細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能

1、細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能(第四、五、六章第四、五、六章)細(xì)胞生物學(xué)及遺傳學(xué)教研室細(xì)胞生物學(xué)及遺傳學(xué)教研室 蒲淑萍蒲淑萍生物膜生物膜細(xì)胞膜細(xì)胞膜(質(zhì)膜質(zhì)膜)細(xì)胞內(nèi)膜相結(jié)構(gòu)細(xì)胞內(nèi)膜相結(jié)構(gòu)厚厚7-10 nm單位膜單位膜(unit membrane)：“兩暗夾一明兩暗夾一明”的電鏡圖像。的電鏡圖像。示單位膜示單位膜“兩暗夾一明兩暗夾一明”的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)生物膜功能總結(jié)生物膜功能總結(jié) 區(qū)間化、物質(zhì)區(qū)間化、物質(zhì)交換、信息傳遞、交換、信息傳遞、細(xì)胞間的相互作用、細(xì)胞間的相互作用、能量轉(zhuǎn)換、機(jī)械強(qiáng)能量轉(zhuǎn)換、機(jī)械強(qiáng)度、絕緣、細(xì)胞運(yùn)度、絕緣、細(xì)胞運(yùn)動(dòng)等。動(dòng)等。主要有脂類(lèi)主要有脂類(lèi)、蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)、糖糖、水水

2、、無(wú)機(jī)鹽無(wú)機(jī)鹽、金屬離子等。金屬離子等。第五章第五章 細(xì)胞膜的分子結(jié)構(gòu)和特性細(xì)胞膜的分子結(jié)構(gòu)和特性第一節(jié)第一節(jié) 細(xì)胞膜的化學(xué)組成細(xì)胞膜的化學(xué)組成 膜的化學(xué)組成（）膜的化學(xué)組成（） 膜的類(lèi)別膜的類(lèi)別 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì) 脂類(lèi)脂類(lèi) 糖類(lèi)糖類(lèi) 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)/脂類(lèi)脂類(lèi) 髓鞘髓鞘 18 79 3 0.23 質(zhì)膜質(zhì)膜 血小板血小板 33-42 50-51 7.5 0.66-0.8 人工紅細(xì)胞人工紅細(xì)胞 49 43 8 1.1 大鼠肝細(xì)胞大鼠肝細(xì)胞 46 42 （5-10） 1.09 鹽桿菌紫膜鹽桿菌紫膜 75 25 0 3.0 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜 67 33 2.0 2.0 線粒體內(nèi)膜線粒體內(nèi)膜 76 24 （1

3、-2） 3.2 菠菜葉綠體片層菠菜葉綠體片層 70 30 0 2.3 一、膜脂一、膜脂( (membrane lipid) )種類(lèi)：種類(lèi)：包括包括磷脂、膽固醇磷脂、膽固醇( (CI) )、糖脂糖脂三類(lèi)，三類(lèi)，以磷脂含量最多，不同的生物膜中它們含量以磷脂含量最多，不同的生物膜中它們含量不同。不同。思考：生命為什么選擇膜脂？思考：生命為什么選擇膜脂？ 卵磷脂（磷脂酰膽堿，卵磷脂（磷脂酰膽堿，PC） 腦磷脂（磷脂酰乙醇胺腦磷脂（磷脂酰乙醇胺，PE）磷酸甘油酯磷酸甘油酯 磷脂酰絲氨酸（磷脂酰絲氨酸（PS） 磷脂酰肌醇（磷脂酰肌醇（PI） 心磷脂（二磷脂酰甘油，心磷脂（二磷脂酰甘油，CL）鞘磷脂（鞘磷脂

4、（SM）磷脂磷脂鞘鞘氨氨醇醇磷脂酰乙醇胺磷脂酰乙醇胺 磷脂酰絲氨酸磷脂酰絲氨酸 磷脂酰膽堿磷脂酰膽堿 鞘磷脂鞘磷脂 膽固醇膽固醇類(lèi)固醇環(huán)類(lèi)固醇環(huán)( (甾環(huán)甾環(huán)) )是剛性平面，是剛性平面，可提高膜的剛性和微粘度；而可提高膜的剛性和微粘度；而疏水的分支脂肪烴鏈固有的運(yùn)疏水的分支脂肪烴鏈固有的運(yùn)動(dòng)性又增加膜局部微區(qū)的無(wú)序動(dòng)性又增加膜局部微區(qū)的無(wú)序性，使膜流動(dòng)性增加。性，使膜流動(dòng)性增加。 1.半乳糖腦苷脂半乳糖腦苷脂 2.GM1神經(jīng)節(jié)苷脂神經(jīng)節(jié)苷脂 3.唾液酸唾液酸 糖脂糖脂鞘磷脂鞘磷脂膜脂的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：膜脂的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：兼性分子兼性分子( (雙親媒性分子雙親媒性分子) )非極性尾部非極性尾部疏水性疏水

