細胞生物學第四章 細胞膜與物質(zhì)的跨膜運輸

第四章

細胞膜與物質(zhì)的跨膜運輸

生物教研室干細胞與組織工程研究中心細胞生物學1功能：屏障、維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定參與物質(zhì)運輸信號傳遞細胞識別能量轉(zhuǎn)化……細胞膜(cellmembrane)質(zhì)膜（plasmamembrane）——包圍在細胞質(zhì)表面的一層薄膜。2一、細胞膜的化學組成細胞膜的成分：脂類、蛋白質(zhì)、糖類（一）細胞膜的脂類為膜脂，是構(gòu)成細胞膜的基本骨架組成與結(jié)構(gòu)磷脂(>50%)膽固醇糖脂甘油磷脂鞘磷脂磷脂酰膽堿（卵磷脂PC）：膽堿磷脂酰乙醇胺（腦磷脂PE）：乙醇胺磷脂酰絲氨酸（PS）：絲氨酸磷脂酰肌醇（PI）：肌醇膜脂3甘油磷脂的共同特征：甘油分子的1、2位羥基分別與脂肪酸形成酯鍵；3位羥基與磷酸形成酯鍵，磷酸基團結(jié)合膽堿、乙醇胺、絲氨酸、肌醇脂肪酸鏈長短不一，通常14~24個碳原子，一條脂肪酸鏈不含雙鍵，另一條含有一個或幾個雙鍵，形成30°彎曲。組成與結(jié)構(gòu)4鞘磷脂以鞘氨醇代替甘油為骨架，鞘氨醇的氨基結(jié)合不飽和脂肪酸在膜中含量較少，在神經(jīng)元細胞膜中含量較多鞘磷脂與其代謝產(chǎn)物（神經(jīng)酰胺、鞘氨醇、1-磷酸鞘氨醇）參與各種細胞活動，如細胞增殖、分化、凋亡等。組成與結(jié)構(gòu)極性頭部基團（親水）非極性尾部基團（疏水）鞘磷脂52.膽固醇能夠穩(wěn)定細胞膜和調(diào)節(jié)膜的流動性分布：膽固醇散布在磷脂分子之間動物細胞膽固醇含量高（有的將近50%），植物細胞膜中含量極少（約占膜脂的2%）具兩親性，極性頭部為羥基團，緊靠磷脂極性頭部；非極性疏水結(jié)構(gòu)為甾環(huán)和烴鏈，對磷脂的脂肪酸尾部的運動有干擾作用功能：調(diào)節(jié)膜的流動性，加強膜的穩(wěn)定性，——沒有膽固醇，細胞膜會解體

