的比值卵磷脂和鞘磷脂的比值卵磷脂和鞘磷脂的比值卵磷脂和鞘磷脂的比值 膜流动性膜流动性膜流动性膜流动性 5 5）其它因素：）其它因素：）其它因素：）其它因素：温度、离子强度温度、离子强度温度、离子强度温度、离子强度 1 1）侧向运动）侧向运动）侧向运动）侧向运动（3）膜蛋白分子的运动）膜蛋白分子的运动 2 2）旋转运动）旋转运动）旋转运动）旋转运动生物膜的特性生物膜的特性（4）膜流动性的生理意义）膜流动性的生理意义l l 是保证正常功能的必要条件。是保证正常功能的必要条件。是保证正常功能的必要条件。是保证正常功能的必要条件。l l 膜流动性低于一定阈值时，酶活动和跨膜运输停止。膜流动性低于一定阈值时，酶活动和跨膜运输停止。膜流动性低于一定阈值时，酶活动和跨膜运输停止。膜流动性低于一定阈值时，酶活动和跨膜运输停止。l l 膜流动性过高，造成膜溶解。膜流动性过高，造成膜溶解。膜流动性过高，造成膜溶解。膜流动性过高，造成膜溶解。卵磷脂和鞘磷脂卵磷脂和鞘磷脂多分布在膜外层多分布在膜外层，磷脂酰乙醇胺、，磷脂酰乙醇胺、磷脂酰丝氨酸和磷脂酰肌醇磷脂酰丝氨酸和磷脂酰肌醇多分布在膜的内层多分布在膜的内层 2.生物膜的不对称性生物膜的不对称性(asymmetry)（1）膜质分布的不对称：）膜质分布的不对称：（2）膜蛋白分布的不对称）膜蛋白分布的不对称1）外在蛋白外在蛋白外在蛋白外在蛋白 ：多在膜的内表面。多在膜的内表面。2）镶嵌蛋白：镶嵌蛋白：镶嵌蛋白：镶嵌蛋白：内层多于外层。内层多于外层。3）跨膜蛋白：跨膜蛋白：跨膜蛋白：跨膜蛋白：有方向性。有方向性。亲水端长度不同亲水端长度不同 氨基酸种类顺序不同氨基酸种类顺序不同。意义：意义：膜结构的不对称性决定了膜膜结构的不对称性决定了膜功能的方向性功能的方向性.（3）膜糖类分布不对称）膜糖类分布不对称膜蛋白与膜脂膜蛋白与膜脂中中糖基糖基全部分全部分布在脂双层的布在脂双层的非胞质侧非胞质侧。生物膜的分子结构模型生物膜的分子结构模型生物膜的分子结构模型生物膜的分子结构模型三、三、生物膜的分子结构模型生物膜的分子结构模型一、片层结构模型一、片层结构模型(19351935年年年年Danielli-DavsonDanielli-Davson提出提出提出提出)19591959年年年年RobertsonRobertson 用超薄切片技术获得细胞膜照片，用超薄切片技术获得细胞膜照片，显示暗显示暗-明明-暗三层结构，暗三层结构，总厚约总厚约7.5nm。二、单位膜模型（二、单位膜模型（1959年年 Robertson 提出提出）生物膜的分子结构模型生物膜的分子结构模型1.流动的脂双分子层构成膜的连续主体。流动的脂双分子层构成膜的连续主体。即具有固体分即具有固体分子排列的有序性，又具有液体的流动性。子排列的有序性，又具有液体的流动性。2.蛋白分子以蛋白分子以以各种形式以各种形式镶嵌于脂双分子层中。镶嵌于脂双分子层中。3.3.膜脂和膜蛋白具有流动性和不对称性膜脂和膜蛋白具有流动性和不对称性膜脂和膜蛋白具有流动性和不对称性膜脂和膜蛋白具有流动性和不对称性.对液态镶嵌模型的评价对液态镶嵌模型的评价强调了强调了膜的流动性和不对称性、膜的流动性和不对称性、忽视了忽视了膜蛋白对脂质分子的控制作用和膜各部分流动的不均一性。膜蛋白对脂质分子的控制作用和膜各部分流动的不均一性。