關(guān)于細胞膜及物質(zhì)的跨膜運輸?shù)?頁，共70頁，2023年，2月20日，星期五（cellmembrane)①使細胞具有相對獨立和穩(wěn)定的內(nèi)環(huán)境；②是細胞內(nèi)外物質(zhì)、信息、能量交換的“門戶”。細胞膜概念：是包圍在細胞質(zhì)外周的一層界膜，又稱質(zhì)膜（plasmamembrane).功能：第2頁，共70頁，2023年，2月20日，星期五除細胞膜外，真核細胞內(nèi)許多膜性細胞器的膜，如內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜、高爾基復(fù)合體膜、溶酶體膜、核膜等，稱為細胞內(nèi)膜。它們共同構(gòu)成真核細胞的內(nèi)膜系統(tǒng)。細胞內(nèi)膜（endomembrane）★概念：第3頁，共70頁，2023年，2月20日，星期五任何生物膜在電鏡下都呈現(xiàn)“暗—明—暗”三層結(jié)構(gòu)，故將這三層結(jié)構(gòu)稱為單位膜。生物膜細胞膜細胞內(nèi)膜線粒體膜生物膜(biomembrane）細胞膜細胞質(zhì)細胞膜、線粒體膜和細胞內(nèi)膜的總稱。第4頁，共70頁，2023年，2月20日，星期五一、生物膜的化學(xué)組成生物膜脂類、蛋白質(zhì)、糖類

水、無機鹽、金屬離子——主要成分—少量成分第一節(jié)生物膜的化學(xué)組成和分子結(jié)構(gòu)第5頁，共70頁，2023年，2月20日，星期五蛋白質(zhì)/脂類

:在不同種類生物膜中有所不同。

各種生物膜中蛋白質(zhì)與脂類的含量比膜的種類蛋白質(zhì)/脂類神經(jīng)髓鞘(軸突部分的細胞膜）血小板Hela細胞紅細胞膜線粒體內(nèi)膜0.230.71.51.5-43.2一般地說：功能多而復(fù)雜的膜，蛋白質(zhì)/脂類大；功能少而簡單的膜，蛋白質(zhì)/脂類小。第6頁，共70頁，2023年，2月20日，星期五(一)膜脂生物膜上的脂類統(tǒng)稱膜脂。膜脂磷脂糖脂膽固醇均為“雙親性分子”(★★)既有親水性一端，又有疏水性一端的分子。第7頁，共70頁，2023年，2月20日，星期五脂分子團脂雙分子層雙親性分子在水溶液中可形成兩種排列方式:第8頁，共70頁，2023年，2月20日，星期五水水脂質(zhì)體第9頁，共70頁，2023年，2月20日，星期五1、磷脂的類型第10頁，共70頁，2023年，2月20日，星期五鞘磷脂X

極性頭部（親水性）非極性尾部（疏水性）磷脂酰膽堿（卵磷脂）磷脂酰乙醇胺（腦磷脂）磷脂酰絲氨酸鞘胺醇★磷脂第11頁，共70頁，2023年，2月20日，星期五2、糖脂鞘胺醇糖脂分子半乳糖苷脂糖脂與鞘磷脂相似，只是頭部不同。常見糖脂：腦苷脂；神經(jīng)節(jié)苷脂第12頁，共70頁，2023年，2月20日，星期五3、膽固醇極性頭部固醇環(huán)結(jié)構(gòu)非極性尾部第13頁，共70頁，2023年，2月20日，星期五（二）膜蛋白內(nèi)在膜蛋白（70%～80%）外在膜蛋白（20%～30%）第14頁，共70頁，2023年，2月20日，星期五1、內(nèi)在膜蛋白※膜功能的承擔者；※雙親性分子，可以不同程度地嵌入脂雙分子層：（1）貫穿脂雙層，兩端露出膜內(nèi)外——跨膜蛋白