組成與結(jié)構(gòu)63.糖脂主要位于質(zhì)膜的非胞質(zhì)面糖脂，占膜脂總量5%以下，遍布原核、真核細胞表面動物糖脂幾乎都是鞘氨醇衍生物，類似于鞘磷脂，稱為鞘糖脂已發(fā)現(xiàn)40多種糖脂，區(qū)別在于極性頭部不同（由1至幾個糖殘基構(gòu)成）功能：作為表面受體，參與細胞識別、黏附、信號轉(zhuǎn)導等。最簡單的糖脂是半乳糖腦苷脂，極性頭部只是一個半乳糖/葡萄糖殘基最復(fù)雜的糖脂是神經(jīng)節(jié)苷脂，極性頭部有七個糖殘基；在神經(jīng)細胞膜中最豐富，占總膜脂5%~10%組成與結(jié)構(gòu)7膜脂具有雙親性極性頭部溶于水，非極性尾部具疏水性，可能形成：球狀的分子團脂雙層人工合成脂質(zhì)體——膜研究、運輸載體（lipofectamine)組成與結(jié)構(gòu)8（二）膜蛋白以多種方式與脂雙分子層結(jié)合膜蛋白：運輸?shù)鞍住⒚?、連接蛋白、受體蛋白膜蛋白含量大多占50%，功能越復(fù)雜，蛋白含量越高軸突髓鞘﹤25%、線粒體內(nèi)膜≈75%根據(jù)膜蛋白與脂雙層結(jié)合方式，分為三類：膜內(nèi)在蛋白、膜外在蛋白、脂錨定蛋白組成與結(jié)構(gòu)91.膜內(nèi)在蛋白又稱跨膜蛋白、整合膜蛋白占膜蛋白總量70%~80%分單次跨膜、多次跨膜、多亞基跨膜三種類型，通常肽鏈N端在細胞外側(cè)跨膜區(qū)域一般含20~30個疏水氨基酸殘基，多數(shù)跨膜區(qū)域是α-螺旋，也有以β-折疊片多次穿膜形成筒狀結(jié)構(gòu)，如孔蛋白(porin)組成與結(jié)構(gòu)α-螺旋穿膜β-折疊穿膜102.膜外在蛋白又稱周邊蛋白，占膜蛋白總量20%~30%完全在脂雙層之外（胞質(zhì)側(cè)或胞外側(cè)），通過非共價鍵附著膜脂或膜蛋白胞質(zhì)側(cè)的外在蛋白形成纖維網(wǎng)絡(luò)，為膜提供機械支持，也連接整合蛋白，如紅細胞的血影蛋白和錨蛋白外在蛋白為水溶性蛋白，與膜結(jié)合較弱，改變?nèi)芤弘x子濃度或pH，可分離它們而不破壞膜結(jié)構(gòu)組成與結(jié)構(gòu)3.脂錨定蛋白又稱脂連接蛋白，位于膜的兩側(cè)，以共價鍵結(jié)合于脂類分子脂錨定蛋白在膜上運動性增大，有利于結(jié)合更多蛋白，加快與胞外蛋白結(jié)合、反應(yīng)的速度11研究膜蛋白功能，可用去垢劑將膜蛋白分離出來——離子型去垢劑：十二烷基磺酸鈉(SDS)（引起蛋白質(zhì)變性）——非離子去垢劑：TritonX-100（對蛋白質(zhì)比較溫和）組成與結(jié)構(gòu)12（三）膜糖類覆蓋細胞膜表面占質(zhì)膜重量2%~10%；93%與膜蛋白結(jié)合——糖蛋白，7%與膜脂結(jié)合——糖脂所有糖鏈朝向細胞外表面：作為抗原，作為理化屏障保護細胞，形成水鹽平衡的微環(huán)境（糖鏈末端的唾液酸富含負電荷捕集陽離子吸引水分子），參與細胞識別、黏附、遷移等組成與結(jié)構(gòu)ABO血型抗原參與細胞識別13A血型的人具有一種酶（A酶），這種酶能夠?qū)-乙酰半乳糖胺添加到糖鏈的末端；B血型的人具有在糖鏈末端添加半乳糖的酶（B酶）AB血型的人具有上述兩種酶O血型的人則缺少上述兩種酶，在抗原的末端既無N-乙酰氨基半乳糖，又無半乳糖。A型人紅細胞上含A抗原，血清中含抗B抗體；B型人紅細胞上含B抗原，血清中含抗A抗體；AB型人紅細胞上含A及B兩種抗原，血清中則不含抗A及抗B抗體O型人紅細胞上則沒有A及B抗原，血清中含抗A及抗B抗體；ABO血型決定子(determinant)，即ABO血型抗原，它是一種糖脂，其寡糖部分具有決定抗原特異性的作用。ABO血型抗原14二、細胞膜的主要特性是膜的不對稱性和流動性（一）膜的不對稱性決定膜功能的方向性1.膜脂的不對稱性：在內(nèi)外脂單層含量、比例上有差異

不同膜性細胞器中脂質(zhì)組成、分布不同2.膜蛋白的不對稱性：膜蛋白在質(zhì)膜中有特定位置，分布絕對不對稱；內(nèi)在蛋白具有方向性分布不對稱3.膜糖的不對稱性：分布于質(zhì)膜外表面或內(nèi)膜系統(tǒng)膜腔內(nèi)表面（非胞質(zhì)面）生物學意義：膜組分分布不對稱