三、液态镶嵌模型（三、液态镶嵌模型（fluid mosaic model)生物膜的分子结构模型生物膜的分子结构模型生物膜的分子结构模型生物膜的分子结构模型（1972年年S.J.Singer-G.L.Nicolson 提出）提出）三、液态镶嵌模型（三、液态镶嵌模型（fluid mosaic model)生物膜的分子结构模型生物膜的分子结构模型生物膜的分子结构模型生物膜的分子结构模型生物膜的分子结构模型生物膜的分子结构模型生物膜的分子结构模型生物膜的分子结构模型四、脂筏结构模型四、脂筏结构模型 脂筏模型脂筏模型脂筏模型脂筏模型（lipid raftslipid rafts）：脂质双分子层不是一个完全）：脂质双分子层不是一个完全）：脂质双分子层不是一个完全）：脂质双分子层不是一个完全 均匀的二维流体，膜中富含胆固醇和鞘磷脂的均匀的二维流体，膜中富含胆固醇和鞘磷脂的均匀的二维流体，膜中富含胆固醇和鞘磷脂的均匀的二维流体，膜中富含胆固醇和鞘磷脂的 微区中聚集一些特定的蛋白质区。微区中聚集一些特定的蛋白质区。微区中聚集一些特定的蛋白质区。微区中聚集一些特定的蛋白质区。特点：特点：特点：特点：比膜的其他部分厚，更有秩序且较少流动性。比膜的其他部分厚，更有秩序且较少流动性。比膜的其他部分厚，更有秩序且较少流动性。比膜的其他部分厚，更有秩序且较少流动性。周围流动性较高。脂筏提供有利于蛋白质形成周围流动性较高。脂筏提供有利于蛋白质形成周围流动性较高。脂筏提供有利于蛋白质形成周围流动性较高。脂筏提供有利于蛋白质形成 有效构象的变构环境。有效构象的变构环境。有效构象的变构环境。有效构象的变构环境。功能：功能：参与信号转导、受体介导的内吞作用及胆固醇参与信号转导、受体介导的内吞作用及胆固醇 代谢运输等。代谢运输等。脂筏（脂筏（lipid rafts）模型）模型本章节重点本章节重点 1、掌握掌握细胞膜的化学组成。细胞膜的化学组成。2、掌握、掌握细胞膜的特性。细胞膜的特性。3、掌握、掌握细胞膜的分子结构模型。细胞膜的分子结构模型。第四章第四章 细胞膜与物质细胞膜与物质的跨膜运输的跨膜运输 齐齐哈尔医学院生物遗传教研室齐齐哈尔医学院生物遗传教研室 张淑玲张淑玲第二节第二节 小分子物质的跨膜转运小分子物质的跨膜转运一、主要方式：一、主要方式：1 1 1 1、被动运输、被动运输、被动运输、被动运输（passive transportpassive transport）：）：）：）：物质物质物质物质顺浓度梯度顺浓度梯度顺浓度梯度顺浓度梯度进出细胞，进出细胞，进出细胞，进出细胞，不消耗能量不消耗能量不消耗能量不消耗能量2 2、主动运输、主动运输、主动运输、主动运输（active transportactive transport）：）：）：）：物质物质物质物质逆浓度梯度逆浓度梯度逆浓度梯度逆浓度梯度进出细胞进出细胞进出细胞进出细胞，需要载体、消耗能量。需要载体、消耗能量。需要载体、消耗能量。需要载体、消耗能量。二、二、简单扩散（简单扩散（simple diffusion）3.3.运输对象：运输对象：运输对象：运输对象：疏水分子疏水分子-COCO2 2、OO2 2、苯等苯等苯等苯等。小的不带电的极性分子小的不带电的极性分子醇、尿素、醇、尿素、醇、尿素、醇、尿素、甘油甘油甘油甘油等。等。等。等。2.2.特点：特点：特点：特点：不消耗能量不消耗能量不消耗能量不消耗能量；不需要膜蛋白协助；不需要膜蛋白协助；不需要膜蛋白协助；不需要膜蛋白协助；运输速度取决于分子的大小和脂溶性。运输速度取决于分子的大小和脂溶性。