1、第四章 細(xì)胞膜,第一節(jié) 細(xì)胞膜的化學(xué)組成 與分子結(jié)構(gòu)模型 第二節(jié) 膜的特性 第三節(jié) 細(xì)胞膜的物質(zhì)運(yùn)輸 第四節(jié)細(xì)胞表面及其特化結(jié)構(gòu) 第五節(jié) 細(xì)胞膜與疾病,第三節(jié),細(xì)胞膜的物質(zhì)運(yùn)輸功能,一、細(xì)胞膜的物質(zhì)運(yùn)輸,細(xì)胞為什么需要進(jìn)行物質(zhì)運(yùn)輸？ 細(xì)胞是通過什么與外界環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)交換的？ 細(xì)胞膜對(duì)任何物質(zhì)都是通透的嗎？,人工合成脂雙層對(duì)不同分子的相對(duì)通透性,物質(zhì)運(yùn)輸方式的兩種類型,（一）小分子物質(zhì)和離子的跨膜運(yùn)輸,（二）大分子和顆粒物質(zhì)的膜泡轉(zhuǎn)運(yùn),（一）小分子物質(zhì)和離子的跨膜運(yùn)輸,被動(dòng)運(yùn)輸 （passive transport),主動(dòng)運(yùn)輸 (active transport),被動(dòng)運(yùn)輸（passive tr

2、ansport),協(xié)助擴(kuò)散(facilitated diffusion）,不需要消耗細(xì)胞代謝的能量，而將物質(zhì)從濃度高的一側(cè)經(jīng)細(xì)胞膜轉(zhuǎn)運(yùn)至濃度低的一側(cè)。,簡(jiǎn)單擴(kuò)散(simple diffusion),高濃度,低濃度,簡(jiǎn)單擴(kuò)散(simple diffusion),脂質(zhì)雙分子層,電化學(xué)梯度,不需要消耗能量和不依靠專一膜蛋白而使物質(zhì)順濃度梯度從膜的一側(cè)轉(zhuǎn)運(yùn)到另一側(cè)的運(yùn)輸方式。,協(xié)助擴(kuò)散（facilitated diffusion）,介導(dǎo)物質(zhì)運(yùn)輸?shù)牡鞍追Q膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（membrane transport protein）,又稱易化擴(kuò)散，是指一下非脂溶性或親水性分子，如葡萄糖、氨基酸和各種離子等，借助細(xì)胞膜

3、上的特殊膜蛋白的介導(dǎo)，順濃度梯度進(jìn)行的、不消耗能量的物質(zhì)運(yùn)輸方式。,通道蛋白（channel protein）,載體蛋白（carrier protein）,載體蛋白介導(dǎo)的協(xié)助擴(kuò)散,通過載體蛋白與特定物質(zhì)相結(jié)合，發(fā)生可逆性構(gòu)象變化，順濃度梯度進(jìn)行物質(zhì)運(yùn)輸。,載體蛋白的單運(yùn)輸、共運(yùn)輸和對(duì)向運(yùn)輸,共運(yùn)輸,對(duì)向運(yùn)輸,載體蛋白介導(dǎo)的擴(kuò)散與簡(jiǎn)單擴(kuò)散的區(qū)別,通道蛋白介導(dǎo)的協(xié)助擴(kuò)散,通過通道蛋白形成貫穿細(xì)胞膜的親水性通道來完成物質(zhì)的順濃度梯度運(yùn)輸；運(yùn)輸?shù)膶?duì)象僅限于離子；運(yùn)輸速率很高。,閘門式通道與非閘門式通道,配體閘門通道 （ligand gated channel),電壓閘門通道 （voltage gate