與膜功能不對稱、膜的方向性有關(guān)組成與結(jié)構(gòu)15（二）膜的流動性是膜功能活動的保證膜的流動性主要是膜脂流動性、膜蛋白的運動性1.脂雙層為液晶態(tài)二維流體細胞內(nèi)外的水環(huán)境使膜脂分子不能從脂雙層逸出，只能在二維平面交互位置脂雙層組分既有固體的有序性，又有液體的流動性——液晶態(tài)正常體溫下，膜呈液晶態(tài)；當溫度下降到臨界溫度（膜的相變溫度），膜脂轉(zhuǎn)為冰凍的晶狀凝膠組成與結(jié)構(gòu)162.膜脂分子能進行多種運動在相變溫度以上，膜脂分子可進行如下運動：①側(cè)向擴散運動：脂質(zhì)分子間交換位置；107次/秒——主要運動方式②翻轉(zhuǎn)運動：從脂雙層一層翻轉(zhuǎn)到另一層，需要翻轉(zhuǎn)酶，在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)發(fā)生③旋轉(zhuǎn)運動：膜脂分子自旋運動④彎曲運動：烴鏈具有韌性可彎曲，尾部彎曲擺動大，親水頭部擺動小。此外還有脂肪酸鏈的伸縮、振蕩運動等組成與結(jié)構(gòu)173.影響膜脂流動性的因素①脂肪酸鏈的飽和程度：飽和脂肪酸鏈排列緊密，流動性小，相變溫度高；不飽和脂肪酸反之；細胞利用去飽和酶可主動調(diào)節(jié)②脂肪酸鏈的長短：脂肪酸鏈短，相互作用弱，流動性大，相變溫度低；脂肪酸鏈長則反之③膽固醇的雙重調(diào)節(jié)作用：相變溫度以上時，膽固醇的固醇環(huán)結(jié)合部分烴鏈，限制膜的流動性；相變溫度以下時，膽固醇隔開磷脂分子，干擾晶態(tài)形成④卵磷脂與鞘磷脂的比值：哺乳類，卵磷脂和鞘磷脂占膜脂50%；卵磷脂不飽和程度高，流動性大；而鞘磷脂相反——衰老：鞘磷脂增加，流動性下降⑤膜蛋白的影響：膜蛋白限制膜脂分子活動，嵌入蛋白越多，流動性越差

此外，膜脂的極性基團、環(huán)境溫度、pH、離子強度、金屬離子等可影響膜脂的流動性。組成與結(jié)構(gòu)184.膜蛋白的運動性①側(cè)向擴散：人鼠雜交細胞表面抗原分布變化：局部→均勻分布旋轉(zhuǎn)運動：膜蛋白圍繞膜平面相垂直的軸進行旋轉(zhuǎn)運動，速度比側(cè)向擴散慢；不同膜蛋白速度不同。有些膜蛋白無法運動脂質(zhì)的流動性影響膜蛋白的流動性膜蛋白的運動不需要消耗能量膜流動性的意義：生物膜的各種功能都是在膜的流動狀態(tài)下進行的，膜的流動過低，代謝終止。19三、細胞膜的分子結(jié)構(gòu)模型1890年，E.Overton發(fā)現(xiàn)脂溶性物質(zhì)容易穿過膜，非脂溶性難1925年，E.Gorter和F.grendel從血影中抽提出磷脂，在水面上鋪成單分子層，面積與血影面積之比約為2:1，第一次提出細胞膜由脂雙層構(gòu)成的概念。