运输速度取决于分子的大小和脂溶性。运输速度取决于分子的大小和脂溶性。1.概念：概念：概念：概念：指物质顺浓度梯度从高浓度一侧通过细胞膜向指物质顺浓度梯度从高浓度一侧通过细胞膜向 低浓度一侧移动的方式，不需消耗能量，低浓度一侧移动的方式，不需消耗能量，又称又称又称又称被动扩散被动扩散被动扩散被动扩散（passive diffusionpassive diffusion）。小分子物质的自由扩散小分子物质的自由扩散简单扩散简单扩散细细胞胞外外细细胞胞内内小分子物质细细胞胞膜膜肺泡与肺毛细血管之间的气体交换肺泡与肺毛细血管之间的气体交换三、膜转运蛋白介导的跨膜运输三、膜转运蛋白介导的跨膜运输膜转运蛋白分类：膜转运蛋白分类：载体蛋白（载体蛋白（载体蛋白（载体蛋白（carrier protein)carrier protein)通道蛋白通道蛋白通道蛋白通道蛋白 (channel protein)(channel protein)与特定物质结合改变构象使物质穿越与特定物质结合改变构象使物质穿越与特定物质结合改变构象使物质穿越与特定物质结合改变构象使物质穿越细胞膜。细胞膜。细胞膜。细胞膜。形成贯穿脂双层之间形成贯穿脂双层之间形成贯穿脂双层之间形成贯穿脂双层之间的通道。的通道。的通道。的通道。小分子物质的跨膜转运小分子物质的跨膜转运小分子物质的跨膜转运小分子物质的跨膜转运既介导既介导既介导既介导被动运输被动运输被动运输被动运输，也介导，也介导，也介导，也介导主动运输。主动运输。主动运输。主动运输。只只只只介导被动运输介导被动运输介导被动运输介导被动运输。1.1.通道蛋白转运离子的特性：通道蛋白转运离子的特性：通道蛋白转运离子的特性：通道蛋白转运离子的特性：物质的运输物质的运输物质的运输物质的运输速度快速度快速度快速度快。离子通道离子通道离子通道离子通道具有高度选择性具有高度选择性具有高度选择性具有高度选择性。大多数离子通道不持续开放，大多数离子通道不持续开放，大多数离子通道不持续开放，大多数离子通道不持续开放，受受受受“闸门闸门闸门闸门”控制。控制。控制。控制。为被动运输。为被动运输。为被动运输。为被动运输。（一）通道蛋白介导的跨膜运输（一）通道蛋白介导的跨膜运输小分子物质的跨膜转运小分子物质的跨膜转运小分子物质的跨膜转运小分子物质的跨膜转运2.2.离子通道的类型离子通道的类型离子通道的类型离子通道的类型 电压电压闸门通道闸门通道(voltage-gated channels)配体配体闸门通道闸门通道(ligand-gated channels）(3)(3)应力应力激活通道激活通道（一）通道蛋白介导的跨膜运输（一）通道蛋白介导的跨膜运输（二）载体蛋白介导的被动运输（二）载体蛋白介导的被动运输易化扩散易化扩散 2.运输对象：运输对象：葡萄糖、氨基酸葡萄糖、氨基酸葡萄糖、氨基酸葡萄糖、氨基酸及及及及细胞代谢物。细胞代谢物。细胞代谢物。细胞代谢物。小分子物质的跨膜转运小分子物质的跨膜转运小分子物质的跨膜转运小分子物质的跨膜转运 1.1.易化扩散易化扩散易化扩散易化扩散（facilitated diffusionfacilitated diffusion）：各种极性分子和无机离子通过各种极性分子和无机离子通过各种极性分子和无机离子通过各种极性分子和无机离子通过膜转运蛋白膜转运蛋白膜转运蛋白膜转运蛋白 顺浓度梯度顺浓度梯度顺浓度梯度顺浓度梯度 的跨膜转运过程。的跨膜转运过程。