醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)-細(xì)胞膜-課件

醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)第一章第三章第四章第五章第六章第七章第十章第十一章第十二章第十三章第十四章細(xì)胞的概論細(xì)胞膜與物質(zhì)運(yùn)輸細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)線粒體細(xì)胞骨架細(xì)胞核細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)細(xì)胞增殖與細(xì)胞周期細(xì)胞分化干細(xì)胞細(xì)胞衰老與死亡醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)第一章第三章第四章1第三章細(xì)胞膜與物質(zhì)運(yùn)輸﹡基本概念﹡細(xì)胞膜的化學(xué)成分﹡細(xì)胞膜的分子結(jié)構(gòu)模型﹡細(xì)胞膜的生物學(xué)特性﹡細(xì)胞膜的功能第三章細(xì)胞膜與物質(zhì)運(yùn)輸﹡基本概念﹡細(xì)胞膜的化學(xué)成分﹡細(xì)胞2基本概念生物膜內(nèi)膜細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng)細(xì)胞膜（質(zhì)膜）內(nèi)膜細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的所有的膜結(jié)構(gòu)除線粒體膜以外的細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的所有的膜結(jié)構(gòu)基本概念生物膜內(nèi)膜細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng)細(xì)胞膜（質(zhì)膜）內(nèi)膜細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的3組成細(xì)胞膜的基本化學(xué)成分膜脂膜蛋白膜糖約占50%約占40

～

50%約占1～10%組成細(xì)胞膜的基本化學(xué)成分膜脂膜蛋白膜糖約占50%約占4膜的類型494454187670435242792430844300人紅細(xì)胞小鼠肝細(xì)胞變形蟲質(zhì)膜髓鞘線粒體內(nèi)膜菠菜葉綠體片層膜

蛋白質(zhì)脂類糖類膜的類型49435膽固醇cholesterol磷phospholipid：生物膜的主要成份

脂糖脂glycolipid膜脂質(zhì)膽固醇cholesterol磷phospholipid：生物6脂肪酸脂肪酸極性頭部基團(tuán)（親水）非極性尾部基團(tuán)（疏水）甘油磷酸膽堿磷脂脂肪酸脂肪酸極性頭部基團(tuán)非極性尾部基團(tuán)甘油磷酸膽堿7磷脂分子膽固醇分子親水頭部疏水尾部降低膜脂分子的活動度加強(qiáng)膜的穩(wěn)定性限制小分子物質(zhì)穿膜的量膽固醇磷脂分子膽固醇分子親水頭部疏水尾部降低膜脂分子的活動度加強(qiáng)膜8糖脂親水頭部疏水尾部可能作為細(xì)胞表面受體，與細(xì)胞識別、黏附、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)有關(guān)糖親水頭部疏水尾部可能作為細(xì)胞表面受體，與細(xì)胞識別、黏附、信9①、②整合蛋白；③、④脂錨定蛋白；⑤、⑥外周蛋白內(nèi)嵌蛋白（整合蛋白，包含跨膜蛋白）：共價鍵外周蛋白（附著蛋白）:非共價鍵和離子鍵、膜內(nèi)外側(cè)脂錨定蛋白（脂連接蛋白）：共價鍵、膜內(nèi)外側(cè)膜蛋白①、②整合蛋白；③、④脂錨定蛋白；⑤、⑥外周蛋白內(nèi)嵌蛋白（整10膜蛋白穿膜方式（跨膜蛋白）脂質(zhì)雙層非胞質(zhì)面胞質(zhì)面胞質(zhì)面單次跨膜多次跨膜多亞基跨膜膜蛋白穿膜方式（跨膜蛋白）脂質(zhì)雙層非胞質(zhì)面胞質(zhì)面胞質(zhì)面單次跨11膜蛋白功能參與物質(zhì)運(yùn)輸作為細(xì)胞外信號受體黏附作用酶催化作用膜蛋白功能參與物質(zhì)運(yùn)輸作為細(xì)胞外信號受體黏附作用酶催化作用12膜糖分子的存在形式主要分布膜糖糖脂（寡聚糖）糖蛋白（寡聚糖）蛋白聚糖（多聚糖）細(xì)胞被在質(zhì)膜的外表面細(xì)胞器膜的內(nèi)側(cè)面上（位于腔面）膜糖分子的存在形式主要分布膜糖糖脂（寡聚糖）糖蛋白（寡聚糖13