4、d channel),離子閘門通道 （ion gated channel),閘門式通道的不同類型,電壓閘門通道,神經(jīng)肌肉接頭處的閘門通道,神經(jīng)肌肉接頭處的閘門通道的依次開放,主動(dòng)運(yùn)輸（active transport）,是指借助于鑲嵌在細(xì)胞膜上專一性很強(qiáng)的載體蛋白，通過消耗代謝能量，將物質(zhì)從低濃度處向高濃度處的運(yùn)輸方式。,常見的主動(dòng)運(yùn)輸形式,離子梯度驅(qū)動(dòng)的主動(dòng)運(yùn)輸,Na+-K+泵(Na+-K+ pump),Ca 2+泵(Ca 2+ pump),Na+-K+泵(Na+-K+ pump),Na+-K+泵的抑制劑,Na+-K+泵的結(jié)構(gòu),Na+-K+泵的工作機(jī)制,Na+-K+泵的功能,Na+-K+泵的

5、結(jié)構(gòu),小亞基：糖蛋白，其作用機(jī)制不詳。,大亞基：跨膜蛋白，實(shí)際上是Na+-K+ATP酶，具有載體和酶的雙重作用。,ATP,ADP,激發(fā)酶活性,構(gòu)象改變,構(gòu)象改變,去磷酸化,構(gòu)象改變,Na+-K+泵的工作機(jī)制,Na+-K+泵的工作機(jī)制,幾種細(xì)胞與其間質(zhì)的Na+、 K+的濃度（mmol/L）,Na+-K+泵的功能：形成Na+-K+離子濃度梯度,Na+-K+離子濃度梯度的作用,調(diào)節(jié)滲透壓 物質(zhì)吸收(Na+的勢(shì)能可進(jìn)行葡萄糖、氨基酸等的偶聯(lián)運(yùn)輸) 細(xì)胞正常代謝的必要條件（ 細(xì)胞內(nèi)高K+是核糖體合成蛋白質(zhì)和糖酵解重要酶活動(dòng)的必要條件 ） 保持膜電位,Na+-K+泵的抑制劑,Na+-K+泵在神經(jīng)細(xì)胞和肌肉

6、細(xì)胞中特別活躍，這種泵對(duì)強(qiáng)心苷類化合物特別敏感，其外端可與烏本苷或毛地黃苷結(jié)合，導(dǎo)致酶活性受到抑制。酶受到抑制時(shí)，失去維持離子的生理濃度的功能，引起細(xì)胞膨脹，甚至破裂。,Ca 2+泵的結(jié)構(gòu)及工作機(jī)制,維持細(xì)胞膜兩側(cè)的Ca 2+濃度差，當(dāng)外界信號(hào)作用于細(xì)胞膜時(shí)，可使Ca 2+順濃度梯度進(jìn)入細(xì)胞，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的跨膜傳遞； 維持肌漿網(wǎng)兩側(cè)的Ca 2+濃度差，當(dāng)神經(jīng)興奮傳到肌漿網(wǎng)時(shí)，Ca 2+從肌漿網(wǎng)中釋放，引起肌纖維收縮，隨后又將Ca 2+從細(xì)胞質(zhì)泵入肌漿網(wǎng)，肌纖維重新舒張。,Ca 2+泵的功能,離子梯度驅(qū)動(dòng)的主動(dòng)運(yùn)輸,運(yùn)輸動(dòng)力不是直接來自ATP，而是由貯存于離子梯度中的能量驅(qū)動(dòng)的。,小分子物質(zhì)和離子的