①單次穿膜②多次穿膜

內(nèi)在膜蛋白具有雙親性，其親水區(qū)域暴露在膜的一側(cè)或兩側(cè)表面與水相吸，它們的疏水區(qū)域嵌入膜內(nèi)，與脂類分子疏水尾部通過疏水鍵結(jié)合，不易分離提純。（2）一端嵌入膜層內(nèi)，另一端露出膜外——半嵌入蛋白第15頁，共70頁，2023年，2月20日，星期五2、外在膜蛋白

非雙親性分子；附在膜的內(nèi)外表面（主要在細胞膜的內(nèi)表面），與膜脂極性頭部或內(nèi)在膜蛋白的極性區(qū)域非共價地結(jié)合，易分離。第16頁，共70頁，2023年，2月20日，星期五單次穿膜：單條a-螺旋貫穿脂質(zhì)雙層。脂雙分子層非胞質(zhì)面胞質(zhì)面12345多次穿膜：數(shù)條a-螺旋幾次折返穿越脂質(zhì)雙層。非穿越性共價結(jié)合：不穿越脂質(zhì)雙層的全部，而與胞質(zhì)側(cè)單層脂質(zhì)的烴鏈結(jié)合。與磷脂酰肌醇結(jié)合：蛋白質(zhì)通過自己的一個寡糖鏈與磷脂酰肌醇（在非胞質(zhì)面的單層）共價結(jié)合。外在膜蛋白：跨膜蛋白12345內(nèi)在膜蛋白附在膜的內(nèi)外表面，非共價地結(jié)合在鑲嵌蛋白上。第17頁，共70頁，2023年，2月20日，星期五單糖或多聚糖+膜脂共價鍵糖脂單糖或多聚糖+膜蛋白糖蛋白共價鍵細胞內(nèi)（三）膜糖類脂雙層膜蛋白細胞外衣細胞外表的糖鏈與該細胞分泌出來的糖蛋白等粘附在一起，形成一層外被，稱細胞外衣或糖萼。細胞外衣（糖萼）第18頁，共70頁，2023年，2月20日，星期五二、生物膜的特性——流動性和不對稱性★★★第19頁，共70頁，2023年，2月20日，星期五（一）生物膜的流動性1、膜脂的流動性（1）側(cè)向移動（2）旋轉(zhuǎn)運動（3）左右擺動（4）翻轉(zhuǎn)運動★★膜脂的特性——液晶態(tài)固態(tài)液晶態(tài)液態(tài)相變相變溫度★膜脂分子的運動方式第20頁，共70頁，2023年，2月20日，星期五影響膜脂流動性的因素★1.脂肪酸鏈的飽和程度★2.脂肪酸鏈的長度

3.膽固醇的影響

4.卵磷脂/鞘磷脂的比例

5.其它因素飽和程度高，流動性小飽和程度低，流動性大鏈長，流動性小鏈短，流動性大調(diào)節(jié)膜的流動性此比例小，流動性小此比例大，流動性大環(huán)境溫度，內(nèi)在膜蛋白的含量第21頁，共70頁，2023年，2月20日，星期五2、膜蛋白的流動性膜蛋白分子的運動方式（1）側(cè)向移動（2）旋轉(zhuǎn)運動第22頁，共70頁，2023年，2月20日，星期五小鼠細胞人膜蛋白抗體+人膜蛋白（抗原）異核細胞小鼠膜蛋白抗體+熒光素人膜蛋白抗體+羅丹明小鼠膜蛋白抗體+小鼠膜蛋白（抗原）人細胞孵育（37℃，40分鐘）誘導(dǎo)融合膜蛋白(抗原）第23頁，共70頁，2023年，2月20日，星期五（二）生物膜的不對稱性1、膜脂分布的不對稱性

