細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能

1、2021/4/261 第二章第二章 細(xì)胞的基本功能細(xì)胞的基本功能 Function of cell 第一節(jié)第一節(jié) 細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能2021/4/262一、一、細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)概述細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)概述 液態(tài)鑲嵌模型液態(tài)鑲嵌模型( (fluid mosaic model) ) 以液態(tài)脂質(zhì)雙分子層為基架以液態(tài)脂質(zhì)雙分子層為基架, ,其間鑲嵌有其間鑲嵌有 不同結(jié)構(gòu)和功能的蛋白質(zhì)不同結(jié)構(gòu)和功能的蛋白質(zhì) 1.1.脂質(zhì)雙分子層脂質(zhì)雙分子層: :磷脂磷脂、膽固醇膽固醇雙嗜分子構(gòu)雙嗜分子構(gòu) 成基架成基架, ,體溫條件下具有流動性體溫條件下具有流動性 2.2.蛋白質(zhì)蛋白質(zhì): :分分表面

2、蛋白表面蛋白( (如如:RBC:RBC骨架蛋白骨架蛋白) )和和 整合蛋白整合蛋白( (載體、通道、離子泵、轉(zhuǎn)運(yùn)體載體、通道、離子泵、轉(zhuǎn)運(yùn)體) ) 3. 3.糖類糖類: :與脂質(zhì)或蛋白與脂質(zhì)或蛋白結(jié)合生成結(jié)合生成糖蛋白糖蛋白或或糖糖 脂脂成為抗原決定簇、受體可識別部分成為抗原決定簇、受體可識別部分2021/4/2632021/4/264二、膜的跨膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能二、膜的跨膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能 跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)跨膜轉(zhuǎn)運(yùn) transmembrane transport: 體內(nèi)各種物質(zhì)經(jīng)過細(xì)胞膜進(jìn)出細(xì)胞的過程。體內(nèi)各種物質(zhì)經(jīng)過細(xì)胞膜進(jìn)出細(xì)胞的過程。 轉(zhuǎn)運(yùn)方式轉(zhuǎn)運(yùn)方式: 單純擴(kuò)散單純擴(kuò)散 被動轉(zhuǎn)運(yùn)被動轉(zhuǎn)運(yùn) passi

3、ve transport 易化擴(kuò)散易化擴(kuò)散 原發(fā)性主動轉(zhuǎn)運(yùn)原發(fā)性主動轉(zhuǎn)運(yùn) 主動轉(zhuǎn)運(yùn)主動轉(zhuǎn)運(yùn) active transport 繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運(yùn)繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運(yùn) 出胞和入胞作用出胞和入胞作用膜膜蛋蛋白白介介導(dǎo)導(dǎo)2021/4/265( (一一) )單純擴(kuò)散單純擴(kuò)散 Simple diffusion 脂溶性脂溶性物質(zhì)由高物質(zhì)由高低濃度側(cè)的凈移動。低濃度側(cè)的凈移動。 通量通量( (flux) ):摩爾摩爾/cm2.秒秒 擴(kuò)散擴(kuò)散 濃度差濃度差 膜通透性膜通透性( (脂溶性脂溶性,分子量分子量,帶帶 電狀況電狀況) ) 單純擴(kuò)散物質(zhì)：單純擴(kuò)散物質(zhì)： O2、CO2、乙醇、乙醇、 尿素、少量激素、尿素、少量激素

4、、 水水( (還可通過水通道還可通過水通道water channel 即水孔蛋白即水孔蛋白aquaprin來跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)來跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)) )2021/4/266( (二二) ) 易化擴(kuò)散易化擴(kuò)散 Facilitated diffusion 非脂溶性非脂溶性物質(zhì)借助細(xì)胞膜蛋白質(zhì)物質(zhì)借助細(xì)胞膜蛋白質(zhì)( (通通 道、載體道、載體) )幫助順電化學(xué)梯度的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)。幫助順電化學(xué)梯度的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)。 特點(diǎn)特點(diǎn): 由高到低由高到低順濃度差順濃度差擴(kuò)散擴(kuò)散( (離子擴(kuò)散還離子擴(kuò)散還 與電位差有關(guān)與電位差有關(guān)) ) 轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白與轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)間有轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白與轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)間有選擇性選擇性 轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的功能轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的功能受環(huán)境因素受環(huán)境因素的