5、性極性頭部極性頭部親水性親水性 (a)水溶液中的磷脂分子團(tuán)水溶液中的磷脂分子團(tuán)(b)球形脂質(zhì)體球形脂質(zhì)體(c)平面脂質(zhì)體膜平面脂質(zhì)體膜(d)用于轉(zhuǎn)基因或疾病治療的用于轉(zhuǎn)基因或疾病治療的脂質(zhì)體脂質(zhì)體膜脂的物理特性：自組裝能力膜脂的物理特性：自組裝能力脂質(zhì)體（脂質(zhì)體（Liposomes） （p62） 脂質(zhì)體是人工脂雙層膜形成的圓球狀膜泡，借助不同的制備方法脂質(zhì)體是人工脂雙層膜形成的圓球狀膜泡，借助不同的制備方法可以制備不同結(jié)構(gòu)的脂質(zhì)體。在膜研究中，膜蛋白可以插入脂質(zhì)體，可以制備不同結(jié)構(gòu)的脂質(zhì)體。在膜研究中，膜蛋白可以插入脂質(zhì)體，使對(duì)于它們的功能研究能在比天然膜簡(jiǎn)單得多的環(huán)境下進(jìn)行。脂質(zhì)體使對(duì)于它們

6、的功能研究能在比天然膜簡(jiǎn)單得多的環(huán)境下進(jìn)行。脂質(zhì)體可以作為可以作為DNA或各種藥物的載體，即將或各種藥物的載體，即將DNA或藥物包裝于脂質(zhì)體的囊或藥物包裝于脂質(zhì)體的囊泡中，再運(yùn)載到體內(nèi)的靶細(xì)胞。例如，囊腫纖維化（泡中，再運(yùn)載到體內(nèi)的靶細(xì)胞。例如，囊腫纖維化（cystic fibrosis CF）是一種粘液分泌異常的疾病，特別常見(jiàn)于呼吸道，形成非常濃和粘稠是一種粘液分泌異常的疾病，特別常見(jiàn)于呼吸道，形成非常濃和粘稠的粘液，很難由肺經(jīng)氣道排出，該病的分子基礎(chǔ)是肺泡上皮細(xì)胞表面的粘液，很難由肺經(jīng)氣道排出，該病的分子基礎(chǔ)是肺泡上皮細(xì)胞表面囊腫纖維化跨膜傳導(dǎo)調(diào)控因子（囊腫纖維化跨膜傳導(dǎo)調(diào)控因子（cyst

7、icfibrosis transmembrane conductance regulator CFTR）的氯離子通道蛋白基因發(fā)生突變，造成）的氯離子通道蛋白基因發(fā)生突變，造成CFTR氯離子通道缺乏或活性很低。帶治療用的氯離子通道缺乏或活性很低。帶治療用的“目的目的”基因的載體基因的載體藥物易于通過(guò)呼吸而達(dá)到靶細(xì)胞。脂質(zhì)體就是一種很好的載體，當(dāng)包藥物易于通過(guò)呼吸而達(dá)到靶細(xì)胞。脂質(zhì)體就是一種很好的載體，當(dāng)包裝有編碼正常裝有編碼正常CFTR基因的基因的DNA脂質(zhì)體，吸入氣道和肺泡時(shí)，脂質(zhì)體脂質(zhì)體，吸入氣道和肺泡時(shí)，脂質(zhì)體和上皮細(xì)胞質(zhì)膜融合而把其中的和上皮細(xì)胞質(zhì)膜融合而把其中的DNA輸運(yùn)至有基因缺乏的

8、上皮細(xì)胞內(nèi)。輸運(yùn)至有基因缺乏的上皮細(xì)胞內(nèi)。脂質(zhì)體作為藥物特別是基因藥物運(yùn)送載體有其長(zhǎng)處，如高的目的基因脂質(zhì)體作為藥物特別是基因藥物運(yùn)送載體有其長(zhǎng)處，如高的目的基因運(yùn)載率；被包裝于內(nèi)的運(yùn)載率；被包裝于內(nèi)的DNA可以避免被核酸酶降解；通過(guò)同時(shí)引入靶可以避免被核酸酶降解；通過(guò)同時(shí)引入靶向向“引航引航”分子（特異性抗體分子或其它細(xì)胞受體的特異配體分子），分子（特異性抗體分子或其它細(xì)胞受體的特異配體分子），可以提高脂質(zhì)體的靶向特異性和與靶細(xì)胞反應(yīng)的有效率，脂質(zhì)體具有可以提高脂質(zhì)體的靶向特異性和與靶細(xì)胞反應(yīng)的有效率，脂質(zhì)體具有較低的細(xì)胞毒性。較低的細(xì)胞毒性。 二、膜蛋白二、膜蛋白（membrane pro

9、tein） 其種類(lèi)、含量決定膜的功能。其種類(lèi)、含量決定膜的功能。按照與膜的結(jié)合關(guān)系按照與膜的結(jié)合關(guān)系分成三類(lèi)：分成三類(lèi)： （一）（一）膜整合蛋白膜整合蛋白（integral membrane protein） 內(nèi)在蛋白、內(nèi)在蛋白、鑲嵌蛋白、跨膜蛋白鑲嵌蛋白、跨膜蛋白 （二）（二）膜外周膜外周蛋白蛋白（peripheral protein） 周?chē)車(chē)鞍椎鞍住⑼庠诘鞍?、外在蛋?（三）（三）脂錨定蛋白脂錨定蛋白（lipid-anchored proteins) 膜整合蛋白膜整合蛋白多為兼多為兼性分子，屬于性分子，屬于水不溶性蛋白，多以水不溶性蛋白，多以-螺旋單次螺旋單次(包包括許多細(xì)胞質(zhì)膜受體括