（一）片層結(jié)構(gòu)模型具有三層夾板式結(jié)構(gòu)特點1935年，J.Danielli和H.Davson發(fā)現(xiàn)細胞膜的表面張力顯著低于油-水界面表面張力，推測質(zhì)膜中有蛋白質(zhì)；提出“片層結(jié)構(gòu)模型”（蛋白-磷脂--蛋白三層夾板式結(jié)構(gòu)）組成與結(jié)構(gòu)20（二）單位膜模型體現(xiàn)膜形態(tài)結(jié)構(gòu)的共同特點1959年，J.D.Robertson電鏡觀察細胞膜“兩暗夾一明”——單位膜單位膜模型認為：磷脂雙分子層構(gòu)成膜的主體，其親水端頭部向外，與附著的蛋白質(zhì)分子構(gòu)成暗線，磷脂分子的疏水尾部構(gòu)成明線；膜蛋白是單層肽鏈以β折疊通過靜電作用與磷脂極性端結(jié)合。結(jié)合直觀影像數(shù)據(jù)，靜態(tài)解析組成與結(jié)構(gòu)21（三）流動鑲嵌模型是被普遍接受的模型1972年提出：膜中脂雙層構(gòu)成膜的連貫主體，有序性和流動性并存；膜中蛋白質(zhì)分子以不同形式嵌在脂雙層中或附著在其表面。膜是一種動態(tài)的、不對稱的、具有流動性特點的結(jié)構(gòu)?！熬Ц耔偳赌Ｐ汀保耗ぶ赡娴剡M行“無序(液態(tài))”和“有序(晶態(tài))”相變，流動性是局部的。“板塊鑲嵌模型”：流動的脂雙層中存在能獨立移動脂類板塊組成與結(jié)構(gòu)22（四）脂筏模型深化了對膜結(jié)構(gòu)和功能的認識脂雙層中由特殊脂質(zhì)和蛋白質(zhì)組成的微區(qū)，富含膽固醇和鞘脂類，聚集特定種類膜蛋白；此膜區(qū)較厚，更有序且較少流動，稱“脂筏”（lipidrafts）脂筏周圍富含不飽和磷脂，流動性較高脂筏的兩個特點：許多蛋白聚集在脂筏內(nèi)，便于相互作用；脂筏提供有利于蛋白質(zhì)變構(gòu)的環(huán)境，形成有效構(gòu)象。脂筏功能：參與信號轉(zhuǎn)導、受體介導內(nèi)吞作用、膽固醇代謝運輸?shù)冉M成與結(jié)構(gòu)23“脂筏”模式圖組成與結(jié)構(gòu)24細胞與細胞外環(huán)境頻繁的物質(zhì)交換，有幾條不同途徑：簡單擴散、離子通道擴散、易化擴散、主動運輸。小分子穿膜運輸25一、膜的選擇性通透和簡單擴散小分子透過脂雙層的速度，取決于分子大小和它在脂質(zhì)中的相對溶解度；分子量越小，脂溶性越強，通過脂雙層的速率越快。簡單擴散(simplediffusion)——小分子物質(zhì)穿膜運輸?shù)淖詈唵蔚姆绞?。小分子的熱運動使分子自由地由膜一側(cè)擴散到另一側(cè)，前提：溶質(zhì)在膜兩側(cè)有一定濃度差，溶質(zhì)必須能透過膜這類小分子包括：脂溶性物質(zhì)（醇、苯、甾類激素）、O2、CO2、NO、H2O特點：不需要運輸?shù)鞍?，順濃度梯度（高→低），不消耗能量——也稱“被動擴散”（passivediffusion）小分子穿膜運輸26二、膜運輸?shù)鞍捉閷У拇┠み\輸絕大多數(shù)溶質(zhì)的運輸都依賴于膜運輸?shù)鞍祝ň谴┠さ鞍?，通常每種只轉(zhuǎn)運一種特定類型溶質(zhì)）膜運輸?shù)鞍追謨深悾狠d體蛋白：與特定溶質(zhì)結(jié)合，改變構(gòu)象使溶質(zhì)穿越細胞膜通道蛋白：形成水溶性通道，貫穿脂雙層，通道開放時，特定溶質(zhì)可穿越脂雙層小分子穿膜運輸27（一）易化擴散是載體蛋白介導的被動運輸非脂溶性/親水性小分子（如葡萄糖、氨基酸、核苷酸、代謝物等）在載體蛋白介導下，不消耗代謝能量，順物質(zhì)濃度梯度/電化學梯度進行轉(zhuǎn)運，稱“易化擴散”。特點：轉(zhuǎn)運特異性強（高度專一），速率快機制：載體蛋白結(jié)合溶質(zhì)分子——載體構(gòu)象變化——將溶質(zhì)分子送至另一側(cè)；隨構(gòu)象變化，載體對溶質(zhì)的親和力下降，釋放溶質(zhì)，載體蛋白構(gòu)象恢復(fù)小分子穿膜運輸28（二）主動運輸是載體蛋白逆濃度梯度的耗能運輸濃度梯度和電位梯度總稱為電化學梯度細胞內(nèi)外的電化學濃度差依賴主動運輸來維持主動運輸是載體蛋白介導的物質(zhì)逆電化學梯度、由低濃度向高濃度一側(cè)進行的穿膜轉(zhuǎn)運方式。消耗的能量來源包括：ATP、光吸收、電子傳遞、順濃度梯度的離子運動等；可分為：ATP驅(qū)動泵（ATP直接供能）協(xié)同運輸（ATP間接供能）小分子穿膜運輸291.ATP驅(qū)動泵ATP驅(qū)動泵都是穿膜蛋白，它們在膜的胞質(zhì)側(cè)具有一個或多個ATP結(jié)合位點，能夠水解ATP使自身磷酸化，利用ATP水解所釋放的能量將被轉(zhuǎn)運分子或離子從低濃度向高濃度轉(zhuǎn)運，所以常稱之為“泵”。P-型離子泵V-型質(zhì)子泵F-型質(zhì)子泵ABC轉(zhuǎn)運體小分子穿膜運輸30（1）P-型離子泵（P-classionpump）