5、影響的影響2021/4/2671.1.經(jīng)載體的易化擴(kuò)散經(jīng)載體的易化擴(kuò)散 Facilitated diffusion via carrier小分子物質(zhì)小分子物質(zhì), ,如如GS、AA、核苷酸、核苷酸載體：載體：是是貫穿脂質(zhì)貫穿脂質(zhì)雙層的整雙層的整合蛋白。合蛋白。 2021/4/268經(jīng)載體的易化擴(kuò)散的經(jīng)載體的易化擴(kuò)散的特點(diǎn)：特點(diǎn)： 順順濃度差濃度差轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)運(yùn), ,速度速度比比依溶質(zhì)物理特依溶質(zhì)物理特 性預(yù)期的性預(yù)期的快快; ; 飽和現(xiàn)象飽和現(xiàn)象saturation; 結(jié)構(gòu)特異性結(jié)構(gòu)特異性:如對如對GS轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)運(yùn),只轉(zhuǎn)運(yùn)右只轉(zhuǎn)運(yùn)右 旋旋GS,因?yàn)檩d體是因?yàn)檩d體是D-GS carrier或稱或稱 gluc

6、ose transporter; 競爭抑制競爭抑制competitive inhibition;2021/4/269 2.2.經(jīng)通道的易化擴(kuò)散經(jīng)通道的易化擴(kuò)散 Facilitated diffusion via channel：轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)物質(zhì): :帶電離子帶電離子 2021/4/2610離子通道離子通道： 是一類貫穿脂質(zhì)雙層的、中央帶有親是一類貫穿脂質(zhì)雙層的、中央帶有親水性孔道的膜蛋白。水性孔道的膜蛋白。通道的分類通道的分類： 化學(xué)門控通道化學(xué)門控通道 Chemically-gated channel 電壓門控通道電壓門控通道 Voltage-gated channel機(jī)械門控通道機(jī)械門控通

7、道 Mechanical-gated channell9、 人的價值，在招收誘惑的一瞬間被決定。2022-4-212022-4-21Thursday, April 21, 2022l10、低頭要有勇氣，抬頭要有低氣。2022-4-212022-4-212022-4-214/21/2022 1:49:43 PMl11、人總是珍惜為得到。2022-4-212022-4-212022-4-21Apr-2221-Apr-22l12、人亂于心，不寬余請。2022-4-212022-4-212022-4-21Thursday, April 21, 2022l13、生氣是拿別人做錯的事來懲罰自己。2022-

8、4-212022-4-212022-4-212022-4-214/21/2022l14、抱最大的希望，作最大的努力。2022年4月21日星期四2022-4-212022-4-212022-4-21l15、一個人炫耀什么，說明他內(nèi)心缺少什么。2022年4月2022-4-212022-4-212022-4-214/21/2022l16、業(yè)余生活要有意義，不要越軌。2022-4-212022-4-21April 21, 2022l17、一個人即使已登上頂峰，也仍要自強(qiáng)不息。2022-4-212022-4-212022-4-212022-4-212021/4/2612電壓門控通道電壓門控通道化學(xué)門控通