第三：糖脂全部分布在膜的非胞質(zhì)面。第一：磷脂

磷脂酰膽堿

和鞘磷脂多分布在細胞膜的外層（非胞質(zhì)面）磷脂酰乙醇胺

和磷脂酰絲氨酸多分布在細胞膜的內(nèi)層（胞質(zhì)面）∵磷脂酰絲氨酸帶有負電荷，∴細胞膜內(nèi)層負電荷多于外層。

第二：膽固醇因其與磷脂酰膽堿和鞘磷脂的親和力較大，故主要分布在細胞膜的外層。第24頁，共70頁，2023年，2月20日，星期五2、膜蛋白分布的不對稱性第一：

膜蛋白在脂雙分子層中的分布位置是不對稱的。（包括內(nèi)在及外在膜蛋白）第三：

糖蛋白的分布是不對稱的。

（均分布于細胞膜的外層，即膜的非胞質(zhì)面）第二：

膜蛋白顆粒在膜內(nèi)外兩層中的分布是不對稱的?！ぶ湍さ鞍追植嫉牟粚ΨQ性決定了膜內(nèi)外表面功能的不對稱性。（細胞膜內(nèi)層多于外層）第25頁，共70頁，2023年，2月20日，星期五三、生物膜的分子結(jié)構(gòu)模型

生物膜結(jié)構(gòu)描述的歷史回顧:1925年,Gorter和Grendell用丙酮抽提紅細胞膜中的脂類并在水和空氣界面上鋪展成單分子層,測量其所占面積相當于所用紅細胞膜總面積的兩倍,因而首次提出細胞膜是由連續(xù)的脂雙分子層組成的。迄今為止，關(guān)于膜的幾十種結(jié)構(gòu)模型都是建立在“脂雙分子層”這一基礎(chǔ)之上的。第26頁，共70頁，2023年，2月20日，星期五（一）片層結(jié)構(gòu)模型

1935年,Danielli和Davson,發(fā)現(xiàn)細胞膜的表面張力顯著低于油-水界面的表面張力,因此認為,細胞膜中除含有脂類外，還含有蛋白質(zhì),故提出了片層結(jié)構(gòu)模型.蛋白質(zhì)

脂雙分子層[夾層學(xué)說]（球狀）（球狀）（雙分子層）“蛋白質(zhì)---脂類---蛋白質(zhì)”三夾板結(jié)構(gòu)第27頁，共70頁，2023年，2月20日，星期五（二）單位膜模型蛋白質(zhì)：單層肽鏈——折疊結(jié)構(gòu)脂雙層細胞膜細胞質(zhì)

1959年,Robertson利用電子顯微鏡觀察，發(fā)現(xiàn)所有生物膜都呈“暗-明-暗”三層結(jié)構(gòu)，故而把“兩暗一明”的結(jié)構(gòu)模型稱為單位膜模型。暗明暗

此模型認為覆蓋在脂雙分子層內(nèi)外表面的是呈?-折疊的薄片狀蛋白質(zhì)，而非球狀蛋白質(zhì)。2.0nm

3.5nm2.0nm第28頁，共70頁，2023年，2月20日，星期五★★（三）液態(tài)鑲嵌模型1.流動的脂雙分子層構(gòu)成生物膜的連續(xù)主體。2.球形的膜蛋白以各種形式鑲嵌在脂雙分子層中或附著在膜表面。

脂雙分子層極性頭部疏水尾部內(nèi)在膜蛋白外在膜蛋白1972年，Singer和Nicolson總結(jié)提出，其主要論點是：評價：液態(tài)鑲嵌模型可以解釋膜中發(fā)生的很多現(xiàn)象，為人們普遍接受，但也有不足之處：如忽視了膜的各部分流動性的不均勻性，忽視了蛋白質(zhì)分子對脂分子流動性的限制作用。3.強調(diào)了膜的流動性和不對稱性。[流動鑲嵌模型]第29頁，共70頁，2023年，2月20日，星期五第30頁，共70頁，2023年，2月20日，星期五※膜的通透性——膜允許一定物質(zhì)穿越的性能。特點：具有選擇性第二節(jié)小分子物質(zhì)的跨膜運輸O2,CO2,N2尿素,H2O葡萄糖,蔗糖H+,Na+,

