[细胞生物学]细胞膜

第三章细胞膜与细胞 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面一、生物膜的化学组成和分子结构二、小分子物质的跨膜运输三、大分子和颗粒物质的跨膜运输四、质膜的特化结构和功能细胞膜的分子组成与分子结构一、细胞膜的化学组成二、细胞膜的特性三、细胞膜的结构模型细胞膜的化学组成组成膜脂膜蛋白膜糖类磷脂（phospholipid）胆固醇（cholesterol）构成膜主体糖脂（glycolipid）膜的流动性(fluidity)两个特性膜的不对称性(asymmetry)生物膜的特性（一）片层结构模型(lamellastructuremodel)细胞膜是蛋白质-磷脂-蛋白质三层夹板式结构。细胞膜的结构模型（二）单位膜模型（unitmembranemodel）细胞膜都呈现清晰的两暗夹一明的三层结构。（三）流动镶嵌模型（fluidmosaicmode）流动的脂类双分子层构成了细胞膜的连续主体，蛋白质分子无规则地分散在脂类的海洋中。强调了膜的流动性及不对称性，较好解释了生物膜的功能特点。（四）脂筏模型（lipidraftmodel）生物膜上胆固醇和鞘磷脂富集而形成有序脂相，如同脂筏一样载着各种蛋白，是一种动态结构。第二节细胞膜与细胞内外物质转运本节重点1.物质跨膜运输的各个相关概念2.掌握物质跨膜运输的类型，特点代谢废物细胞内容物有害分子、微生物等营养成分营养物质分子选择通透膜内外物质的运输膜内外物质的运输小分子运输大分子运输被动运输主动运输胞吐作用胞吞作用穿膜运输膜泡运输小分子物质的跨膜运输帮助扩散被动运输主动运输（一）被动运输（passivetransport）是指物质顺浓度梯度，由浓度高的一侧通过膜运输到浓度低的一侧的穿膜扩散，不消耗代谢能的运输方式。被动运输单纯扩散通道扩散载体扩散｝转运蛋白不同1.单纯扩散（simplediffusion）帮助扩散被动运输主动运输1.单纯扩散（simplediffusion）一些物质不需要膜蛋白的帮助，能顺浓度梯度自由扩散，通过膜的脂双层，如苯、醇、类固醇类激素以及O2、N2等就是通过这种方式。双层膜对不同分子的相对透性气体疏水分子小极性分子大极性分子带电分子或离子疏水(脂溶性)的小分子不带电的极性小分子自由通透：强单纯扩散的特点不需要膜蛋白的帮助不消耗ATP细胞膜两侧有一定的浓度差（一）被动运输（passivetransport）被动运输单纯扩散通道扩散载体扩散膜转运蛋白（transportprotein）：是指细胞膜上负责转运不能通过单纯扩散穿膜的物质的蛋白质。如负责转运各种离子、葡萄糖、氨基酸及各种代谢产物的载体蛋白和通道蛋白。通道蛋白（channelprotein）：在膜形成亲水孔道，贯穿脂双层，介导特定离子转运。载体蛋白（carrierprotein）：与特定溶质分子结合，通过构象改变进行物质转运。（二）通道扩散（channeldiffusion）帮助扩散被动运输主动运输通道扩散通道蛋白介导适当大小及带电荷的物质穿越细胞膜。水通道(waterchannel)闸门通道(gatedchannel)电压闸门通道（voltage-gatedchannel）配体闸门通道（ligand-gatedchannel）channel水通道(waterchannels)1991年PeterAgre发现第一个水通道蛋白CHIP28,他将CHIP28的mRNA注入非洲爪蟾的卵母细胞中，在低渗溶液中，卵母细胞迅速膨胀，5分钟内破裂。目前在人类细胞中已发现的此类蛋白至少有11种，被命名为水通道蛋白(Aquaporin，AQP)。水的跨膜运输1.穿越膜质双分子层简单扩散2.水通道介导转运2003年，美国科学家彼得·阿格雷和罗德里克·麦金农，分别因对细胞膜水通道，离子通道结构和机理研究而获诺贝尔化学奖。PeterAgreRoderickMacKinnon闸门通道(gatedchannel):绝大多数跨膜通道蛋白具有闸门作用，仅在特定刺激发生反应的瞬间打开称闸门通道。