膜糖的功能保護(hù)和滑潤細(xì)胞功能：細(xì)胞間的識別和粘附炎癥反應(yīng)中，有清除細(xì)菌的作用幫助新合成的蛋白進(jìn)行運(yùn)輸和定位

膜抗原的分子基礎(chǔ)膜糖的功能保護(hù)和滑潤細(xì)胞功能：細(xì)胞間的識別和粘附炎癥反應(yīng)中14三種化學(xué)成分如何組裝細(xì)胞膜?細(xì)胞膜學(xué)說的紛爭單位膜模型1959流動鑲嵌模型1972晶格鑲嵌模型1975板塊鑲嵌模型1977片層結(jié)構(gòu)模型1935脂筏模型1988三種化學(xué)成分如何組裝細(xì)胞膜?細(xì)胞膜學(xué)說的紛爭單位膜模型15片層結(jié)構(gòu)模型“三明治”“兩暗一明”單位膜模型脂類分子蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)脂類分子糖蛋白蛋白質(zhì)物理方法測定細(xì)胞表面張力超薄切片電鏡觀察片層結(jié)構(gòu)模型“三明治”“兩暗一明”單位膜模型脂類分子蛋白質(zhì)蛋16單位膜模型（兩暗一明）（紅細(xì)胞細(xì)胞膜×280,000）細(xì)胞膜細(xì)胞質(zhì)單位膜模型（兩暗一明）（紅細(xì)胞細(xì)胞膜×280,000）17

細(xì)胞內(nèi)脂雙層膜蛋白細(xì)胞衣流動鑲嵌模型（1972年）膜脂構(gòu)成了生物膜的結(jié)構(gòu)骨架膜蛋白以多種方式與脂雙分子層結(jié)合膜糖覆蓋細(xì)胞膜表面脂分子、蛋白質(zhì)分子是流動的細(xì)胞內(nèi)脂雙層膜蛋白細(xì)胞衣流動鑲嵌模型（1972年）膜脂構(gòu)成18優(yōu)點：缺點:強(qiáng)調(diào)了膜的流動性和不對稱性忽略了膜的整體性和穩(wěn)定性優(yōu)點：缺點:強(qiáng)調(diào)了膜的流動性和不對稱性忽略了膜的整體性和穩(wěn)定19晶格鑲嵌模型1975沃利奇（Wallach）觀點:脂質(zhì)是可逆地進(jìn)行從無序到有序晶格液態(tài)晶格鑲嵌模型1975沃利奇（Wallach）觀點:脂質(zhì)是20板塊鑲嵌模型1977Jain和White

觀點：在流動的類脂雙分子層中存在許多大小不同、剛度較大的、彼此獨立移動的類脂板塊(有序結(jié)構(gòu)板塊)液晶態(tài)（無序結(jié)構(gòu)板塊）晶態(tài)（有序結(jié)構(gòu)板塊）板塊鑲嵌模型1977Jain和White觀點：在流動的類21脂筏模型1988Simon

觀點：細(xì)胞質(zhì)膜中具有富含膽固醇和鞘脂的微結(jié)構(gòu)域，介于無序液體和液晶之間，稱為有序脂相①非筏區(qū)②脂筏區(qū)③脂筏區(qū)膜蛋白④非筏區(qū)膜蛋白⑤糖基化修飾⑥錨定蛋白⑦膽固醇⑧糖脂功能◆參與信號轉(zhuǎn)導(dǎo)（通道）◆參與細(xì)胞蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)◆膽固醇代謝運(yùn)輸?shù)戎^(qū)比非筏區(qū)流動性小結(jié)構(gòu)特點動態(tài)結(jié)構(gòu)脂筏區(qū)比非筏區(qū)高約0.4～1nm左右脂筏模型1988Simon觀點：細(xì)胞質(zhì)膜中具有富含膽固醇22細(xì)胞膜有何特征？有選擇性的、半透性的膜不對稱性