7、跨膜運(yùn)輸小結(jié),腸上皮細(xì)胞的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白不對(duì)稱分布造成葡萄糖從腸腔到血液的跨細(xì)胞膜轉(zhuǎn)運(yùn),（二）大分子和顆粒物質(zhì)的膜泡轉(zhuǎn)運(yùn),胞吞作用,胞吐作用,膜泡轉(zhuǎn)運(yùn)：大分子及顆粒物質(zhì)并不直接穿過細(xì)胞膜，而是通過一系列膜囊泡形成和融合來完成的轉(zhuǎn)運(yùn)過程。,胞吞作用,胞吞作用的三種類型:,細(xì)胞攝取大分子或顆粒物質(zhì)時(shí)，首先是大分子或顆粒物質(zhì)附著于細(xì)胞表面，然后細(xì)胞膜內(nèi)陷，從細(xì)胞膜上分離下來形成細(xì)胞內(nèi)小泡，其中含有被攝入的物質(zhì)，此過程稱胞吞作用。,吞飲作用（ pinocytosis ）,吞噬作用（ phagocytosis ）,受體介導(dǎo)的胞吞作用 （receptor-mediated endocytosis）,吞飲作用（

8、pinocytosis ）,細(xì)胞攝取細(xì)胞外液及其中的可溶性物質(zhì)的過程。,吞噬作用（ phagocytosis ）,細(xì)胞攝入的顆粒物質(zhì)，如細(xì)菌、細(xì)胞碎片等進(jìn)行消化的過程。,巨噬細(xì)胞吞噬衰老的紅細(xì)胞,細(xì)胞通過膜上的受體介導(dǎo)攝入特定的大分子的過程。,受體介導(dǎo)的胞吞作用,特點(diǎn)：,攝入的大分子即配體在細(xì)胞膜上有特異的受體；,配體與受體識(shí)別、結(jié)合后激發(fā)胞吞作用；,受體與配體形成復(fù)合物聚集在細(xì)胞膜的有被小窩內(nèi)，細(xì)胞膜進(jìn)一步內(nèi)陷形成有被小泡。,受體介導(dǎo)膽固醇的胞吞作用,低密度脂蛋白的形成,受體介導(dǎo)的胞吞作用,低密度脂蛋白（LDL）轉(zhuǎn)運(yùn)膽固醇；,LDL與細(xì)胞表面的LDL受體結(jié)合；,細(xì)胞膜內(nèi)陷形成有被小窩，進(jìn)而形

9、成有被小泡；,有被小泡脫被形成胞內(nèi)體；,受體介導(dǎo)的胞吞作用,胞內(nèi)體融合，胞內(nèi)體的低pH使LDL與LDL受體分離；,LDL受體返回細(xì)胞表面再利用；,胞內(nèi)體與溶酶體融合，LDL被分解，膽固醇釋放。,有被小窩和有被小泡的形成,網(wǎng)格蛋白與三腳蛋白復(fù)合體,三個(gè)網(wǎng)格蛋白二聚體 三腳蛋白復(fù)合體 36個(gè)三腳蛋白復(fù)合體形成五角形或六角形的籃網(wǎng)結(jié)構(gòu),三腳蛋白復(fù)合體構(gòu)成籃網(wǎng)結(jié)構(gòu),胞吐作用,胞吐作用的兩種分泌途徑: 結(jié)構(gòu)性分泌途徑（ constitutive pathway of secretion ） 調(diào)節(jié)性分泌途徑（ regulated pathway of secretion ）,細(xì)胞內(nèi)的一些物質(zhì)被一層膜所包圍

10、，形成小囊泡，并逐步移到細(xì)胞膜，小囊泡的膜與細(xì)胞膜融合在一起，產(chǎn)生小孔，使小囊泡里面的物質(zhì)排出胞外，此過程稱胞吐作用。,胞吐作用的兩種分泌途徑,胞吐作用的生理意義,補(bǔ)充因內(nèi)吞作用減少的細(xì)胞膜及一些膜上的特異成分（如膜表面受體），以補(bǔ)充和更新細(xì)胞膜； 分泌各種物質(zhì)，構(gòu)成細(xì)胞表面、細(xì)胞外基質(zhì)，或?yàn)槠渌?xì)胞提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、信號(hào)。,細(xì)胞膜表面抗原與免疫,細(xì)胞表面抗原（cell surface antigen）,或稱膜抗原（membrane antigen）是鑲嵌在細(xì)胞膜中的糖蛋白或糖脂，具有特定的抗原性。,細(xì)胞免疫,是細(xì)胞表面抗原與抗體相互識(shí)別并產(chǎn)生免疫應(yīng)答的過程。機(jī)體通過免疫作用來排除異己、保護(hù)自己，