Na+-K+泵、Ca2+泵和哺乳類胃腺壁細胞上的H＋-K＋泵等都屬于此種類型。Na+-K+泵水解1分子ATP輸出3個Na+

轉(zhuǎn)入2個K+

維持胞內(nèi)低Na+

高K+的離子環(huán)境小分子穿膜運輸312)Ca2+泵：Ca2+-ATP酶同樣有磷酸化和去磷酸化過程，并改變構(gòu)象，每水解1分子ATP，逆濃度梯度轉(zhuǎn)出細胞或泵人肌漿網(wǎng)2個Ca2+肌漿網(wǎng)是肌細胞特化的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，是Ca2+儲存場所小分子穿膜運輸32（2）V-型質(zhì)子泵（V-classprotonpump）主要指存在于真核細胞的膜性酸性區(qū)室（如網(wǎng)格蛋白有被小泡、內(nèi)體、溶酶體、高爾基復(fù)合體、分泌泡及植物細胞液泡膜上）的H+-泵。

V-型質(zhì)子泵也是由多個穿膜和胞質(zhì)側(cè)亞基組成，其作用是利用ATP水解供能，將H+從胞質(zhì)基質(zhì)中逆H+電化學梯度轉(zhuǎn)運。（3）F-型質(zhì)子泵（F-classprotonpump）主要存在于細菌質(zhì)膜、線粒體內(nèi)膜和葉綠體膜中，它使H+順濃度梯度運動。（也稱H+-ATP合成酶）小分子穿膜運輸33（4）ABC轉(zhuǎn)運體（ABCtransports）

ABC轉(zhuǎn)運體是一類以ATP供能的運輸?shù)鞍?，ABC超家族是哺乳類細胞膜上磷脂、膽固醇、肽、親脂性藥物和其他小分子的運輸?shù)鞍?。小分子穿膜運輸342.協(xié)同運輸細胞主動運輸建立膜兩側(cè)的各種離子濃度梯度，儲存了膜兩側(cè)的勢能，此勢能可供細胞運輸其它溶質(zhì)分子協(xié)同運輸(cotransport)：由Na+-K+泵（或H+泵）與載體蛋白協(xié)同作用，間接消耗ATP完成的主動運輸方式此種跨膜運輸?shù)闹苯觿恿碜阅蓚?cè)的離子電化學梯度，這種梯度是Na+-K+泵等消耗ATP維持的若溶質(zhì)運輸方向與Na+順電化學梯度轉(zhuǎn)移方向相同，為共運輸；反之為對向運輸小分子穿膜運輸35（1）共運輸：是兩種溶質(zhì)分子以同一方向的穿膜運輸

小腸上皮細胞轉(zhuǎn)運葡萄糖入血示意圖腸腔中的葡萄糖逆濃度梯度跨小腸上皮細胞膜的運輸，是通過Na+/葡萄糖協(xié)同運輸?shù)鞍走M行的。運輸?shù)鞍自谫|(zhì)膜外表面結(jié)合2個Na+和1個葡萄糖，當Na+順濃度梯度進入細胞時，葡萄糖就利用其中的勢能逆濃度梯度進入細胞。小分子穿膜運輸36小分子穿膜運輸（2）對向運輸：

是由同一種膜蛋白將兩種不同的離子或分子分別向膜的相反方向的穿膜運輸過程。脊椎動物都有Na+驅(qū)動的對向運輸載體，如Na+-H+交換載體，此載體藕聯(lián)Na+順濃度梯度流進與H+泵出，從而清除細胞代謝過程產(chǎn)生的過多H+，胞內(nèi)pH上升在真核細胞中還有陰離子載體，稱“Cl--HCO3-交換器”，在調(diào)節(jié)細胞內(nèi)pH方面起重要作用，泵出HCO3-，胞內(nèi)pH下降，配合胃壁細胞的H+-K+泵。37（三）離子通道高效轉(zhuǎn)運各種離子各種帶電離子，借助膜上的通道蛋白穿膜已發(fā)現(xiàn)100余種通道蛋白，跨膜轉(zhuǎn)運各種離子，也稱“離子通道”1.離子通道的特點：①只介導被動運輸，通道是雙向的，離子的凈通量取決于電化學梯度，通道蛋白不與溶質(zhì)結(jié)合②離子通道對被轉(zhuǎn)運離子的大小和所帶電荷有高度選擇性③轉(zhuǎn)運效率高，通道允許106~108個特定離子/秒通過，比最快效率的載體蛋白高1000倍④離子通道不是持續(xù)開放，受到“閘門”控制小分子穿膜運輸382.離子通道的類型根據(jù)通道門控機制不同和通透離子的種類，分為三大類：1.配體門控通道與細胞外特定配體結(jié)合，構(gòu)象改變，允許某種離子快速跨膜擴散典型代表：煙堿型乙酰膽堿受體——五聚體梅花狀通道結(jié)構(gòu)介導Na+、K+、Ca+小分子穿膜運輸乙酰膽堿受體模式圖