的跨膜转运过程。的跨膜转运过程。易化扩散易化扩散细细胞胞外外细细胞胞内内细细胞胞膜膜载体蛋白（二）载体蛋白介导的被动运输（二）载体蛋白介导的被动运输易化扩散易化扩散3.特点：特点：不消耗代谢能不消耗代谢能不消耗代谢能不消耗代谢能 需要载体蛋白的协助需要载体蛋白的协助需要载体蛋白的协助需要载体蛋白的协助 具有特异性具有特异性具有特异性具有特异性 具有饱和性具有饱和性具有饱和性具有饱和性 可被竞争性阻断剂阻断可被竞争性阻断剂阻断可被竞争性阻断剂阻断可被竞争性阻断剂阻断 4.运输方式运输方式 单向运输：单向运输：单向运输：单向运输：常见于小肠上皮细胞常见于小肠上皮细胞 协同运输：协同运输：协同运输：协同运输：常见于常见于Na+-Ca+，Na+-H+交换载体交换载体小分子物质的跨膜转运小分子物质的跨膜转运小分子物质的跨膜转运小分子物质的跨膜转运单向运输单向运输协同运输协同运输小分子物质的跨膜转运小分子物质的跨膜转运小分子物质的跨膜转运小分子物质的跨膜转运（二）载体蛋白介导的主动运输（二）载体蛋白介导的主动运输1.概念：概念：由载体蛋白介导由载体蛋白介导的的物质逆浓度梯度物质逆浓度梯度或化学或化学梯度进行跨膜转运的方式，梯度进行跨膜转运的方式，消耗能量消耗能量。主动运输主动运输载体蛋白能量注意载体构象的变化注意载体构象的变化细细胞胞外外细细胞胞内内细细胞胞膜膜小分子物质的跨膜转运小分子物质的跨膜转运小分子物质的跨膜转运小分子物质的跨膜转运 NaNa-K-K泵泵泵泵NaNa-K-K-ATP-ATP酶酶酶酶（三）载体蛋白介导的主动运输（三）载体蛋白介导的主动运输1 1 1 1.功能功能功能功能：泵入泵入泵入泵入K K K K+泵出泵出泵出泵出NaNaNaNa+，形成并保持膜内高钾，形成并保持膜内高钾，形成并保持膜内高钾，形成并保持膜内高钾 膜外高钠的分布。膜外高钠的分布。膜外高钠的分布。膜外高钠的分布。2 2.特性特性特性特性：运出运出运出运出3 3 NaNa+转入转入转入转入 2 2 KK+ATPNa+ATPADPNa+PPK+Na+K+PK+Na+-K+泵：泵：膜电位产生，维持膜电位产生，维持 渗透压平衡，保持细胞容积恒定。渗透压平衡，保持细胞容积恒定。细胞外间隙细胞外间隙细胞质细胞质水解水解1个个ATP，排出排出3个个Na+，摄入摄入2个个K+。Na-K泵泵Na-K-ATP酶酶构成构成：2个大亚基、个大亚基、2个小亚基组成个小亚基组成4聚体，分布于动物细胞质膜。聚体，分布于动物细胞质膜。Na-K泵泵Na-K-ATP酶酶 细胞内细胞内细胞内细胞内低钠低钠低钠低钠高钾是许多代谢反应的必要条件高钾是许多代谢反应的必要条件高钾是许多代谢反应的必要条件高钾是许多代谢反应的必要条件维持细胞的渗透性维持细胞的渗透性，保持细胞的体积保持细胞的体积.维持细胞的维持细胞的静息电位静息电位.钠泵的意义：钠泵的意义：钠泵的意义：钠泵的意义：NaNa-K-K泵泵泵泵NaNa-K-K-ATP-ATP酶酶酶酶小分子物质的跨膜转运小分子物质的跨膜转运小分子物质的跨膜转运小分子物质的跨膜转运CaCa2 2泵泵泵泵CaCa2 2-ATP-ATP酶酶酶酶作用：作用：作用：作用：维持细胞内较低的钙离子浓度。维持细胞内较低的钙离子浓度。维持细胞内较低的钙离子浓度。维持细胞内较低的钙离子浓度。