流動性

膜的分子結(jié)構(gòu)膜的組成特性細(xì)胞膜有何特征？有選擇性的、半透性的膜不對稱性流動性23不對稱性脂質(zhì)雙分子層、糖分子和膜蛋白決定了膜功能的方向性不對稱性脂質(zhì)雙分子層、糖分子和膜蛋白決定了膜功能的方向性24膜脂的流動性側(cè)向擴(kuò)散旋轉(zhuǎn)擺動翻轉(zhuǎn)膜脂的流動性側(cè)向擴(kuò)散旋轉(zhuǎn)擺動翻轉(zhuǎn)25

膜蛋白的流動性膜功能活動的保證膜蛋白的流動性膜功能活動的保證26細(xì)胞膜的功能維持細(xì)胞內(nèi)環(huán)境的相對穩(wěn)定物質(zhì)運(yùn)輸細(xì)胞免疫細(xì)胞識別信息傳遞代謝調(diào)控能量轉(zhuǎn)換細(xì)胞膜的功能維持細(xì)胞內(nèi)環(huán)境的相對穩(wěn)定物質(zhì)運(yùn)輸細(xì)胞免疫細(xì)胞識別27細(xì)胞膜如何完成運(yùn)輸物質(zhì)的功能？物質(zhì)分子的大小穿膜運(yùn)輸膜泡運(yùn)輸運(yùn)輸方式穿膜運(yùn)輸膜泡運(yùn)輸孔門運(yùn)輸小分子物質(zhì)和離子細(xì)胞膜內(nèi)外，各細(xì)胞器之間大分子物質(zhì)和顆粒物細(xì)胞核內(nèi)外細(xì)胞膜如何完成運(yùn)輸物質(zhì)的功能？物質(zhì)分子的大小穿膜運(yùn)輸膜泡運(yùn)輸28

細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)

細(xì)胞核

線粒體

過氧化物酶體

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)

高爾基體

晚期內(nèi)體

溶酶體

早期內(nèi)體

分泌小泡

細(xì)胞外孔門運(yùn)輸穿膜運(yùn)輸膜泡運(yùn)輸穿膜運(yùn)輸小分子物質(zhì)和離子膜泡運(yùn)輸大分子物質(zhì)和顆粒物孔門運(yùn)輸大分子物質(zhì)和顆粒物細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)細(xì)胞核線粒體過氧化物酶體29小分子物質(zhì)和離子的穿膜運(yùn)輸物質(zhì)運(yùn)輸?shù)臈l件、動力細(xì)胞膜具選擇通透性膜兩側(cè)的濃度差、電位差膜K+→Cl→KCl0.1MKCl0.01M膜KCl0.1MKCl0.01M不會出現(xiàn)電位差++++K+→出現(xiàn)電位差++膜KCl0.1MKCl0.01MNaCl0.01MNaCl0.1M++←Na+K+→離子運(yùn)輸決定于不同離子的相對通透性小分子物質(zhì)和離子的穿膜運(yùn)輸物質(zhì)運(yùn)輸?shù)臈l件、動力細(xì)胞膜具選擇通30被動運(yùn)輸主動運(yùn)輸穿膜運(yùn)輸特點①順濃度梯度被動運(yùn)輸②不耗能③有時需載體①逆濃度梯度主動運(yùn)輸②消耗能量③需要載體簡單擴(kuò)散（被動擴(kuò)散）協(xié)助擴(kuò)散（促進(jìn)擴(kuò)散）被動運(yùn)輸主動運(yùn)輸穿膜運(yùn)輸特點①順濃度梯度被動運(yùn)輸②不耗能31簡單擴(kuò)散（持續(xù)開放）協(xié)助擴(kuò)散（持續(xù)、瞬間開放）

轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白

通道蛋白載體蛋白

①順濃度梯度②不耗能③不需載體①順濃度梯度②不耗能③需載體（轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白）

水通道蛋白（2003年諾貝爾化學(xué)獎）與特定溶質(zhì)結(jié)合，載體蛋白自身構(gòu)象變化，使溶質(zhì)穿膜運(yùn)輸。如葡萄糖、氨基酸等通道蛋白構(gòu)象變化，形成通道，溶質(zhì)穿過通道如Na+、K+、H2O等。高度選擇性，速度快被動運(yùn)輸簡單擴(kuò)散（持續(xù)開放）協(xié)助擴(kuò)散（持續(xù)、瞬間開放）轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白32高濃度低濃度脂質(zhì)雙分子層電化學(xué)梯度簡單擴(kuò)散

freediffusion

順濃度梯度②不耗能③不需載體

高濃度低濃度電化學(xué)梯度簡單擴(kuò)散freediffusi33高濃度低濃度葡萄糖分子載體蛋白通道蛋白配體與待運(yùn)輸分子結(jié)合自身構(gòu)象變化

自身構(gòu)象改變形成通道Na+有選擇性的運(yùn)輸

高濃度低濃度葡萄糖分子載體蛋白通道蛋白配體與待運(yùn)輸分子結(jié)合自34

物質(zhì)運(yùn)輸?shù)姆较蛲ǖ鞍椎?+++++––––––通蛋白道++++++––––––通蛋白道電位差：細(xì)胞膜內(nèi)外的電勢差稱膜電位濃度差：膜兩側(cè)分子、離子的濃度差別通常哺乳動物胞內(nèi)帶負(fù)電，胞外帶正電無膜電位，依據(jù)離子濃度差運(yùn)輸++++++++++有膜電位和濃度差，依據(jù)二者合力-電化學(xué)梯度物質(zhì)運(yùn)輸?shù)姆较蛲ǖ鞍椎?+++++––––––通蛋35主動運(yùn)輸①逆濃度梯度②消耗能量③需要載體特點能量來源ATPADP+Pi光耦聯(lián)運(yùn)輸勢能ATP泵光能泵主動運(yùn)輸①逆濃度梯度②消耗能量③需要載體特點能量來源36Na+Na+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+小亞基大亞基大亞基ATPADP+Pi鉀濃度內(nèi)是外的[30倍]鈉濃度外是內(nèi)的[13倍]小亞基大亞基大亞基小亞基大亞基大亞基Pi鉀結(jié)合部位Na+Na+Na+Na+K+Mg+PiPiK+K+K+小亞基大亞基大亞基小亞基大亞基大亞基①離子泵（直接利用ATP能量）