11、以維持正常的生命活動(dòng)。,人紅細(xì)胞表面血型抗原,ABO血型抗原,MN血型抗原,MN血型抗原的特異性是由糖鏈和肽鏈兩部分決定的。,是指廣泛存在人體有核細(xì)胞表面及血小板上，代表個(gè)體特異性的同種抗原。由于該抗原首先在白細(xì)胞上被發(fā)現(xiàn)，因此人的組織相容性抗原被稱為人白細(xì)胞抗原（human leucicytic antigen，HLA）。該抗原與器官移植后的排斥反應(yīng)關(guān)系密切，又稱器官移植抗原。,組織相容性抗原,組織相容性抗原的結(jié)構(gòu),第五節(jié) 細(xì)胞膜與疾病,膜表面負(fù)電荷增加、纖粘連蛋白減少、出現(xiàn)微絨毛、變形足,一、細(xì)胞膜異常與腫瘤,對(duì)外源凝集素凝集力增強(qiáng)，易發(fā)生聚集現(xiàn)象,凝集素受體增加,細(xì)胞遷移能力增強(qiáng),接觸抑

12、制消失、細(xì)胞增殖失控,外被糖鏈短缺、出現(xiàn)異?？乖褪荏w,變化后果,異常變化,細(xì)胞表面信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)或物質(zhì)運(yùn)輸過程由于膜受體數(shù)量增減或結(jié)構(gòu)上的缺陷所引起的疾病稱為受體?。╮eceptor disease） 。,二、細(xì)胞膜受體異常,遺傳性受體病 自身免疫性受體病 繼發(fā)性受體病,遺傳性受體?。易逍愿吣懝檀佳Y）,自身免疫性受體病,三、膜轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)異常,胱氨酸尿癥 腎性糖尿病,細(xì)胞膜上與物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)有關(guān)的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白結(jié)構(gòu)缺陷或功能異常，會(huì)導(dǎo)致所轉(zhuǎn)運(yùn)的物質(zhì)不能被正常轉(zhuǎn)運(yùn)。,（一）膜脂的不對(duì)稱性,二、生物膜的不對(duì)稱性,第四節(jié) 質(zhì)膜的特化結(jié)構(gòu)和功能,一、細(xì)胞側(cè)面的特化結(jié)構(gòu) 細(xì)胞連接（cell junction）或稱細(xì)胞間

13、連接（intercellular junction）是質(zhì)膜所形成的細(xì)胞與細(xì)胞間或細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)的特化結(jié)構(gòu)。 細(xì)胞連接的體積很小，只有在電鏡下才能觀察到?？煞譃槿箢?，即：緊密連接（tight junction）橋粒（desmosome）和縫隙連接（gap junction）。,在果蠅中一種叫做discs-large的蛋白參與形成間壁連接，突變品種不僅不能形成間壁連接，還產(chǎn)生瘤突。,間壁連接是存在于無脊椎動(dòng)物上皮細(xì)胞的緊密連接。連接蛋白呈梯子狀排列，形狀非常規(guī)則。,（二）橋粒（desmosome）,相鄰細(xì)胞間形成的紐扣狀結(jié)構(gòu)。通過質(zhì)膜下的致密斑連接中間纖維。 橋粒中間為鈣粘素 分布：承受強(qiáng)拉力的組織中，如皮膚、口腔、食管、心肌中。 半橋粒（hemidesmosome）：位于上皮細(xì)胞基面與基膜之間，連接蛋白為整合素。連接的細(xì)胞內(nèi)骨架成分為角蛋白。,（三）間隙連接（gap junction）,存在于