（细胞内（细胞内（细胞内（细胞内CaCa2+2+浓度浓度浓度浓度1010-7-7 MM，细胞外，细胞外，细胞外，细胞外1010-3-3 MM）特性：特性：特性：特性：泵出泵出泵出泵出2 2个个个个CaCa2+2+/每每每每ATPATP 。位置：位置：位置：位置：肌浆网肌浆网肌浆网肌浆网小分子物质的跨膜转运小分子物质的跨膜转运小分子物质的跨膜转运小分子物质的跨膜转运Na-H+交换载体交换载体调节细胞内调节细胞内PHNaNa+H+小分子物质的跨膜转运小分子物质的跨膜转运小分子物质的跨膜转运小分子物质的跨膜转运小分子物质小分子物质逆浓度梯度转运逆浓度梯度转运需要需要消耗能量消耗能量需要膜上的需要膜上的特异性载体介导特异性载体介导小分子物质的跨膜转运小分子物质的跨膜转运小分子物质的跨膜转运小分子物质的跨膜转运（四）主动运输的特点（四）主动运输的特点小分子物质小分子物质跨膜运输跨膜运输被动运输被动运输简单扩散简单扩散主动运输主动运输易化扩散易化扩散通道蛋白介导的扩散通道蛋白介导的扩散Na-K泵泵Ca2+-pumpNa-H+交换载体交换载体小小 结结膜泡运输：膜泡运输：膜泡运输：膜泡运输：细胞与环境中的大分子和颗粒物质不细胞与环境中的大分子和颗粒物质不细胞与环境中的大分子和颗粒物质不细胞与环境中的大分子和颗粒物质不能直接进行跨膜运输，必须由膜包围形成小泡进能直接进行跨膜运输，必须由膜包围形成小泡进能直接进行跨膜运输，必须由膜包围形成小泡进能直接进行跨膜运输，必须由膜包围形成小泡进行运输。行运输。行运输。行运输。第三节第三节 大分子和颗粒物质的跨膜运输大分子和颗粒物质的跨膜运输 膜泡运输是膜泡运输是膜泡运输是膜泡运输是主动运输主动运输主动运输主动运输的形式之一，它的活动需要的形式之一，它的活动需要的形式之一，它的活动需要的形式之一，它的活动需要 消耗能量消耗能量消耗能量消耗能量。胞吞作用胞吞作用(endocytosis)胞吐作用胞吐作用(exocytosis)胞饮作用吞噬作用受体介导的胞吞作用膜泡运输的方式：膜泡运输的方式：大分子物质和颗粒性物质附着在细胞膜上，质膜内大分子物质和颗粒性物质附着在细胞膜上，质膜内陷包围物质形成小囊泡，小囊泡脱离细胞膜进入细胞。陷包围物质形成小囊泡，小囊泡脱离细胞膜进入细胞。一、一、胞吞作用胞吞作用(endocytosis)1.1.吞噬作用吞噬作用（phagocytosis）细胞内吞较大的固体颗粒物质的过程称为细胞内吞较大的固体颗粒物质的过程称为细胞内吞较大的固体颗粒物质的过程称为细胞内吞较大的固体颗粒物质的过程称为吞噬作用吞噬作用吞噬作用吞噬作用，形成的囊泡称为形成的囊泡称为形成的囊泡称为形成的囊泡称为吞噬体吞噬体吞噬体吞噬体。如细菌、细胞碎片等。如细菌、细胞碎片等。如细菌、细胞碎片等。如细菌、细胞碎片等。2.胞饮作用（胞饮作用（pinocytosis）细胞吞入液体或极小的颗粒物质的过程称为细胞吞入液体或极小的颗粒物质的过程称为细胞吞入液体或极小的颗粒物质的过程称为细胞吞入液体或极小的颗粒物质的过程称为胞胞胞胞饮作用饮作用饮作用饮作用，形成的囊泡称为，形成的囊泡称为，形成的囊泡称为，形成的囊泡称为吞饮体吞饮体吞饮体吞饮体。大分子物质大分子物质大分子物质大分子物质如低密度脂蛋白（如低密度脂蛋白（如低密度脂蛋白（如低密度脂蛋白（LDLLDL）进入细胞须与）进入细胞须与）进入细胞须与）进入细胞须与 膜上的膜上的膜上的膜上的特异性受体特异性受体特异性受体特异性受体（镶嵌蛋白质）（镶嵌蛋白质）（镶嵌蛋白质）（镶嵌蛋白质）识别并结合识别并结合识别并结合识别并结合，然，然，然，然后通过后通过后通过后通过膜内陷形成囊泡膜内陷形成囊泡膜内陷形成囊泡膜内陷形成囊泡而入胞。