电压闸门通道（voltage-gatedchannel）:膜电位发生变化可刺激闸门开放的闸门通道。配体闸门通道（ligand-gatedchannel）:细胞内外的配体与细胞表面的受体结合，引起通道蛋白构象改变使闸门开放称为配体闸门通道。通道蛋白配体高浓度低浓度通道在神经元与肌细胞的冲动传递过程中起重要作用。Eg:含羞草的闭叶反应，草履虫的快速转向运动，内耳听觉的感应。通道蛋白转运的主要特性运输的速度快是载体蛋白效率的1000倍。不耗能即通道均属被动运输。不是持续开放的有“闸门”控制,在受到膜电位或化学信号刺激后短暂开放。单纯扩散不需要膜蛋白的帮助不消耗ATP靠膜两侧保持一定的浓度差运输物质。通道扩散需要通道蛋白的帮助（三）载体扩散载体扩散借助于细胞膜上载体蛋白的构象变化而顺浓度梯度的物质运输方式。载体蛋白(carrierprotein)：一类跨膜蛋白，与特定物质结合，可通过自身构象的改变使物质穿越细胞膜。载体蛋白介导的被动运输载体蛋白在胞外结合葡萄糖分子→构象变化→结合位点转至胞内侧→释放葡萄糖分子→构象恢复。载体蛋白介导运输的特点（1）载体蛋白具有高度的特异性。（2）通过载体易位 机制 综治信访维稳工作机制反恐怖工作机制企业员工晋升机制公司员工晋升机制员工晋升机制图 转运,不耗能。（3）载体蛋白的饱和性。单纯扩散不需要膜蛋白的帮助不消耗ATP靠膜两侧保持一定的浓度差运输物质。载体扩散需要载体蛋白的帮助小分子物质的跨膜运输帮助扩散被动运输主动运输主动运输（activetransport）在载体蛋白的帮助下，细胞膜利用能量来驱动物质的逆浓度梯度方向的运输方式离子泵（ionpump）伴随运输（co-transport）离子泵具有载体和酶的双重作用，具有专一性，如钠钾泵、钙泵、质子泵等。能量来源：ATP离子泵Na+-K+泵：（Na+-K+-ATP酶）Na+-K+pump,Na+-K+ATPase细胞质Na+Na+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+小亚基大亚基大亚基ATPADP+Pi钾浓度梯度[30倍]钠浓度梯度[13倍]小亚基大亚基大亚基小亚基大亚基大亚基Pi钠结合部位钾结合部位Na+Na+Na+Na+K+++Mg+PiPiK+K+K+大亚基小亚基大亚基大亚基小亚基大亚基大亚基每消耗1分子ATP，泵出3个Na+，泵入2个K+一般动物细胞要消耗1/3总ATP来维持细胞内低Na+，高K+的离子环境，以维持细胞正常的生命活动结构:由大、小两个亚基组成大亚基为一多次穿膜跨膜蛋白大亚基的胞质胞质侧有一个ATP结合位点和三个Na+结合位点在膜的外侧面大亚基上有2个K+结合位点和1个ouabain(乌本苷，能抑制ATP酶)结合位点；小亚基为一糖蛋白，其作用仍不甚清楚Na+-K+泵：（Na+-K+-ATP酶）Na+-K+pump,Na+-K+ATPaseNa＋－K＋泵运输Na＋、K＋的意义:直接效应—维持胞内低钠高钾的离子梯度。间接效应——调节细胞容积，维持胞内外渗透压平衡。用乌本苷处理细胞，细胞很快涨破。产生的Na＋浓度差是某些物质如葡萄糖和一些氨基酸运输的电化学势能保障。胞内高浓度K＋为蛋白质合成及糖酵解所需的重要酶活动提供了重要条件。参与形成膜电位。Ca2+泵：（Ca2+-ATP酶）Ca2+pump,Ca2+ATPase肌浆网Ca2+细胞质Ca2+（肌细胞收缩）Ca2+从细胞质泵入肌浆网（肌细胞舒张）激活Ca2+-ATP酶顺浓度差释放到肌细胞质结构：分子量为10万的跨膜蛋白工作过程：水解一分子ATP运转两个Ca2+，反向运转一个Mg2+意义：1、维持细胞内低Ca状态2、调节肌细胞的收缩与舒张位置：细胞膜（植物细胞、真菌及细菌）和细胞器的膜意义：1、参与ADP合成ATP（线粒体，叶绿体）2、维持高酸性环境（溶酶体、胃内及植物液泡）3、维持细胞质内恒定的PH7.0值H+-ATP酶（质子泵）2.