二細(xì)胞膜與物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸課件

第四章

細(xì)胞膜與物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸相關(guān)的概念細(xì)胞膜（cellmembrane，又稱質(zhì)膜)內(nèi)膜系統(tǒng)（endo-membranesystem)生物膜(biologicalmembrane)單位膜（unitmembrane)細(xì)胞膜內(nèi)膜系統(tǒng)單位膜

生物膜有著共同的形態(tài)特征，在透射電鏡下呈現(xiàn)為“兩暗夾一明”的三層結(jié)構(gòu)，即內(nèi)外兩個(gè)電子致密的“暗”層中間夾著電子密度低的“亮”層，其總厚度約為7.5nm，這三層結(jié)構(gòu)稱為單位膜?；瘜W(xué)組成脂類——基本骨架蛋白質(zhì)——功能的主要擔(dān)負(fù)者糖類——細(xì)胞外被水、無(wú)機(jī)鹽、金屬離子主體返回(一)膜脂（membranelipid）

1、組成磷脂—含量最高膽固醇糖脂

2、特點(diǎn)：雙親性分子

3、存在方式（水溶液中）球狀的膠態(tài)分子團(tuán)脂質(zhì)雙分子層

脂質(zhì)體1．磷脂磷脂分子：均含有極性基團(tuán)、磷酸基團(tuán)和非極性基團(tuán)，形成親水頭部和疏水尾部，稱為雙親性分子或兼性分子。返回脂質(zhì)體(liposome)根據(jù)磷脂分子可在水相中形成穩(wěn)定的脂雙層的趨勢(shì)而制備的人工膜平面脂質(zhì)體膜：?jiǎn)螌又|(zhì)分子球形脂質(zhì)體（d=1um)自我裝配自我封閉5.用途：研究質(zhì)膜功能的材料基因轉(zhuǎn)移治療疾病外在膜蛋白內(nèi)在膜蛋白占20%-30%膜的內(nèi)外表面，內(nèi)表面為主不與脂質(zhì)的疏水區(qū)連接水溶性蛋白結(jié)合力較弱離子鍵靜電作用分離條件：溫和不破壞膜結(jié)構(gòu)改變離子強(qiáng)度、提高溫度占70%-80%多數(shù)為跨膜蛋白嵌入或貫穿脂雙層，直接與脂質(zhì)的疏水區(qū)相作用雙親性分子與膜結(jié)合緊密去垢劑使膜崩解多見(jiàn)于功能復(fù)雜的細(xì)胞膜返回生物膜的特征流動(dòng)性——膜脂和膜蛋白不斷的運(yùn)動(dòng)（fluidity）生理常溫生物膜是液晶態(tài)

要維持在一定的限度內(nèi)，影響因素

不對(duì)稱性——生物膜的近胞質(zhì)面和非胞質(zhì)面在結(jié)構(gòu)(asymmetry)和功能上存在差異排列有序可流動(dòng)返回膜蛋白分子的運(yùn)動(dòng)方式：側(cè)向運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)（不耗能）特點(diǎn)：速度慢區(qū)域性并非所有的蛋白質(zhì)分子在膜上都能自由的運(yùn)動(dòng)

返回返回生物膜的不對(duì)稱性(asymmetry)1．膜脂分布的不對(duì)稱性：卵磷脂、鞘磷脂——膜外層腦磷脂等——內(nèi)層相對(duì)性不對(duì)稱，含量比例上的差異。2．膜蛋白分布的絕對(duì)不對(duì)稱性內(nèi)在膜蛋白外在膜蛋白3．糖基均分布在非胞質(zhì)面：絕對(duì)的不對(duì)稱返回細(xì)胞膜的分子結(jié)構(gòu)模型片層結(jié)構(gòu)模型(lamellastructuremodel)單位膜模型(unitmembranemodel)液態(tài)鑲嵌模型(fluidmosaicmodel)脂筏模型(lipidraftsmodel)兩暗：磷脂極性頭部+蛋白一明：脂類的疏水尾部液態(tài)鑲嵌模型(fluidmosaicmodel)

1.脂雙分子層構(gòu)成膜的主體，它既有固體（晶體）的

有序性又有液體的流動(dòng)性。

2.膜蛋白分子以各種形式與脂雙分子層結(jié)合，有的貫

穿其中，有的鑲嵌在其表面。

3.膜糖類（糖脂和糖蛋白）分布在非細(xì)胞質(zhì)側(cè)，形成

糖萼。

4.該模型強(qiáng)調(diào)了膜的流動(dòng)性和不對(duì)稱性。一、簡(jiǎn)單擴(kuò)散二、易化擴(kuò)散三、主動(dòng)運(yùn)輸小分子物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸被動(dòng)運(yùn)輸(passivetransport)：高——低、不耗能