Ca2+第31頁，共70頁，2023年，2月20日，星期五★★膜對物質(zhì)分子的通透性取決于膜的結(jié)構(gòu)屬性及分子特性：①脂溶性越強的分子越容易穿膜；非極性物質(zhì)脂溶性強，易穿膜，如O2,CO2,N2；但H2O例外。②分子量越小越容易穿膜；③不帶電荷的分子容易穿膜，帶電荷的離子不能或很難穿膜。離子脂溶性弱，且?guī)в兴?，增大了它的有效體積。一、膜的選擇性通透和單純擴散第32頁，共70頁，2023年，2月20日，星期五高濃度低濃度脂雙分子層電化學(xué)梯度單純擴散:不需要消耗細胞代謝能，不依靠專一的膜蛋白分子而使物質(zhì)順濃度梯度從膜的一側(cè)轉(zhuǎn)運到另一側(cè)的運輸方式?！铩锏?3頁，共70頁，2023年，2月20日，星期五二、膜運輸?shù)鞍准捌浣閷?dǎo)的跨膜運輸★根據(jù)運輸機制不同，將膜運輸?shù)鞍追譃閮深悾孩佥d體蛋白：通過蛋白質(zhì)發(fā)生可逆的構(gòu)象變化進行物質(zhì)運輸；②通道蛋白：在蛋白質(zhì)中心形成一個親水性的通道，使特定溶質(zhì)穿越。第34頁，共70頁，2023年，2月20日，星期五被動運輸:被運輸?shù)奈镔|(zhì)借助于膜運輸?shù)鞍?，順著濃度梯度或電化學(xué)梯度穿越細胞膜，且不需要消耗細胞代謝能,這種運輸方式稱…。★★根據(jù)膜運輸?shù)鞍邹D(zhuǎn)運物質(zhì)方向不同，分為兩種運輸方式：主動運輸:被運輸?shù)奈镔|(zhì)借助于膜運輸?shù)鞍?，逆著濃度梯度或電化學(xué)梯度穿越細胞膜，且需要

消耗細胞代謝能,這種運輸方式稱…。載體蛋白既參與主動運輸又參與被動運輸，通道蛋白只參與被動運輸。第35頁，共70頁，2023年，2月20日，星期五(一)載體蛋白介導(dǎo)的運輸高濃度低濃度電化學(xué)梯度脂雙分子層載體蛋白易化擴散:凡借助于載體蛋白的幫助，不消耗代謝能，順濃度梯度轉(zhuǎn)運物質(zhì)的方式稱…。如葡萄糖、氨基酸等。1、載體蛋白介導(dǎo)的被動運輸★★易化擴散的速率在一定限度內(nèi)與物質(zhì)的濃度差成正比，當所有載體蛋白的結(jié)合部位全部被占據(jù)時，速率達最大并維持在此水平上。第36頁，共70頁，2023年，2月20日，星期五2、載體蛋白介導(dǎo)的主動運輸★★（1）鈉鉀泵(Na+-K+pump)——逆電化學(xué)梯度轉(zhuǎn)運Na+和K+①化學(xué)本質(zhì)：Na+-K+ATP酶§兼有載體蛋白和酶的雙重功能第37頁，共70頁，2023年，2月20日，星期五②化學(xué)組成：Na+-K+ATP酶大亞基：小亞基：跨膜蛋白，催化部位，內(nèi)側(cè)：Na+、ATP的結(jié)合部位外側(cè)：K+、烏本箭毒苷的結(jié)合部位膜外半嵌入的糖蛋白，作用不詳。第38頁，共70頁，2023年，2月20日，星期五大亞基小亞基細胞質(zhì)鉀濃度梯度[30倍]鈉濃度梯度[13倍]鉀離子鈉離子烏本箭毒苷K+與烏本箭毒苷結(jié)合部位Na+結(jié)合部位KNa++泵第39頁，共70頁，2023年，2月20日，星期五細胞內(nèi)濃度梯度[30倍]濃度梯度[13倍]大亞基大亞基小亞基Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+Na+Na+Na+PiNa+K+小亞基大亞基大亞基K+ATPADP+Pi鈉結(jié)合部位K+Pi大亞基大亞基小亞基鉀結(jié)合部位③運輸過程：Na+K+細胞外第40頁，共70頁，2023年，2月20日，星期五3NaNaPNaPP2KPKK