10、許多細(xì)胞質(zhì)膜受體)或多次穿膜或多次穿膜(如如一些通道蛋白和其他一些通道蛋白和其他功能蛋白功能蛋白)，與膜結(jié)合緊密，需用去垢劑使膜崩解才能分，與膜結(jié)合緊密，需用去垢劑使膜崩解才能分離下來(lái)。離下來(lái)。 膜外周蛋白膜外周蛋白水溶性蛋白水溶性蛋白, ,位于膜兩側(cè)，以位于膜兩側(cè)，以離子鍵、氫鍵與膜脂分子離子鍵、氫鍵與膜脂分子極性頭部或膜表面的蛋白質(zhì)分子非共價(jià)結(jié)合，易從膜上分極性頭部或膜表面的蛋白質(zhì)分子非共價(jià)結(jié)合，易從膜上分離。離。包括質(zhì)膜內(nèi)表面的一些酶和傳遞跨膜信號(hào)的因子、線包括質(zhì)膜內(nèi)表面的一些酶和傳遞跨膜信號(hào)的因子、線粒體內(nèi)膜上細(xì)胞色素粒體內(nèi)膜上細(xì)胞色素C、血紅細(xì)胞骨架膜蛋白的主要成分、血紅細(xì)胞骨架膜蛋

11、白的主要成分紅細(xì)胞膜素即血影蛋白紅細(xì)胞膜素即血影蛋白(Spectrin)等。等。 脂錨定蛋白脂錨定蛋白 位于膜兩側(cè)，位于膜兩側(cè)，通過(guò)共價(jià)鍵與膜磷脂或脂肪酸錨定結(jié)合。通過(guò)共價(jià)鍵與膜磷脂或脂肪酸錨定結(jié)合。有一類(lèi)完全位于細(xì)胞質(zhì)膜外表面，它們的有一類(lèi)完全位于細(xì)胞質(zhì)膜外表面，它們的C-端氨基酸通過(guò)端氨基酸通過(guò)一段短的一段短的寡糖鏈橋寡糖鏈橋共價(jià)連接于脂雙層外葉片層的磷脂酰肌共價(jià)連接于脂雙層外葉片層的磷脂酰肌醇的頭部，即成為糖基磷脂酰肌醇錨定蛋白（醇的頭部，即成為糖基磷脂酰肌醇錨定蛋白（glycosyl phosphatidyl inositol (GPI)-anchored proteins）。特）。特

12、異識(shí)別并能切除肌醇磷脂的磷脂酶異識(shí)別并能切除肌醇磷脂的磷脂酶C可以把被這類(lèi)錨定的可以把被這類(lèi)錨定的蛋白如蛋白如Thy-1蛋白、堿性磷酸酶和正常細(xì)胞的蛋白、堿性磷酸酶和正常細(xì)胞的PrP搔癢蛋搔癢蛋白等從膜上切離下來(lái)。白等從膜上切離下來(lái)。人紅血球質(zhì)膜蛋白在人紅血球質(zhì)膜蛋白在SDS-聚丙烯酰胺電脈聚丙烯酰胺電脈圖譜上大約顯示圖譜上大約顯示15條蛋白帶，分子量從條蛋白帶，分子量從15,000到到250,000，其中三種蛋白，其中三種蛋白血影蛋血影蛋白（白（spectrin）、血型糖蛋白）、血型糖蛋白（glycophorin）和帶）和帶3蛋白（蛋白（Band 3）大）大約占其重量的約占其重量的60%。

13、血影及其膜蛋白研究血影及其膜蛋白研究（血影蛋白）（血影蛋白）（血型糖蛋白）（血型糖蛋白）（帶（帶3蛋白，蛋白，band 3 ）（錨蛋白）（錨蛋白）（肌動(dòng)蛋白纖維）（肌動(dòng)蛋白纖維）( (帶帶4.1蛋白蛋白) )三、膜糖三、膜糖主要與膜蛋白和膜脂分子共價(jià)結(jié)合，而形成糖蛋白、糖脂，主要與膜蛋白和膜脂分子共價(jià)結(jié)合，而形成糖蛋白、糖脂，所有糖鏈伸向細(xì)胞膜外表面，所有糖鏈伸向細(xì)胞膜外表面，膜糖以短的寡糖鏈膜糖以短的寡糖鏈（直鏈、分支（直鏈、分支鏈）鏈）形式存在。形式存在。構(gòu)成構(gòu)成細(xì)胞外被細(xì)胞外被( (衣衣)()(cell coat) )或糖萼或糖萼( (glycocalyx) )。功能：保護(hù)、細(xì)胞識(shí)別、決

14、定血型等。功能：保護(hù)、細(xì)胞識(shí)別、決定血型等。 在自然界中存在的在自然界中存在的100多種糖基中，只有多種糖基中，只有9種糖基出現(xiàn)在膜糖鏈中，其種糖基出現(xiàn)在膜糖鏈中，其中中性糖有葡萄糖、甘露糖、半乳糖、巖藻糖、木糖等，氨基糖有乙酰氨中中性糖有葡萄糖、甘露糖、半乳糖、巖藻糖、木糖等，氨基糖有乙酰氨基葡萄糖、乙酰氨基半乳糖、氨基糖酸（唾液酸和羥乙酰神經(jīng)氨酸）。糖基葡萄糖、乙酰氨基半乳糖、氨基糖酸（唾液酸和羥乙酰神經(jīng)氨酸）。糖基構(gòu)建糖鏈，能夠進(jìn)行多樣化的排列組合，在糖蛋白和糖脂分子中形成復(fù)基構(gòu)建糖鏈，能夠進(jìn)行多樣化的排列組合，在糖蛋白和糖脂分子中形成復(fù)雜的、具有巨大信息量的多樣化基團(tuán)結(jié)構(gòu)，例如一個(gè)三糖