9、道化學(xué)門控通道化學(xué)化學(xué)化學(xué)化學(xué)2021/4/2613通道的特征通道的特征： 離子選擇性離子選擇性 門控性門控性通道轉(zhuǎn)運(yùn)的功能特點(diǎn)通道轉(zhuǎn)運(yùn)的功能特點(diǎn)： 轉(zhuǎn)運(yùn)速率比載體快轉(zhuǎn)運(yùn)速率比載體快 無飽和現(xiàn)象，無競爭性抑制無飽和現(xiàn)象，無競爭性抑制 通道有不同的功能狀態(tài)通道有不同的功能狀態(tài)2021/4/2614通道蛋白狀態(tài)通道蛋白狀態(tài)：靜息、激活、失活：靜息、激活、失活2021/4/2615( (三三) ) 主動轉(zhuǎn)運(yùn)主動轉(zhuǎn)運(yùn) active transport 細(xì)胞膜通過本身某種細(xì)胞膜通過本身某種耗能耗能過程，過程，借助細(xì)胞膜某些借助細(xì)胞膜某些蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)的幫助，將的幫助，將非非脂溶性脂溶性物質(zhì)分子或離子物質(zhì)分

10、子或離子逆電化學(xué)梯度逆電化學(xué)梯度差差進(jìn)行的轉(zhuǎn)運(yùn)。進(jìn)行的轉(zhuǎn)運(yùn)。 根據(jù)轉(zhuǎn)運(yùn)能量根據(jù)轉(zhuǎn)運(yùn)能量是否直接來源于是否直接來源于ATPATP的不同分為的不同分為: :原發(fā)原發(fā)和和繼發(fā)繼發(fā)兩種主動轉(zhuǎn)運(yùn)兩種主動轉(zhuǎn)運(yùn)形式。形式。2021/4/26161.1.原發(fā)性主動轉(zhuǎn)運(yùn)原發(fā)性主動轉(zhuǎn)運(yùn) Primary active transport指細(xì)胞指細(xì)胞直接利用直接利用代謝產(chǎn)生的能量代謝產(chǎn)生的能量(ATP)(ATP)將物質(zhì)將物質(zhì)( (通常是帶電離子通常是帶電離子) ) 逆濃度梯度逆濃度梯度或電位梯度進(jìn)行的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)過程。介或電位梯度進(jìn)行的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)過程。介導(dǎo)這一過程的膜蛋白稱為導(dǎo)這一過程的膜蛋白稱為離子泵離子泵( (ion

11、pump),),如：如：鈉鈉- -鉀泵鉀泵 sodium-potassium pump簡稱鈉泵簡稱鈉泵sodium pump, ,又稱又稱Na+-K+-ATP酶酶( (Na+-K+-ATPase) )2021/4/2617Primary active transportNa+-K+ 依賴式依賴式ATP酶（鈉泵）酶（鈉泵）3Na+( (由胞由胞內(nèi)內(nèi)向胞向胞外外) ): 2K+ ( (由胞由胞外外向胞向胞內(nèi)內(nèi)) )2021/4/2618 NaNa+ +-K-K+ +依賴式依賴式ATPATP酶酶由一對由一對和和一對一對亞亞 單位構(gòu)成的四聯(lián)體單位構(gòu)成的四聯(lián)體, ,水解水解ATPATP及與陽離子結(jié)合及與

12、陽離子結(jié)合 部位均在部位均在亞單位亞單位( (功能亞單位功能亞單位) )。當(dāng)：當(dāng)： 細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞內(nèi)NaNa+ + ATP ATP 鈉泵鈉泵激活激活 細(xì)胞外細(xì)胞外KK+ + ADP+Pi+ ADP+Pi+E E 3Na 3Na+ +( (移出胞外移出胞外):2K):2K+ +（移入胞內(nèi)）（移入胞內(nèi)） 同時逆向轉(zhuǎn)運(yùn)。同時逆向轉(zhuǎn)運(yùn)。 鈉泵抑制劑鈉泵抑制劑: :哇巴因哇巴因ouabain 2021/4/2619Primary active transport鈉泵活動的生理意義鈉泵活動的生理意義： 細(xì)胞內(nèi)高細(xì)胞內(nèi)高K K+ +胞內(nèi)代謝反應(yīng)所必需；胞內(nèi)代謝反應(yīng)所必需； 膜內(nèi)外膜內(nèi)外K K+ +、NaNa+