(1)3個Na+在膜內(nèi)側(cè)結(jié)合到Na+結(jié)合位點,促進ATP分子的水解;(2)泵磷酸化，導(dǎo)致蛋白構(gòu)型改變;(3)Na+結(jié)合部位轉(zhuǎn)向膜外,Na+釋放到膜外，同時K+結(jié)合位點朝向細胞表面；(4)2個K+與其結(jié)合位點結(jié)合后,刺激泵脫磷酸化,并導(dǎo)致蛋白的構(gòu)型再次變化，K+結(jié)合位點朝向胞質(zhì)面;(5)泵與K+親和力下降,釋放K+,蛋白復(fù)構(gòu)，并與Na+親和力上升,開始下一輪運輸過程。第41頁，共70頁，2023年，2月20日，星期五第42頁，共70頁，2023年，2月20日，星期五④工作效率1個ATP酶分子每秒鐘水解100個ATP分子；每水解1分子ATP所釋放的能量可泵出3個Na+，同時泵入2個K+。⑤生理意義A、維持細胞內(nèi)外鈉、鉀離子的濃度梯度；B、維持膜電位；C、調(diào)節(jié)細胞內(nèi)外滲透壓；D、為細胞主動運輸葡萄糖、氨基酸提供驅(qū)動力。第43頁，共70頁，2023年，2月20日，星期五（2）鈉離子濃度梯度驅(qū)動的葡萄糖主動運輸協(xié)同運輸一種物質(zhì)的運輸依賴第二種物質(zhì)同時運輸。同向協(xié)同運輸逆向協(xié)同運輸（√）第44頁，共70頁，2023年，2月20日，星期五★鈉離子濃度梯度驅(qū)動的葡萄糖主動運輸并不直接利用ATP，而是由鈉鉀泵產(chǎn)生的膜外高鈉離子濃度驅(qū)動的。∴此運輸過程由兩種載體蛋白協(xié)同完成：②葡萄糖特異性載體蛋白①鈉鉀泵——將Na+泵出細胞，造成胞內(nèi)外的Na+濃度梯度?！肗a+勢能驅(qū)動，結(jié)合葡萄糖，使之與Na+相伴進入細胞。第45頁，共70頁，2023年，2月20日，星期五第46頁，共70頁，2023年，2月20日，星期五（二）通道蛋白介導(dǎo)的運輸離子通道蛋白的特點：運輸速度快；特異性強；間斷開放，由閘門控制；順電化學(xué)梯度轉(zhuǎn)運物質(zhì)。離子通道蛋白的類型：電壓閘門離子通道配體閘門離子通道第47頁，共70頁，2023年，2月20日，星期五高濃度低濃度電化學(xué)梯度通道蛋白配體配體閘門離子通道第48頁，共70頁，2023年，2月20日，星期五鉀電位門通道第49頁，共70頁，2023年，2月20日，星期五膜泡運輸內(nèi)吞作用外吐作用吞飲作用吞噬作用受體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用膜泡運輸:大分子及顆粒物質(zhì)并不直接穿越細胞膜,而是通過一系列膜囊泡的形成和融合來完成物質(zhì)轉(zhuǎn)運的，所以稱為…。(此過程耗能）(endocytosis)(exocytosis)★★第三節(jié)大分子和顆粒物質(zhì)的膜泡運輸?shù)?0頁，共70頁，2023年，2月20日，星期五外吐作用吞噬作用吞飲作用吞噬體吞飲體第51頁，共70頁，2023年，2月20日，星期五一、內(nèi)吞作用細胞表面發(fā)生內(nèi)陷，由細胞膜將胞外大分子或顆粒物質(zhì)包圍成膜泡，脫離細胞膜進入細胞內(nèi)的運輸過程。根據(jù)吞入物質(zhì)的狀態(tài)、大小及特異程度的不同，分為三種：吞噬作用；吞飲作用；受體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用。（一）吞噬作用※是指細胞內(nèi)吞較大的固體顆粒或分子復(fù)合物的過程，如細菌、細胞碎片、無機塵粒等?！淌勺饔眯纬傻哪遗莘Q吞噬體。定義：分類：※是原生動物獲取營養(yǎng)的重要方式※在高等動物和人類是機體免疫系統(tǒng)的重要功能。第52頁，共70頁，2023年，2月20日，星期五（二）吞飲作用※是指細胞內(nèi)吞液體或小溶質(zhì)分子的活動?！田嬓纬傻哪遗莘Q吞飲體?！蠖鄶?shù)細胞具有吞飲作用?！铩铮ㄈ┦荏w介導(dǎo)的內(nèi)吞作用定義：大分子的內(nèi)吞除了一般進行的非選擇性吞飲作用外，往往首先與質(zhì)膜上的受體特異性結(jié)合，然后內(nèi)陷成有被小窩，繼之形成有被小泡，這種內(nèi)吞方式稱…。A.特異性強，可大大提高內(nèi)吞效率；B.內(nèi)吞過程中形成一類特殊的膜囊泡——有被小泡。特點：實例：細胞對膽固醇的攝取第53頁，共70頁，2023年，2月20日，星期五第54頁，共70頁，2023年，2月20日，星期五衣被的組成與結(jié)構(gòu)：組成：網(wǎng)格蛋白（√）；短肽結(jié)構(gòu)：網(wǎng)格蛋白分子3×＋短肽鏈3×三腿蛋白復(fù)合物五角形或六角形網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)（衣被）重鏈輕鏈鉤狀：裝配結(jié)合部位裝配的中間物（重鏈）（輕鏈）三腿蛋白復(fù)合物第55頁，共70頁，2023年，2月20日，星期五轉(zhuǎn)運小泡的形成第56頁，共70頁，2023年，2月20日，星期五LDL顆粒（低密度脂蛋白）LDL受體有被小窩有被小泡內(nèi)吞