15、鏈就可以有雜的、具有巨大信息量的多樣化基團(tuán)結(jié)構(gòu)，例如一個(gè)三糖鏈就可以有1958 種結(jié)構(gòu)形式。因此，糖蛋白、糖脂均具有多方面的功能，膜糖類(lèi)的多樣性種結(jié)構(gòu)形式。因此，糖蛋白、糖脂均具有多方面的功能，膜糖類(lèi)的多樣性或非均一性，是造成膜不對(duì)稱(chēng)性的重要原因之一，并且在細(xì)胞與細(xì)胞間、或非均一性，是造成膜不對(duì)稱(chēng)性的重要原因之一，并且在細(xì)胞與細(xì)胞間、細(xì)胞與環(huán)境間的特異性識(shí)別和相互作用中起重要作用。細(xì)胞與環(huán)境間的特異性識(shí)別和相互作用中起重要作用。 思考：為什么所有膜糖鏈伸向細(xì)胞膜外表面？思考：為什么所有膜糖鏈伸向細(xì)胞膜外表面？糖鏈構(gòu)成的細(xì)胞外被糖鏈構(gòu)成的細(xì)胞外被(糖萼糖萼)示小腸上皮細(xì)胞外衣示小腸上皮細(xì)胞外衣電

16、子染料釕紅（電子染料釕紅（ruthenium red）著色，電鏡下觀察。）著色，電鏡下觀察。紅細(xì)胞質(zhì)膜上糖紅細(xì)胞質(zhì)膜上糖脂的糖鏈結(jié)構(gòu)決脂的糖鏈結(jié)構(gòu)決定定ABO血血型。型。Gal:半乳糖半乳糖GalNAc:N-乙酰乙酰半乳糖胺半乳糖胺Fuc:巖巖藻糖藻糖思考：糖蛋白、糖脂的糖鏈差異是如何形成的？思考：糖蛋白、糖脂的糖鏈差異是如何形成的？第二節(jié)第二節(jié) 膜的分子結(jié)構(gòu)膜的分子結(jié)構(gòu)膜的分子結(jié)構(gòu)模型膜的分子結(jié)構(gòu)模型1902，Overton，細(xì)胞膜由脂類(lèi)構(gòu)成，細(xì)胞膜由脂類(lèi)構(gòu)成1925，Gorter等，等， 膜由雙層脂類(lèi)構(gòu)成膜由雙層脂類(lèi)構(gòu)成1935，Denielli等，片層結(jié)構(gòu)模型等，片層結(jié)構(gòu)模型1972，S

17、inger等，液態(tài)鑲嵌模型等，液態(tài)鑲嵌模型1975，Wallach，晶格鑲嵌模型，晶格鑲嵌模型1977，Jain 等，板塊鑲嵌模型等，板塊鑲嵌模型1959，Robertson，單位膜模型，單位膜模型脂筏模型脂筏模型 液態(tài)鑲嵌模型（液態(tài)鑲嵌模型（fluid mosaic model） 觀點(diǎn)：觀點(diǎn)：1.流動(dòng)的脂雙層構(gòu)成膜的連流動(dòng)的脂雙層構(gòu)成膜的連續(xù)主體；續(xù)主體； ( (流動(dòng)性流動(dòng)性, ,有序性有序性) )2.球狀球狀蛋白質(zhì)鑲嵌蛋白質(zhì)鑲嵌或附著或附著在在脂雙層中間及表面。脂雙層中間及表面。 ( (分布不對(duì)稱(chēng)性分布不對(duì)稱(chēng)性) )缺陷：缺陷：忽視蛋白質(zhì)對(duì)脂類(lèi)流動(dòng)性的控制；忽視蛋白質(zhì)對(duì)脂類(lèi)流動(dòng)性的控制；忽

18、視膜各部分流動(dòng)性的不均一性。忽視膜各部分流動(dòng)性的不均一性。脂筏模型（脂筏模型（lipid rafts model） 脂筏是質(zhì)膜上富含膽固醇和鞘磷脂的微結(jié)構(gòu)域，脂筏是質(zhì)膜上富含膽固醇和鞘磷脂的微結(jié)構(gòu)域，其中聚集一些特定種類(lèi)的蛋白質(zhì)。這些區(qū)域較膜其中聚集一些特定種類(lèi)的蛋白質(zhì)。這些區(qū)域較膜的其它部分厚，更有秩序且較少流動(dòng)，其周?chē)堑钠渌糠趾?，更有秩序且較少流動(dòng)，其周?chē)歉缓伙柡土字牧鲃?dòng)性較高的液態(tài)區(qū)。脂筏直富含不飽和磷脂的流動(dòng)性較高的液態(tài)區(qū)。脂筏直徑約徑約70nm左右，是一種動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)，位于質(zhì)膜的左右，是一種動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)，位于質(zhì)膜的脂雙分子層的外層脂雙分子層的外層。 脂筏與脂筏與小窩蛋白（小窩蛋白（

19、caveloin）結(jié)合后內(nèi)陷形成小結(jié)合后內(nèi)陷形成小窩，參與跨膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)，同時(shí)與膜的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、窩，參與跨膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)，同時(shí)與膜的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、蛋白質(zhì)分選均有密切的關(guān)系。蛋白質(zhì)分選均有密切的關(guān)系。 特點(diǎn)：一是許多蛋白質(zhì)聚集在脂筏內(nèi)，便于相互特點(diǎn)：一是許多蛋白質(zhì)聚集在脂筏內(nèi)，便于相互作用；二是脂筏提供一個(gè)有利于蛋白質(zhì)變構(gòu)的環(huán)作用；二是脂筏提供一個(gè)有利于蛋白質(zhì)變構(gòu)的環(huán)境，使形成有效的構(gòu)象。境，使形成有效的構(gòu)象。Mechanisms of raft clustering. (a) Rafts (red) are small at the plasma membrane, containing only a s