Na+-K+泵鈉結(jié)合部位Na+Na+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+37細(xì)胞內(nèi)小腸腔Na+-H+交換載體Na+/G運(yùn)輸?shù)鞍注趨f(xié)同運(yùn)輸（間接利用ATP能量）一物質(zhì)被動運(yùn)輸時產(chǎn)生的勢能推動另一物質(zhì)進(jìn)行主動運(yùn)輸共運(yùn)輸對向運(yùn)輸葡萄糖H+Na+Na+被動運(yùn)輸主動運(yùn)輸細(xì)胞內(nèi)小腸腔Na+-H+交換載體Na+/G運(yùn)輸?shù)鞍注趨f(xié)同運(yùn)38運(yùn)輸方式：形成膜泡運(yùn)輸?shù)奈镔|(zhì):蛋白質(zhì)、脂類、多糖、細(xì)胞等不依賴于膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白借助于獨立的膜性小泡各細(xì)胞器之間完成運(yùn)輸運(yùn)輸特點大分子物質(zhì)和顆粒物質(zhì)的膜泡運(yùn)輸細(xì)胞與外環(huán)境間完成運(yùn)輸胞吞胞吐單向雙相運(yùn)輸方式：形成膜泡運(yùn)輸?shù)奈镔|(zhì):蛋白質(zhì)、脂類、多糖、細(xì)胞等不依39運(yùn)輸過程：大分子物質(zhì)和顆粒物質(zhì)的膜泡運(yùn)輸囊泡囊泡的膜：來自于質(zhì)膜、細(xì)胞器的膜囊泡里的內(nèi)容物：來自于細(xì)胞器、細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞外囊泡囊泡內(nèi)容物囊泡內(nèi)容物運(yùn)輸過程：大分子物質(zhì)和顆粒物質(zhì)的膜泡運(yùn)輸囊泡囊泡的膜：來自于40核胞吐分泌性蛋白以運(yùn)輸囊泡的形式從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)出發(fā)，經(jīng)高爾基體最后與細(xì)胞膜融合，初步完成出胞過程物質(zhì)出胞的一種運(yùn)輸酶、激素、未分解的物質(zhì)細(xì)胞與外環(huán)境間完成運(yùn)輸核胞吐分泌性蛋白以運(yùn)輸囊泡的形式從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)出發(fā)，經(jīng)高爾基體最后41運(yùn)輸途徑蛋白被持續(xù)不斷地分泌到胞外，不受調(diào)節(jié)固有性胞吐途徑（連續(xù)性分泌）如：糖蛋白、免疫球蛋白、膜蛋白、駐留蛋白等分泌物高度濃縮暫時儲存在分泌泡中，遇到細(xì)胞外信號的刺激時大量釋放到胞外（分泌量大）調(diào)節(jié)性胞吐途徑（特性化細(xì)胞）如：消化酶、胰島素、乳汁蛋白、酶、神經(jīng)遞質(zhì)等運(yùn)輸途徑蛋白被持續(xù)不斷地分泌到胞外，不受調(diào)節(jié)固有性胞吐途徑（42胞吞吞噬作用—少數(shù)特化細(xì)胞具有此作用胞飲作用—所有真核細(xì)胞具有此作用吞噬液態(tài)和小分子物質(zhì)吞噬微生物、細(xì)胞碎片、衰老細(xì)胞、死細(xì)胞等如：巨噬細(xì)胞、白細(xì)胞等受體介導(dǎo)的胞吞作用—細(xì)胞膜上特化的區(qū)域具有此作用借助膜上的受體完成物質(zhì)運(yùn)輸，具特異性●進(jìn)入細(xì)胞途徑●分轉(zhuǎn)●溶酶體消化胞吞吞噬作用—少數(shù)特化細(xì)胞具有此作用胞飲作用—所有真43吞噬作用胞飲作用吞噬液態(tài)和小分子物質(zhì)所有真核細(xì)胞具有此作用吞噬較大固體物質(zhì)少數(shù)特化細(xì)胞具有此作用吞噬作用胞飲作用吞噬液態(tài)和小分子物質(zhì)所有真核細(xì)胞具有此作用吞44細(xì)胞質(zhì)LDL顆粒LDL受體有被小窩有被小泡無被小泡胞內(nèi)體受體與大分子顆粒分開胞內(nèi)體部分胞內(nèi)體部分

初級溶酶體吞噬溶酶體受體再循環(huán)受體介導(dǎo)的胞吞作用細(xì)胞質(zhì)LDL顆粒LDL受體有被小窩有被小泡無被小泡胞內(nèi)體受體45胞吞●進(jìn)入細(xì)胞途徑吞噬作用胞飲作用受體介導(dǎo)的胞吞作用●分轉(zhuǎn)內(nèi)吞小泡內(nèi)體由細(xì)胞內(nèi)陷形成的膜性管道和囊泡組成，為運(yùn)輸胞吞物質(zhì)的中轉(zhuǎn)站pH5～6早期內(nèi)體（質(zhì)膜內(nèi)側(cè)）晚期內(nèi)體（核附近）去向1受體返回細(xì)胞膜去向2去向3暫時儲存在細(xì)胞內(nèi)，之后直接分泌出細(xì)胞●溶酶體消化運(yùn)輸至溶酶體胞吞●進(jìn)入細(xì)胞途徑吞噬作用胞飲作用