13、+濃度差濃度差RPRP、APAP產(chǎn)生前提；產(chǎn)生前提； 維持胞質(zhì)滲透壓維持胞質(zhì)滲透壓和和細(xì)胞容積的相對穩(wěn)定；細(xì)胞容積的相對穩(wěn)定； 生電性活動生電性活動影響影響RPRP數(shù)值；數(shù)值； 胞外高胞外高NaNa+ +勢能儲備：勢能儲備： GSGS、AAAA繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運(yùn)；繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運(yùn)； NaNa+ +-H-H+ +交換交換, 維持胞內(nèi)維持胞內(nèi)pHpH穩(wěn)定；穩(wěn)定； NaNa+ +-Ca-Ca2+2+交換交換, 維持胞內(nèi)維持胞內(nèi)CaCa2+2+濃度穩(wěn)定；濃度穩(wěn)定；2021/4/2620 H H+ +泵泵( (H+-ATP酶酶；H+-K+-ATP酶酶) ): : 分布于胃粘膜壁細(xì)胞表面，與胃酸分分布于胃粘膜壁

14、細(xì)胞表面，與胃酸分泌有關(guān)泌有關(guān) CaCa2+2+泵泵( (Ca2+-ATP酶酶) )：主要分布主要分布于骨骼肌與心肌細(xì)胞內(nèi)部的肌質(zhì)網(wǎng)上于骨骼肌與心肌細(xì)胞內(nèi)部的肌質(zhì)網(wǎng)上,與肌肉收縮有關(guān)與肌肉收縮有關(guān) 其它泵其它泵：Primary active transport2021/4/26212021/4/26222.2.繼發(fā)主動轉(zhuǎn)運(yùn)繼發(fā)主動轉(zhuǎn)運(yùn) ( (又簡稱聯(lián)合轉(zhuǎn)運(yùn)又簡稱聯(lián)合轉(zhuǎn)運(yùn)) ) secondary active transport 細(xì)胞膜細(xì)胞膜間接利用間接利用鈉泵分解鈉泵分解ATP ATP 釋放的能量釋放的能量 完成的完成的主動主動轉(zhuǎn)運(yùn)。轉(zhuǎn)運(yùn)。即即細(xì)胞膜利用鈉泵分解細(xì)胞膜利用鈉泵分解 ATPAT

15、P 釋放的能量所建立起的釋放的能量所建立起的細(xì)胞膜內(nèi)外細(xì)胞膜內(nèi)外NaNa+ +濃度差濃度差的的 勢能儲備，再由勢能儲備，再由轉(zhuǎn)運(yùn)體轉(zhuǎn)運(yùn)體蛋白完成的逆電化學(xué)梯蛋白完成的逆電化學(xué)梯 差的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)。差的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)。 如：小腸粘膜上皮細(xì)胞和腎小管上皮細(xì)胞吸如：小腸粘膜上皮細(xì)胞和腎小管上皮細(xì)胞吸 收收GSGS、AAAA為繼發(fā)主動轉(zhuǎn)運(yùn)。介導(dǎo)繼發(fā)主動轉(zhuǎn)運(yùn)為繼發(fā)主動轉(zhuǎn)運(yùn)。介導(dǎo)繼發(fā)主動轉(zhuǎn)運(yùn) 的是特殊的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的是特殊的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)體轉(zhuǎn)運(yùn)體 transporter 。2021/4/2623 腎小管上皮細(xì)胞對腎小管上皮細(xì)胞對GS的轉(zhuǎn)運(yùn)的轉(zhuǎn)運(yùn)基側(cè)膜基側(cè)膜鈉泵活動鈉泵活動Na+濃度勢能差濃度勢能差管腔膜管腔膜Na+、GS