20、ubset of proteins. (b) Raft size is increased by clustering, leading to a new mixture of molecules. This clustering can be triggered in different way.一、膜的不對(duì)稱(chēng)性一、膜的不對(duì)稱(chēng)性膜蛋白分布的不對(duì)稱(chēng)膜蛋白分布的不對(duì)稱(chēng)膜脂分布的不對(duì)稱(chēng)膜脂分布的不對(duì)稱(chēng)膜糖分布的不對(duì)稱(chēng)膜糖分布的不對(duì)稱(chēng)第三節(jié)第三節(jié) 膜的特性膜的特性膜功能的方向性膜功能的方向性外層外層內(nèi)層內(nèi)層蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)冰凍蝕刻復(fù)型技術(shù)示意圖冰凍蝕刻復(fù)型技術(shù)示意圖 (p36)小鼠肝細(xì)胞膜冰凍蝕刻小鼠肝

21、細(xì)胞膜冰凍蝕刻膜蛋白分布的不對(duì)稱(chēng)膜蛋白分布的不對(duì)稱(chēng)各種膜蛋白在膜上都有特定的分布區(qū)域。各種膜蛋白在膜上都有特定的分布區(qū)域。某些膜蛋白只有在特定膜脂存在時(shí)才能發(fā)揮其功能，如：某些膜蛋白只有在特定膜脂存在時(shí)才能發(fā)揮其功能，如：蛋白激酶蛋白激酶C結(jié)合于膜的內(nèi)側(cè)，需要磷脂酰絲氨酸的存在下才結(jié)合于膜的內(nèi)側(cè)，需要磷脂酰絲氨酸的存在下才能發(fā)揮作用；線粒體內(nèi)膜的細(xì)胞色素氧化酶，需要心磷脂存能發(fā)揮作用；線粒體內(nèi)膜的細(xì)胞色素氧化酶，需要心磷脂存在才具活性。在才具活性。（血型糖蛋白）（血型糖蛋白）（帶（帶3蛋白）蛋白）（血影蛋白）（血影蛋白）血紅細(xì)胞膜蛋白及膜糖的不對(duì)稱(chēng)分布血紅細(xì)胞膜蛋白及膜糖的不對(duì)稱(chēng)分布（錨蛋白）

22、（錨蛋白）（肌動(dòng)蛋白纖維）（肌動(dòng)蛋白纖維）( (帶帶4.1蛋白蛋白) )SM, 鞘磷脂鞘磷脂PC, 磷脂酰膽堿磷脂酰膽堿PS,磷脂酰絲氨酸磷脂酰絲氨酸PE,磷脂酰乙醇胺磷脂酰乙醇胺PI, 磷脂酰肌醇磷脂酰肌醇Cl, 膽固醇膽固醇 膜脂分布的不對(duì)稱(chēng)性膜脂分布的不對(duì)稱(chēng)性膜脂的不對(duì)稱(chēng)性還表現(xiàn)在脂筏在膜上的存在位置。膜脂的不對(duì)稱(chēng)性還表現(xiàn)在脂筏在膜上的存在位置。二、膜的流動(dòng)性二、膜的流動(dòng)性（一）膜脂的流動(dòng)性（一）膜脂的流動(dòng)性1.側(cè)向擴(kuò)散側(cè)向擴(kuò)散 2.旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 3.擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng) 4.伸縮震蕩伸縮震蕩 5.翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 6.旋轉(zhuǎn)異構(gòu)旋轉(zhuǎn)異構(gòu)（二）膜蛋白的運(yùn)動(dòng)性（二）膜蛋白的運(yùn)動(dòng)性運(yùn)動(dòng)方式運(yùn)動(dòng)

23、方式：側(cè)向擴(kuò)散、旋轉(zhuǎn)擴(kuò)散、構(gòu)象變化、側(cè)向擴(kuò)散、旋轉(zhuǎn)擴(kuò)散、構(gòu)象變化、 蛋白多聚體的聚合及解聚等。蛋白多聚體的聚合及解聚等。實(shí)驗(yàn)證據(jù)：實(shí)驗(yàn)證據(jù)：熒光標(biāo)記技術(shù)和熒光標(biāo)記技術(shù)和細(xì)胞融合技術(shù)等。細(xì)胞融合技術(shù)等。 （三）影響膜流動(dòng)性的因素（三）影響膜流動(dòng)性的因素（1 1）脂肪酸鏈的長(zhǎng)度和不飽和程度）脂肪酸鏈的長(zhǎng)度和不飽和程度（2 2）膽固醇的雙向調(diào)節(jié)）膽固醇的雙向調(diào)節(jié)（3 3）卵磷脂與鞘磷脂的比例）卵磷脂與鞘磷脂的比例（4 4）膜蛋白的影響）膜蛋白的影響（5 5）其他因素（環(huán)境溫度、）其他因素（環(huán)境溫度、pH、離子強(qiáng)度、離子強(qiáng)度等）等）脂肪酸鏈的長(zhǎng)度和脂肪酸鏈的長(zhǎng)度和不飽和程度的影響不飽和程度的影響膽固醇