去被無被小泡胞內(nèi)體融合受體與LDL顆粒分開含受體部分受體再循環(huán)含LDL顆粒部分

內(nèi)體性溶酶體融合吞噬性溶酶體游離膽固醇釋出第57頁，共70頁，2023年，2月20日，星期五第58頁，共70頁，2023年，2月20日，星期五二、外吐作用定義：細胞內(nèi)某些物質(zhì)由膜包圍成小泡從細胞內(nèi)部逐步移到質(zhì)膜下方，與質(zhì)膜融合，把物質(zhì)排到細胞外的運輸過程。第59頁，共70頁，2023年，2月20日，星期五外吐作用有兩種形式第60頁，共70頁，2023年，2月20日，星期五兩種形式：以分泌蛋白為例，其外吐作用有兩種形式固有分泌核糖體內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔轉(zhuǎn)運囊泡高爾基復(fù)合體分泌囊泡細胞膜胞外核糖體內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔轉(zhuǎn)運囊泡高爾基復(fù)合體分泌囊泡細胞膜胞外胞外信號受調(diào)分泌①②第61頁，共70頁，2023年，2月20日，星期五三、質(zhì)膜循環(huán)定義：在細胞的內(nèi)吞與外吐過程中，質(zhì)膜與細胞內(nèi)膜之間不斷地進行著移位、融合或重組，并處于一種動態(tài)平衡中，這一現(xiàn)象稱…?！锏?2頁，共70頁，2023年，2月20日，星期五第四節(jié)質(zhì)膜的特化結(jié)構(gòu)與功能一、細胞側(cè)面的特化結(jié)構(gòu)——細胞連接定義：是指相鄰細胞接觸區(qū)域局部特化所形成的連接結(jié)構(gòu)，其作用在于加強細胞間的機械聯(lián)系，對于維持組織結(jié)構(gòu)的完整性，協(xié)調(diào)細胞功能有重要意義。分類：緊密連接橋粒連接縫隙連接細胞連接★第63頁，共70頁，2023年，2月20