392.電壓門控通道膜電位的改變是控制電壓門控通道開放與關(guān)閉直接因素此類通道蛋白分子部分基團對膜電位改變敏感，構(gòu)象改變打開通道，開放時間只有幾毫秒，隨即自發(fā)關(guān)閉；主要分布在：神經(jīng)元、肌細胞、腺上皮細胞等（包括：鉀通道、鈣通道、鈉通道、氯通道）3.應(yīng)力激活通道通道蛋白感受應(yīng)力改變構(gòu)象，通道開放，離子跨膜，引起膜電位改變，產(chǎn)生電信號。如內(nèi)耳毛細胞頂部的聽毛：受到聲波振動而彎曲，應(yīng)力門控通道開放，離子跨膜進入毛細胞，聲波信號傳遞給神經(jīng)元。小分子穿膜運輸40小分子穿膜運輸神經(jīng)-肌接頭處離子通道協(xié)同活動41神經(jīng)-肌接頭處離子通道協(xié)同活動①神經(jīng)沖動使神經(jīng)末梢細胞膜去極化→電壓門控Ca2+通道開放→細胞外Ca2+涌入細胞→胞內(nèi)突觸小泡釋放乙酰膽堿至突觸間隙②乙酰膽堿結(jié)合突觸后膜的乙酰膽堿受體→通道開放，Na+流入肌細胞→肌細胞膜局部去極化③肌細胞去極化誘發(fā)膜上電壓門控Na+通道開放→大量Na+涌入肌細胞，使整個肌細胞膜進一步去極化④肌細胞膜的去極化使肌漿網(wǎng)上Ca2+通道開放→Ca2+大量釋放到胞質(zhì)→肌原纖維收縮小分子穿膜運輸42（四）水通道介導水的快速轉(zhuǎn)運水通道的分類目前發(fā)現(xiàn)哺乳動物水通道蛋白（水孔蛋白）家族已有11個成員（AQP0～AQP10）——對水、甘油、尿素等有通透性。2.水通道蛋白的結(jié)構(gòu)人們對水通道蛋白家族中AQP1的結(jié)構(gòu)研究得比較清楚。3.水通道對水分子的篩選機制①AQP1中央孔通道的直徑（0.28nm）限制了比水分子大的小分子通過。②AQP1中央孔通道內(nèi)溶質(zhì)結(jié)合位點的控制。4.持續(xù)開放，水分子轉(zhuǎn)運方向受滲透壓影響小分子穿膜運輸43小分子物質(zhì)和離子的穿膜運輸簡單擴散易化擴散主動運輸離子通道擴散運輸方向高→低高→低低→高高→低消耗能量否否是否運輸?shù)鞍撞恍枰d體蛋白載體蛋白通道蛋白葡萄糖載體蛋白Na+-K+泵Na+/葡萄糖協(xié)同運輸?shù)鞍着潴w門控通道電壓門控通道應(yīng)力激活通道特異性無有有有運輸物質(zhì)脂溶性物質(zhì)（醇、苯、甾類激素）、O2、CO2、NO、H2O非脂溶性/親水性小分子（如葡萄糖、氨基酸、核苷酸、代謝物等）各種離子、葡萄糖等代謝物離子被動擴散被動運輸主動運輸被動運輸44小泡運輸（vesiculartransport）：大分子和顆粒物質(zhì)進出細胞由膜包圍形成囊泡，通過一系列膜囊泡的形成和融合來完成轉(zhuǎn)運過程。細胞攝入大分子或顆粒物質(zhì)的過程，稱胞吞作用(endocytosis)細胞排出大分子或顆粒物質(zhì)的過程，稱胞吐作用(exocytosis)胞吞胞吐涉及膜泡的融合與斷裂，需要消耗能量，屬于主動運輸小泡運輸發(fā)生在質(zhì)膜，也發(fā)生于胞內(nèi)各種膜性細胞器。大分子穿膜運輸45一、胞吞作用（一）吞噬作用是吞噬細胞攝入顆粒物質(zhì)的過程細胞膜凹陷或形成偽足，將顆?；蚨喾肿訌?fù)合物（直徑>250nm）包裹攝入細胞，形成稱為“吞噬體”或“吞噬泡”的膜泡。具有吞噬功能的細胞：中性粒細胞、單核細胞、巨噬細胞作用：吞噬入侵微生物、清除損傷和死亡細胞，發(fā)揮防御作用。大分子穿膜運輸46（二）胞飲作用是細胞吞入液體和可溶性物質(zhì)的過程細胞非特異攝取細胞外液的過程胞飲發(fā)生在質(zhì)膜的特殊區(qū)域，質(zhì)膜內(nèi)陷形成小窩，包圍液體物質(zhì)，形成“胞飲體”或“胞飲泡”，直徑小于150nm。胞飲作用分為兩種類型：①液相內(nèi)吞：非特異固有內(nèi)吞作用，攝入細胞外液及可溶性物質(zhì)；②吸附內(nèi)吞：細胞外大分子/小顆粒物質(zhì)以某種方式吸附在細胞表面，具有一定特異性。參與細胞：如巨噬細胞、白細胞、毛細血管細胞、腎小管上皮細胞、小腸上皮細胞等。47（三）受體介導的胞吞提高攝取特定物質(zhì)的效率細胞通過受體的介導選擇性高效攝取細胞外特定大分子物質(zhì)的過程可特異性地攝入胞外含量很低的成分有被小窩和有被小泡的形成同類受體集中在質(zhì)膜的特定區(qū)域，稱為“有被小窩”凹陷質(zhì)膜內(nèi)表面覆蓋著一層毛刺狀電子致密物，包括網(wǎng)格蛋白和銜接蛋白。有被小窩內(nèi)陷形成“有被小泡”，網(wǎng)格蛋白包在外面。48網(wǎng)格蛋白，又稱“籠蛋白”，由3條重鏈和3條輕鏈組成；單個重鏈和輕鏈形成二聚體，再形成三腿蛋白復(fù)合物。三腿蛋白復(fù)合物具有自我裝配能力，體外可自動形成籃網(wǎng)結(jié)構(gòu)作用：牽拉質(zhì)膜向內(nèi)凹陷，參與捕獲特定的膜受體使其聚集于有被小窩內(nèi)。大分子穿膜運輸492.無被小泡形成并與內(nèi)體融合受體結(jié)合配體后，網(wǎng)格由六邊形轉(zhuǎn)變成無邊形，牽動質(zhì)膜凹陷，此時發(fā)動蛋白（一種GTP結(jié)合蛋白）自動組裝成一個螺旋狀領(lǐng)圈結(jié)構(gòu)，隨后水解GTP，構(gòu)象改變，將有被小泡從質(zhì)膜上切離下來；