24、的雙向調(diào)節(jié)膽固醇的雙向調(diào)節(jié)膜蛋白的運(yùn)動(dòng)性受細(xì)胞內(nèi)膜蛋白的運(yùn)動(dòng)性受細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞骨架的控制細(xì)胞骨架的控制（肌動(dòng)蛋白纖維）（肌動(dòng)蛋白纖維）（血影蛋白）（血影蛋白）晶態(tài)晶態(tài)液晶液晶態(tài)態(tài)液態(tài)液態(tài)溫度對(duì)膜流動(dòng)性的影響溫度對(duì)膜流動(dòng)性的影響第七章第七章細(xì)胞膜與物質(zhì)運(yùn)輸細(xì)胞膜與物質(zhì)運(yùn)輸 穿膜運(yùn)輸穿膜運(yùn)輸 膜泡運(yùn)輸膜泡運(yùn)輸被動(dòng)運(yùn)輸被動(dòng)運(yùn)輸主動(dòng)運(yùn)輸主動(dòng)運(yùn)輸一、被動(dòng)運(yùn)輸（一、被動(dòng)運(yùn)輸（passive transport）特點(diǎn)：特點(diǎn)：運(yùn)輸方向、跨膜動(dòng)力、能量消耗、運(yùn)輸方向、跨膜動(dòng)力、能量消耗、膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白類(lèi)型：類(lèi)型：簡(jiǎn)單擴(kuò)散簡(jiǎn)單擴(kuò)散、離子通道擴(kuò)散、易化擴(kuò)散離子通道擴(kuò)散、易化擴(kuò)散膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白 通道蛋白（通道

25、蛋白（channel protein）只介導(dǎo)被動(dòng)運(yùn)只介導(dǎo)被動(dòng)運(yùn)輸；具有離子選擇性；轉(zhuǎn)運(yùn)速率高，輸；具有離子選擇性；轉(zhuǎn)運(yùn)速率高，瞬間進(jìn)行瞬間進(jìn)行；離子通道是；離子通道是門(mén)控的，包括電壓門(mén)通道門(mén)控的，包括電壓門(mén)通道、配體門(mén)通道配體門(mén)通道、機(jī)械門(mén)通道。機(jī)械門(mén)通道。 載體蛋白（載體蛋白（carrier protein）介導(dǎo)被動(dòng)運(yùn)輸與介導(dǎo)被動(dòng)運(yùn)輸與主動(dòng)運(yùn)輸；通過(guò)蛋白質(zhì)構(gòu)象變化轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)。主動(dòng)運(yùn)輸；通過(guò)蛋白質(zhì)構(gòu)象變化轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)。通道蛋白模式圖通道蛋白模式圖通道蛋白肽鏈以通道蛋白肽鏈以螺旋螺旋7 7次穿次穿膜，中間形成親水通道。膜，中間形成親水通道。20032003年年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)Peter Agr

26、eRoderick MacKinnon 因?qū)?xì)胞膜水通道、離子通道結(jié)構(gòu)和機(jī)理研究而獲獎(jiǎng)。因?qū)?xì)胞膜水通道、離子通道結(jié)構(gòu)和機(jī)理研究而獲獎(jiǎng)。簡(jiǎn)單簡(jiǎn)單( (單純單純) )擴(kuò)散擴(kuò)散與易化擴(kuò)散的比較與易化擴(kuò)散的比較示簡(jiǎn)單擴(kuò)散示簡(jiǎn)單擴(kuò)散A:電壓門(mén)通道電壓門(mén)通道; B、C:配體門(mén)通道配體門(mén)通道; D:機(jī)械門(mén)機(jī)械門(mén)(壓力激活壓力激活)通道通道 含羞草的閉葉反應(yīng)含羞草的閉葉反應(yīng)內(nèi)耳聽(tīng)覺(jué)毛細(xì)胞的感應(yīng)內(nèi)耳聽(tīng)覺(jué)毛細(xì)胞的感應(yīng)耳蝸覆膜耳蝸覆膜聽(tīng)毛細(xì)胞聽(tīng)毛細(xì)胞聽(tīng)覺(jué)神經(jīng)纖維聽(tīng)覺(jué)神經(jīng)纖維纖毛纖毛通道關(guān)閉通道關(guān)閉通道開(kāi)啟通道開(kāi)啟正電離子進(jìn)入正電離子進(jìn)入基膜基膜纖毛束傾斜纖毛束傾斜示載體蛋白介導(dǎo)的易化擴(kuò)散示載體蛋白介導(dǎo)的易化擴(kuò)散(

27、如紅細(xì)胞膜對(duì)胞外葡萄糖如紅細(xì)胞膜對(duì)胞外葡萄糖、氨基酸、核苷酸、氨基酸、核苷酸的攝取的攝取)二、主動(dòng)運(yùn)輸二、主動(dòng)運(yùn)輸（active transport）特點(diǎn)特點(diǎn)：運(yùn)輸方向、能量消耗、運(yùn)輸方向、能量消耗、載體蛋白載體蛋白類(lèi)型類(lèi)型：ATP驅(qū)動(dòng)泵，驅(qū)動(dòng)泵，由由ATP直接提供能量直接提供能量P-型離子泵：型離子泵：鈉鉀泵鈉鉀泵(Na+_K+ _ ATPase, 結(jié)構(gòu)、機(jī)制與意結(jié)構(gòu)、機(jī)制與意義義)、鈣泵、鈣泵(Ca2+-ATP酶酶)。V- -型質(zhì)子泵：型質(zhì)子泵：H+泵，泵，某些特化細(xì)胞質(zhì)膜和真核細(xì)胞酸性囊某些特化細(xì)胞質(zhì)膜和真核細(xì)胞酸性囊泡膜上。泡膜上。 F-型型質(zhì)子泵：質(zhì)子泵：H+-ATP酶，線粒體內(nèi)膜、