16、同向轉(zhuǎn)運(yùn)體同向轉(zhuǎn)運(yùn)體GS再再易化擴(kuò)散易化擴(kuò)散入血入血2021/4/2624轉(zhuǎn)運(yùn)體轉(zhuǎn)運(yùn)體 transporter： 轉(zhuǎn)運(yùn)體和載體轉(zhuǎn)運(yùn)體和載體具有相似的轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)具有相似的轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制，也會出現(xiàn)飽和制，也會出現(xiàn)飽和現(xiàn)象現(xiàn)象同向轉(zhuǎn)運(yùn)體同向轉(zhuǎn)運(yùn)體反向轉(zhuǎn)運(yùn)體反向轉(zhuǎn)運(yùn)體 （交換體交換體）2021/4/2625典型的繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運(yùn)典型的繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運(yùn)： GS和和AA在小腸粘膜上皮的吸收；在小腸粘膜上皮的吸收； GS和和AA在腎小管上皮的重吸收；在腎小管上皮的重吸收； 神經(jīng)遞質(zhì)在突觸間隙被神經(jīng)末梢神經(jīng)遞質(zhì)在突觸間隙被神經(jīng)末梢 所重攝??；所重攝取； 甲狀腺上皮細(xì)胞的聚碘過程；甲狀腺上皮細(xì)胞的聚碘過程； Na Na+ +

17、-H-H+ +交換交換,Na,Na+ +-Ca-Ca2+2+交換；交換；2021/4/2626( (一一) )出胞和入胞出胞和入胞 exocytosis and endocytosis Exocytosis: 指胞質(zhì)內(nèi)的大分子物質(zhì)指胞質(zhì)內(nèi)的大分子物質(zhì)以分泌囊泡的形式排出細(xì)胞的過程。以分泌囊泡的形式排出細(xì)胞的過程。 2021/4/2627分泌物的出胞過程分泌物的出胞過程粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成轉(zhuǎn)移到高爾基體轉(zhuǎn)移到高爾基體修飾，由質(zhì)膜包裹修飾，由質(zhì)膜包裹分泌囊泡分泌囊泡移向細(xì)胞膜內(nèi)側(cè)移向細(xì)胞膜內(nèi)側(cè)融合、破裂，分泌融合、破裂，分泌信號信號2021/4/2628 Endocytosis：大分子

18、物質(zhì)或物質(zhì)團(tuán)塊：大分子物質(zhì)或物質(zhì)團(tuán)塊借助于細(xì)胞膜形成借助于細(xì)胞膜形成吞噬泡吞噬泡或或吞飲泡吞飲泡的方式的方式進(jìn)入細(xì)胞的過程，包括吞噬和吞飲。進(jìn)入細(xì)胞的過程，包括吞噬和吞飲。例如：例如：白細(xì)胞吞噬細(xì)菌、異物等白細(xì)胞吞噬細(xì)菌、異物等2021/4/2629受體介導(dǎo)式入胞過程受體介導(dǎo)式入胞過程被運(yùn)物與被運(yùn)物與R結(jié)合結(jié)合結(jié)合部位結(jié)合部位膜內(nèi)陷、離斷膜內(nèi)陷、離斷胞質(zhì)內(nèi)形成吞飲泡胞質(zhì)內(nèi)形成吞飲泡R與轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)分離與轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)分離只含只含R的小泡與膜結(jié)合的小泡與膜結(jié)合如如: :結(jié)合結(jié)合FeFe2+2+的運(yùn)鐵蛋白的運(yùn)鐵蛋白 低密度脂蛋白的入胞低密度脂蛋白的入胞再循環(huán)再循環(huán)2021/4/2630l9、 人的價值，在招收誘惑的一瞬間被決定。2022-4-212022-4-21Thursday, April 21, 2022l10、低頭要有勇氣，抬頭要有低氣。2022-4-212022-4-212022-4-214/21/2022 1:49:45 PMl11、人總是珍惜為得到。2022-4-212022-4-212022-4-21Apr-2221-Apr-22l12、人亂于心，不寬余請。2022-4-212022-4-212022-4-21Thursday, April 21, 2022l13、生氣是拿