而入胞。而入胞。而入胞。3.受体介导的内吞作用受体介导的内吞作用 是特异的、高效的摄取细胞外大分子的方式。是特异的、高效的摄取细胞外大分子的方式。是特异的、高效的摄取细胞外大分子的方式。是特异的、高效的摄取细胞外大分子的方式。LDL颗粒颗粒LDL受体受体有被小窝有被小窝有被小泡有被小泡内吞内吞去被去被无被小泡无被小泡胞内体胞内体融融合合受体与大分子颗粒分开受体与大分子颗粒分开胞内体部分胞内体部分受体再循环受体再循环胞内体部分胞内体部分 初级溶酶体初级溶酶体融融合合吞吞噬噬溶溶酶酶体体笼笼蛋蛋白白的的结结构构笼蛋白的结构笼蛋白的结构 三腿蛋白复合物三腿蛋白复合物重链重链轻链轻链二、胞吐作用二、胞吐作用(exocytosis)包包包包含含含含大大大大分分分分子子子子物物物物质质质质的的的的小小小小囊囊囊囊泡泡泡泡从从从从细细细细胞胞胞胞内内内内部部部部移移移移至至至至细细细细胞胞胞胞表表表表面，与质膜融合，将物质排出细胞之外的过程。面，与质膜融合，将物质排出细胞之外的过程。面，与质膜融合，将物质排出细胞之外的过程。面，与质膜融合，将物质排出细胞之外的过程。胞吐作用吞噬作用胞饮作用吞噬体吞饮体1.为细胞的生命活动为细胞的生命活动提供相对稳定的内环境提供相对稳定的内环境提供相对稳定的内环境提供相对稳定的内环境；2.选择性选择性物质运输物质运输物质运输物质运输，代谢底物的输入与产物的排出；，代谢底物的输入与产物的排出；3.提供提供提供提供细胞识别细胞识别细胞识别细胞识别位点位点位点位点，完成细胞内外，完成细胞内外信息跨膜传递信息跨膜传递信息跨膜传递信息跨膜传递；4.提供提供酶结合位点酶结合位点酶结合位点酶结合位点，使酶促反应高效有序地进行；，使酶促反应高效有序地进行；5.介导介导介导介导细胞连接细胞连接细胞连接细胞连接 (细胞间、细胞与基质间）；细胞间、细胞与基质间）；6.参与形成具有不同功能的参与形成具有不同功能的细胞表面特化结构细胞表面特化结构细胞表面特化结构细胞表面特化结构。细胞膜的功能细胞膜的功能第四节第四节 细胞连接细胞连接 细胞连接细胞连接细胞连接细胞连接（cell junction)cell junction)：是细胞相互连接处局：是细胞相互连接处局：是细胞相互连接处局：是细胞相互连接处局 部质膜所形成的特化结构。部质膜所形成的特化结构。部质膜所形成的特化结构。部质膜所形成的特化结构。封闭连接封闭连接封闭连接封闭连接：将相邻细胞的质膜密切地连接在一起，从将相邻细胞的质膜密切地连接在一起，从而阻止溶液中的分子沿细胞间隙渗入。而阻止溶液中的分子沿细胞间隙渗入。锚定连接：锚定连接：锚定连接：锚定连接：通过骨架系统将细胞与相邻细胞与基质之通过骨架系统将细胞与相邻细胞与基质之间连接起来。间连接起来。通讯连接：通讯连接：通讯连接：通讯连接：动物细胞最常见的连接方式。动物细胞最常见的连接方式。细胞膜细胞膜 细胞间隙细胞间隙蛋白质索蛋白质索（嵴线）（嵴线）一、封闭连接一、封闭连接（紧密连接）（紧密连接）细胞连接细胞连接桥粒与半桥粒桥粒与半桥粒细细细细 胞胞胞胞 膜膜膜膜 细胞间隙细胞间隙细胞间隙细胞间隙桥粒蛋白桥粒蛋白桥粒蛋白桥粒蛋白中间纤维中间纤维中间纤维中间纤维盘状致密斑盘状致密斑盘状致密斑盘状致密斑二、锚定连接二、锚定连接桥粒与半桥粒：桥粒与半桥粒：桥粒与半桥粒：桥粒与半桥粒：它们似铆钉将它们似铆钉将它们似铆钉将它们似铆钉将相邻细胞或细胞与基质牢牢连相邻细胞或细胞与基质牢牢连相邻细胞或细胞与基质牢牢连相邻细胞或细胞与基质牢牢连接起来接起来接起来接起来,起支持，附着，抵抗外起支持，附着，抵抗外起支持，附着，抵抗外起支持，附着，抵抗外界压力与张力的作用。