28、葉綠體囊體膜及細(xì)酶，線粒體內(nèi)膜、葉綠體囊體膜及細(xì)菌細(xì)胞膜上。菌細(xì)胞膜上。ABC轉(zhuǎn)運(yùn)體：轉(zhuǎn)運(yùn)小分子的轉(zhuǎn)運(yùn)體：轉(zhuǎn)運(yùn)小分子的ATP泵。泵。 協(xié)同或伴隨運(yùn)輸（協(xié)同或伴隨運(yùn)輸（cotransport） 由由Na+-K+泵（或泵（或H+泵）與載體蛋白協(xié)同作用，靠間接消耗泵）與載體蛋白協(xié)同作用，靠間接消耗ATP所完成的主動(dòng)運(yùn)輸方式。所完成的主動(dòng)運(yùn)輸方式。 機(jī)制：磷酸化與去磷酸化機(jī)制：磷酸化與去磷酸化作用對(duì)蛋白質(zhì)的調(diào)節(jié)；蛋作用對(duì)蛋白質(zhì)的調(diào)節(jié)；蛋白質(zhì)變構(gòu)；對(duì)運(yùn)輸白質(zhì)變構(gòu)；對(duì)運(yùn)輸（親（親K+構(gòu)象構(gòu)象）（親（親Na+構(gòu)象構(gòu)象）（ATP結(jié)合位點(diǎn)）結(jié)合位點(diǎn)）1996 Na+- K+ATPase（ The Nobel P

29、rize in Chemistry ）Na+_K+ 泵（或泵（或H+泵）泵）與載體蛋白的協(xié)同運(yùn)輸與載體蛋白的協(xié)同運(yùn)輸小腸上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)吸收葡萄糖小腸上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)吸收葡萄糖(GL)示意圖示意圖Na+/ 葡萄糖共運(yùn)輸載體葡萄糖共運(yùn)輸載體葡萄糖易化擴(kuò)散轉(zhuǎn)運(yùn)載體葡萄糖易化擴(kuò)散轉(zhuǎn)運(yùn)載體小腸絨毛小腸絨毛介導(dǎo)葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)的兩種載體蛋白在細(xì)胞膜上的不對(duì)稱(chēng)分布介導(dǎo)葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)的兩種載體蛋白在細(xì)胞膜上的不對(duì)稱(chēng)分布Na+/ 葡萄糖葡萄糖共運(yùn)輸載體共運(yùn)輸載體葡萄糖易化擴(kuò)散轉(zhuǎn)運(yùn)載體葡萄糖易化擴(kuò)散轉(zhuǎn)運(yùn)載體緊密連接緊密連接離子通道離子通道典型位置典型位置功能功能K+通道通道大多數(shù)動(dòng)物細(xì)胞膜大多數(shù)動(dòng)物細(xì)胞膜維持膜靜息電位維持膜靜息

30、電位電壓門(mén)控電壓門(mén)控Na+通道通道神經(jīng)細(xì)胞軸突質(zhì)膜神經(jīng)細(xì)胞軸突質(zhì)膜產(chǎn)生動(dòng)作電位產(chǎn)生動(dòng)作電位電壓門(mén)控電壓門(mén)控K+通道通道神經(jīng)細(xì)胞軸突質(zhì)膜神經(jīng)細(xì)胞軸突質(zhì)膜在一個(gè)動(dòng)作電位之后在一個(gè)動(dòng)作電位之后恢復(fù)靜息電位恢復(fù)靜息電位電壓門(mén)控電壓門(mén)控Ca2+通道通道神經(jīng)終末質(zhì)膜神經(jīng)終末質(zhì)膜激發(fā)神經(jīng)遞質(zhì)釋放激發(fā)神經(jīng)遞質(zhì)釋放乙酰膽堿受體通道乙酰膽堿受體通道肌細(xì)胞（在神經(jīng)肌肌細(xì)胞（在神經(jīng)肌肉接頭處）質(zhì)膜肉接頭處）質(zhì)膜興奮性突觸信號(hào)興奮性突觸信號(hào)GABA受體通道受體通道（GABA門(mén)控門(mén)控Cl-通通道）道）多數(shù)神經(jīng)元（突觸）多數(shù)神經(jīng)元（突觸）質(zhì)膜質(zhì)膜抑制性突觸信號(hào)抑制性突觸信號(hào)壓力激活的陽(yáng)離子壓力激活的陽(yáng)離子通道通道內(nèi)耳聽(tīng)覺(jué)毛