包被很快被脫去；“無被小泡”與早期內(nèi)體融合，低pH使受體、配體分離，以出芽方式運送受體回到質(zhì)膜。大分子穿膜運輸503.受體介導的LDL胞吞作用膽固醇在肝臟合成并包裝成低密度脂蛋白(lowdensitylipoprotein,LDL)，在血液中運輸；動物細胞通過受體介導的胞吞攝入所需大部分膽固醇。是動物細胞攝取其他營養(yǎng)物質(zhì)及病毒感染細胞的重要途徑。大分子穿膜運輸51膽固醇是構(gòu)成膜的成分，也是類固醇激素的前體LDL為球狀，直徑22nm；中心是1500個酯化的膽固醇分子，外面包圍800個磷脂分子和500個游離膽固醇分子；載脂蛋白ApoB100是細胞膜上LDL受體的配體LDL與有被小窩處的LDL受體結(jié)合，進入細胞，脫被后與內(nèi)體融合，內(nèi)體的酸性環(huán)境使LDL與受體解離，LDL被酶分解，釋放游離膽固醇；載脂蛋白被水解為氨基酸當細胞需要利用膽固醇時，制造LDL受體，攝入膽固醇；當細胞內(nèi)游離膽固醇過多，停止合成LDL受體大分子穿膜運輸52二、胞吐作用指細胞內(nèi)合成的物質(zhì)通過膜泡轉(zhuǎn)運到細胞膜，與質(zhì)膜融合后，將物質(zhì)排出細胞外的過程分為兩種形式：1.連續(xù)性分泌分泌蛋白在粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成后，轉(zhuǎn)運到高爾基體進行修飾、濃縮、分選，裝入分泌泡，被轉(zhuǎn)運到細胞膜，與膜融合，排出蛋白分泌的蛋白：駐留蛋白、膜蛋白和細胞外基質(zhì)組分等2.受調(diào)分泌分泌性蛋白合成后，先儲存于分泌囊泡，儲存于胞質(zhì)中，當細胞受到胞外信號刺激，引起細胞內(nèi)Ca2+濃度瞬時升高，才啟動胞吐作用此種分泌途徑只存在于特化細胞，如分泌激素、酶、神經(jīng)遞質(zhì)的細胞大分子穿膜運輸53連續(xù)性分泌和受調(diào)分泌54細胞表面(cellsurface)：包圍在細胞質(zhì)外層的一個結(jié)構(gòu)復(fù)合體系和多功能體系細胞表面是細胞與外界相互作用、產(chǎn)生各種復(fù)雜功能的部位，以質(zhì)膜為主體，包括細胞外被和胞質(zhì)溶膠細胞外被和胞質(zhì)溶膠細胞外被cellcoat：細胞外表面富含糖類的周緣區(qū)細胞外被的糖類：低聚糖側(cè)鏈跟蛋白、脂類相連；也包括分泌出來吸附(細胞外基質(zhì)成分)在細胞表面的糖蛋白與蛋白聚糖的多糖側(cè)鏈細胞外被功能：保護、細胞識別、物質(zhì)運輸、接觸抑制、形態(tài)形成、分化過程、免疫識別、癌變等胞質(zhì)溶膠：質(zhì)膜下0.1～0.2μm較黏滯液態(tài)物質(zhì)，含高濃度蛋白質(zhì)，分布微絲微管，缺少其它細胞器細胞表面及其特化結(jié)構(gòu)55細胞表面及其特化結(jié)構(gòu)56細胞表面的特化結(jié)構(gòu)1.微絨毛microvillus細胞膜與細胞質(zhì)共同突向腔面的細小指狀突起，直徑0.1μm，長約0.2～1.0μm微絨毛表面是質(zhì)膜和糖被，內(nèi)部是細胞質(zhì)的延伸，中心有許多縱行排列的微絲，直達微絨毛頂端主要分布：腸粘膜上皮吸收細胞、腎近曲小管上皮細胞游離面小腸微絨毛表面含有磷脂酶、雙糖酶、氨基肽酶，有助于食物分解吸收吞噬細胞微絨毛是運動工具，參與搜索抗原、毒素，協(xié)助攝取異物細胞表面及其特化結(jié)構(gòu)572.纖毛與鞭毛纖毛cillia和鞭毛flagella是細胞表面向外伸出的細長突起，比微絨毛粗、長，能擺動纖毛5～10μm，數(shù)目多；鞭毛約150μm，一至數(shù)條細胞膜包裹的大量縱行排列的微管，是特化運動結(jié)構(gòu)