离子梯度驱动的主动运输——伴随运输主动运输（activetransport）1.离子泵载体蛋白介导的协同运输①协同运输：一种物质的运输依赖于第二种物质的同时运输。②分类：协同运输根据物质运输的方向又分为：同向协同运输：两种伴物质运输方向相同。逆向协同运输：两种伴随物质运输方向相反。单运输：与协同运输相对，单一运输一种物质。单向运转同向运转逆向运转协同运输单运输同向协同运输逆向协同运输伴随运输是与离子梯度相偶联的主动运输过程，具体地讲，这种过程是由膜上的Na+-K+泵和特异性的载体蛋白共同协作完成的。分类：同向运输、逆向运输。协同运输举例例1.Na+驱动葡萄糖的同向协同运输（离子梯度驱动的主动运输）细胞外Na+浓度↑---→膜内外电化学梯度↑→Na+载体扩散→细胞内----→葡萄糖同时入胞→Na+、葡萄糖与载体蛋白脱离→Na+被泵出细胞外→葡萄糖在细胞底部载体扩散到细胞外液中。Na+势能小肠上皮细胞转运葡萄糖入血2个钠离子，运输一分子葡萄糖例2：逆向协同运输(离子梯度驱动的对向运输)如动物细胞的Na+-H+对向运输。质膜上有Na+-H+交换载体，Na+进入驱动H+流出，清除代谢产生的过多的H+，调节细胞内的pH值。Na+-H+对向运输小分子物质的跨膜运输帮助扩散被动运输主动运输膜内外物质的运输膜内外物质的运输小分子运输大分子运输被动运输主动运输胞吐作用胞吞作用穿膜运输膜泡运输总结小分子物质的运输形式：⒈单纯扩散----被动运输⒉膜蛋白介导的运输：①载体蛋白主动运输被动运输(载体扩散):葡萄糖载体蛋白②通道蛋白：全部被动。闸门通道：配体闸门通道，电压闸门通道离子泵：ATP供能协同运输(离子梯度驱动的主动运输)：电位势能Na+-K+-ATP酶Ca2+-ATP酶H+-ATP酶葡萄糖-Na+Na+-Ca2+Na+-H+名词被动运输单纯扩散配体/电压闸门通道载体扩散主动运输伴随运输复习题1.小肠上皮细胞转运葡萄糖入血的方式？2.简述Na+-K+-ATP酶的工作原理。一、生物膜的化学组成和分子结构二、小分子物质的跨膜运输三、大分子和颗粒物质的跨膜运输四、质膜的特化结构合功能大分子和颗粒物质的跨膜运输膜泡运输（membrane-vesicletransport）：大分子和颗粒物质在细胞内的转运是由膜包围形成小泡进行运输。膜泡运输特点：①伴随着膜的运动，主要是膜本身结构的融合、重组和移位。②与主动运输一样，也需要能量的供应。胞吞作用(endocytosis)胞吐作用(exocytosis)膜泡运输：胞吞作用和胞吐作用外吐作用吞噬作用吞噬体phagosome胞饮作用吞饮体pinosome膜泡运输外吐作用吞噬作用胞饮作用内吞和外吐的过程(1)膜泡形成：大分子物质包裹在膜泡内，不与其它大分子或细胞器相混杂。(2)膜融合：膜泡与特定部位的膜(靶膜)相接触并融合。(3)膜循环：内吞：质膜面积减小；外吐：质膜面积增大。一、内吞作用(endocytosis)1．概念：细胞通过质膜的变形运动将细胞外物质转运入细胞内的过程。2．类型：根据内吞泡大小和内容不同，吞噬作用(phagocytosis)吞饮作用(pinocytosis)受体介导的内吞作用(receptor-mediatedendocytosis)分三类（一）吞噬作用1.吞噬作用：摄入颗粒物质的过程，吞噬泡φ＞1μm。2.吞噬作用由吞噬细胞完成。3.吞噬作用的触发：被吞噬物与吞噬细胞表面结合，激活细胞表面受体，触发吞噬活动。吞入较大的固体颗粒和大分子复合物形成吞噬体或吞噬泡>250nm吞噬作用(phagocytosis)“专职”的吞噬细胞巨噬细胞正在吞噬衰老的红细胞胞饮作用(pinocytosis)液体或小分子物质形成胞饮体<150nm见于上皮、成纤维、毛细血管内皮、巨噬等多种细胞（三）受体介导的内吞作用的过程1．概念：受体介导的内吞作用是细胞特异地摄取细胞外蛋白或其他化合物的过程。膜上有相应受体配体与受体特异性结合触发内吞过程在质膜的特化区域进行产生有被小窝和有被小泡2．特点