31、細(xì)胞內(nèi)耳聽(tīng)覺(jué)毛細(xì)胞感覺(jué)聲波震動(dòng)感覺(jué)聲波震動(dòng)參與穿膜運(yùn)輸?shù)碾x子通道參與穿膜運(yùn)輸?shù)碾x子通道參與穿膜運(yùn)輸?shù)妮d體蛋白參與穿膜運(yùn)輸?shù)妮d體蛋白載體蛋白載體蛋白位置位置能量來(lái)源能量來(lái)源功能功能葡萄糖載體蛋白葡萄糖載體蛋白大多數(shù)動(dòng)物細(xì)胞質(zhì)膜大多數(shù)動(dòng)物細(xì)胞質(zhì)膜無(wú)無(wú)被動(dòng)輸入葡萄糖被動(dòng)輸入葡萄糖Na+驅(qū)動(dòng)的葡萄驅(qū)動(dòng)的葡萄糖泵糖泵腎與腸上皮細(xì)胞頂部腎與腸上皮細(xì)胞頂部質(zhì)膜質(zhì)膜Na+梯度梯度主動(dòng)輸入葡萄糖主動(dòng)輸入葡萄糖Na+-H+交換器交換器動(dòng)物細(xì)胞質(zhì)膜動(dòng)物細(xì)胞質(zhì)膜Na+梯度梯度主動(dòng)輸出主動(dòng)輸出H+離子，離子，調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)pHNa+- K+泵泵大多數(shù)動(dòng)物細(xì)胞質(zhì)膜大多數(shù)動(dòng)物細(xì)胞質(zhì)膜水解水解ATP主動(dòng)輸出主動(dòng)輸出Na+，輸出輸出

32、K+Ca2+泵泵真核細(xì)胞質(zhì)膜真核細(xì)胞質(zhì)膜水解水解ATP主動(dòng)運(yùn)輸主動(dòng)運(yùn)輸Ca2+H+泵泵動(dòng)物細(xì)胞溶酶體膜動(dòng)物細(xì)胞溶酶體膜水解水解ATP從細(xì)胞質(zhì)中主動(dòng)從細(xì)胞質(zhì)中主動(dòng)輸入輸入H+載載體體蛋蛋白白參參與與物物質(zhì)質(zhì)運(yùn)運(yùn)輸輸?shù)牡男涡问绞紺oupled transport單運(yùn)輸單運(yùn)輸共運(yùn)輸共運(yùn)輸對(duì)運(yùn)輸對(duì)運(yùn)輸協(xié)同運(yùn)輸協(xié)同運(yùn)輸 完成大分子與顆粒性物質(zhì)的跨膜運(yùn)完成大分子與顆粒性物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸，又稱(chēng)囊泡運(yùn)輸輸，又稱(chēng)囊泡運(yùn)輸。屬于主動(dòng)運(yùn)輸。包屬于主動(dòng)運(yùn)輸。包括 胞 吞 作 用 （括 胞 吞 作 用 （ e n d o c y t o s i s ）與胞吐作用（與胞吐作用（exocytosis）。第二節(jié)第二節(jié) 膜泡運(yùn)輸

33、膜泡運(yùn)輸一、胞吞作用一、胞吞作用吞噬作用吞噬作用( (phagocytosis):多細(xì)胞的動(dòng)物具有專(zhuān)多細(xì)胞的動(dòng)物具有專(zhuān)門(mén)的吞噬細(xì)胞，如巨噬細(xì)胞、單核細(xì)胞、中性粒門(mén)的吞噬細(xì)胞，如巨噬細(xì)胞、單核細(xì)胞、中性粒細(xì)胞等。細(xì)胞等。胞飲作用胞飲作用(pinocytosis)：主要存在于變形蟲(chóng)、小主要存在于變形蟲(chóng)、小腸上皮細(xì)胞、毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞等。腸上皮細(xì)胞、毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞等。受體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用受體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用(receptor mediated endocytosis)：通過(guò)細(xì)胞膜上特異性受體及膜囊泡：通過(guò)細(xì)胞膜上特異性受體及膜囊泡系統(tǒng)完成的特異性很強(qiáng)的物質(zhì)吸收過(guò)程。系統(tǒng)完成的特異性很強(qiáng)的物質(zhì)吸收過(guò)程。

34、示吞噬作用過(guò)程示吞噬作用過(guò)程吞噬體吞噬體溶酶體溶酶體(偽足偽足)吞噬作用示意圖吞噬作用示意圖變形蟲(chóng)伸出偽足吞噬細(xì)菌變形蟲(chóng)伸出偽足吞噬細(xì)菌巨噬細(xì)胞正在接近并吞噬細(xì)菌巨噬細(xì)胞正在接近并吞噬細(xì)菌巨噬細(xì)胞吞噬紅細(xì)胞巨噬細(xì)胞吞噬紅細(xì)胞示胞飲作用示胞飲作用胞飲泡胞飲泡受體介導(dǎo)的胞吞作用受體介導(dǎo)的胞吞作用(有被小泡運(yùn)輸有被小泡運(yùn)輸)受體介導(dǎo)的內(nèi)吞過(guò)程的電鏡照片受體介導(dǎo)的內(nèi)吞過(guò)程的電鏡照片（鳥(niǎo)類(lèi)卵細(xì)胞攝取卵黃蛋白時(shí)，有被小泡的形成）（鳥(niǎo)類(lèi)卵細(xì)胞攝取卵黃蛋白時(shí)，有被小泡的形成）細(xì)胞對(duì)膽固醇的攝取細(xì)胞對(duì)膽固醇的攝取 LDL顆粒、載脂蛋白顆粒、載脂蛋白B（Apo-B protein，即即LDL受體的配體）受體的配體） LDL受體受體 網(wǎng)格蛋白網(wǎng)格蛋白 (clathrin)（被蛋白、籠蛋白）（被蛋白、籠蛋白） 有被小窩、有被小泡、無(wú)被小泡有被小窩、有被小泡、無(wú)被小泡 (胞胞)內(nèi)體內(nèi)體(內(nèi)吞體內(nèi)吞體)（en