哺乳類分布：精子、呼吸道上皮、雌性生殖道上皮、室管膜細胞等3.褶皺褶皺ruffle是細胞表面臨時性扁狀突起，厚約0.1μm，高幾微米主要出現(xiàn)在活動細胞(免疫細胞)邊緣，是細胞膜下肌動蛋白聚合結(jié)果，產(chǎn)生趨化運動和吞噬作用

細胞表面及其特化結(jié)構(gòu)58一、載體蛋白異常與疾病1.胱氨酸尿癥遺傳性膜腎小管轉(zhuǎn)運異常疾病，由腎小管上皮轉(zhuǎn)運胱氨酸、二氨基氨基酸(賴氨酸、精氨酸、鳥氨酸)載體蛋白缺陷導致；尿中此四種氨基酸過量，血液中過低其中胱氨酸不溶于水，易形成尿路結(jié)石，引起腎損傷2.腎性糖尿腎小管上皮葡萄糖重吸收障礙（轉(zhuǎn)運葡萄糖的載體蛋白缺陷），血糖正常，尿糖高細胞膜異常與疾病59二、離子通道蛋白異常疾病囊性纖維化白種人常見致死性常染色體隱性遺傳病細胞膜上缺少受cAMP調(diào)節(jié)的氯離子通道，導致細胞向外轉(zhuǎn)運Cl-減少，呼吸道粘液水化不足粘度增大，引發(fā)細菌感染（藍綠假單胞桿菌）膽管、腸、胰腺細胞也機制類似三、膜受體異常與疾病家族性高膽固醇血癥常染色體顯性遺傳疾病，LDL受體異常（缺乏或結(jié)構(gòu)異常），血液中膽固醇升高，易發(fā)動脈粥樣硬化和冠心病細胞膜異常與疾病601.構(gòu)成細胞膜的脂類有哪三種？2.磷脂分為哪兩種？3.哪一