簡(jiǎn)單擴(kuò)散(simplediffusion)：一些物質(zhì)不需要膜蛋白的幫助，不需要消耗能量，順濃度梯度自由擴(kuò)散通過(guò)膜的脂雙層的跨膜運(yùn)輸方式易化擴(kuò)散(facilitateddiffusion)：在膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的幫助下，物質(zhì)順其濃度或電化學(xué)梯度進(jìn)行跨膜運(yùn)輸，不需要消耗能量主動(dòng)運(yùn)輸(activetransport)：消耗細(xì)胞代謝所產(chǎn)生的能量，借助細(xì)胞膜上載體蛋白的幫助，將物質(zhì)逆濃度梯度或電化學(xué)梯度運(yùn)輸?shù)姆绞?。一、膜的選擇性通透和簡(jiǎn)單擴(kuò)散膜的選擇通透性易于通過(guò)膜的物質(zhì)脂溶性物質(zhì)不帶電荷的小分子物質(zhì)不易通過(guò)膜的物質(zhì)帶電荷物質(zhì)大分子物質(zhì)（一）特點(diǎn)不需要膜蛋白的幫助不需要消耗能量順濃度梯度自由擴(kuò)散（二）運(yùn)輸物質(zhì)非極性小分子——CO2、O2、N2不帶電荷的極性小分子——H2O、乙醇、尿素、固醇類激素二、跨膜蛋白介導(dǎo)的跨膜運(yùn)輸（一）膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（membranetransportprotein

）定義細(xì)胞中負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)運(yùn)各種極性分子和離子如葡萄糖、氨基酸、核苷酸及細(xì)胞代謝產(chǎn)物的膜蛋白特點(diǎn)都是跨膜蛋白，通常每種膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白只轉(zhuǎn)運(yùn)一種特定類型的物質(zhì)類型

載體蛋白(carrierprotein

)通道蛋白(channelprotein

)離子通道介導(dǎo)的易化擴(kuò)散運(yùn)輸物質(zhì)：

極性分子和離子，如葡萄糖、氨基酸、核苷酸等。轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程：溶質(zhì)分子特異的結(jié)合位點(diǎn)結(jié)合溶質(zhì)→構(gòu)象變化完成載體蛋白介導(dǎo)的易化的擴(kuò)散

Na＋-K＋-ATP酶

Ca2＋-ATP酶

H＋–ATP酶

定義

是一種離子泵，是細(xì)胞膜上進(jìn)行主動(dòng)運(yùn)輸?shù)囊环N載體蛋白。它能主動(dòng)地逆電化學(xué)梯度把Na+泵出細(xì)胞外，把K+攝入細(xì)胞內(nèi)以維持細(xì)胞內(nèi)高K＋低Na＋的離子梯度。

2.協(xié)同運(yùn)輸(coupledtransport

)一些轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白在轉(zhuǎn)運(yùn)一種溶質(zhì)分子的同時(shí)或隨后伴隨有另外一種物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)。

同向協(xié)同運(yùn)輸（symport

）逆向協(xié)同運(yùn)輸（antiport）

同向協(xié)同運(yùn)輸小腸吸收上皮1）葡萄糖和鈉離子的同向協(xié)同運(yùn)輸2）載體蛋白介導(dǎo)的易化擴(kuò)散3）鈉-鉀泵

Na＋順濃度梯度轉(zhuǎn)運(yùn)同時(shí)伴有葡萄糖或氨基酸的轉(zhuǎn)運(yùn)對(duì)向協(xié)同運(yùn)輸調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)的pHNa+-H+交換載體清除細(xì)胞代謝過(guò)程中產(chǎn)生的H+，使細(xì)胞內(nèi)pH值升高。Cl-—HCO3-交換載體

從細(xì)胞中排出HCO3-交換Cl-進(jìn)入細(xì)胞，使細(xì)胞內(nèi)pH

值降低。結(jié)構(gòu)性分泌途徑調(diào)節(jié)性分泌途徑思考題結(jié)合圖例，試述小腸上皮細(xì)胞從腸腔中攝入葡萄糖并將葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)入血循環(huán)的過(guò)程中涉及的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)方式。簡(jiǎn)述兩種膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（載體蛋白和通道蛋白）在分子結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)運(yùn)功能方面有何不同。以Na＋-K＋泵為例說(shuō)明細(xì)胞膜的主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程及其生物學(xué)意義。腫瘤：膜分子病糖鏈短缺不全接觸抑制的喪失某些糖蛋白消失粘著力下降，易