界压力与张力的作用。界压力与张力的作用。界压力与张力的作用。细胞连接细胞连接桥粒：桥粒：桥粒：桥粒：是细胞间连接起中心作用的结构，是两个细胞是细胞间连接起中心作用的结构，是两个细胞是细胞间连接起中心作用的结构，是两个细胞是细胞间连接起中心作用的结构，是两个细胞间扣状连接点，可使一组细胞形成一个功能单位。间扣状连接点，可使一组细胞形成一个功能单位。间扣状连接点，可使一组细胞形成一个功能单位。间扣状连接点，可使一组细胞形成一个功能单位。细胞膜细胞膜基底膜基底膜中间纤维中间纤维桥粒蛋白桥粒蛋白半桥粒：半桥粒：半桥粒：半桥粒：其形态与其形态与其形态与其形态与桥粒类似，但半桥桥粒类似，但半桥桥粒类似，但半桥桥粒类似，但半桥粒是细胞与其下方粒是细胞与其下方粒是细胞与其下方粒是细胞与其下方的基底膜相连。的基底膜相连。的基底膜相连。的基底膜相连。细胞连接细胞连接三、通讯连接三、通讯连接间隙连接间隙连接化学突触化学突触细胞膜细胞膜细胞间隙细胞间隙2-4nm连接子连接子个个间间隙隙连连接接单单位位9-10nm两两个个连连接接子子为为一一(间隙连接的间隙连接的基本单位基本单位)跨膜蛋白的跨膜蛋白的亚单位亚单位孔道直径孔道直径细胞连接细胞连接第五节细胞膜与疾病第五节细胞膜与疾病一、细胞膜与恶性肿瘤一、细胞膜与恶性肿瘤1、细胞外被的、细胞外被的糖链残缺不全，失去接触抑制。糖链残缺不全，失去接触抑制。2、某些、某些糖蛋白消失，糖蛋白消失，粘着力下降，粘着力下降，易转移。易转移。3、细胞、细胞连接异常，出现微绒毛、皱褶、变形足等。连接异常，出现微绒毛、皱褶、变形足等。4、膜的、膜的通透性增强。通透性增强。5、癌基因、癌基因表达产物增多。表达产物增多。6、多数癌细胞、多数癌细胞出现有氧酵解。出现有氧酵解。二、细胞膜与其他疾病二、细胞膜与其他疾病1、受体异常受体异常病：病：睾丸女性化、睾丸女性化、家族性高胆固醇血症家族性高胆固醇血症2、自身免疫性受体病：、自身免疫性受体病：甲状腺亢进甲状腺亢进 3、继发性受体病：、继发性受体病：肥胖性糖尿病。肥胖性糖尿病。4、葡萄糖载体蛋白异常疾病葡萄糖载体蛋白异常疾病:肾性糖尿肾性糖尿5、通道蛋白异常性疾病：、通道蛋白异常性疾病：囊性纤维化囊性纤维化细胞膜与疾病细胞膜与疾病本章重点本章重点一、细胞膜的化学组成、特征。一、细胞膜的化学组成、特征。三、细胞膜流动镶嵌模型的内容和特点。三、细胞膜流动镶嵌模型的内容和特点。四、物质跨膜运输的类型和特点。四、物质跨膜运输的类型和特点。五、细胞连接的类型和特点。五、细胞连接的类型和特点。二、相变、相变温度的概念。二、相变、相变温度的概念。物质跨膜运输的类型物质跨膜运输的类型小小分分子子被动运输被动运输简单扩散简单扩散易化扩散易化扩散单向扩散单向扩散协同扩散协同扩散蛋白介导蛋白介导载体蛋白载体蛋白通道蛋白通道蛋白持续开放持续开放不持续开放不持续开放电压闸门电压闸门配体闸门配体闸门应力激活应力激活主动运输主动运输Na KATPaseNaH 泵泵Ca 泵泵大大分分子子胞吞作用胞吞作用胞吐作用胞吐作用吞噬作用吞噬作用胞饮作用胞饮作用+2+