《醫(yī)學(xué)生物學(xué)》-第四章細(xì)胞膜-2010

第二節(jié)細(xì)胞膜及其表面

細(xì)胞膜（cellmemberane):是包圍在細(xì)胞外周的一層薄膜，又稱質(zhì)膜（plasmamembrane).

細(xì)胞膜是原始的非細(xì)胞生物演化為細(xì)胞生物的一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)單位膜(unitmembrane)：“二暗一明”的膜式結(jié)構(gòu)叫三層夾板式結(jié)構(gòu)。生物膜細(xì)胞膜細(xì)胞內(nèi)膜(internalmembrane)：除了細(xì)胞膜以外的細(xì)胞內(nèi)所有膜性結(jié)構(gòu)。細(xì)胞膜細(xì)胞質(zhì)一、細(xì)胞膜的化學(xué)組成細(xì)胞膜脂類蛋白質(zhì)糖類（一）.膜脂membranelipid膜脂：生物膜上的脂類統(tǒng)稱膜脂。膜脂磷脂phospholipid：生物膜的主要成份。糖脂glycolipid膽固醇cholesterol脂肪酸脂肪酸脂肪酸磷脂磷脂磷酸甘油酯神經(jīng)鞘磷脂極性頭部基團(tuán)（親水）非極性尾部基團(tuán)（疏水）CH—CH—CH2OOP—OOOOX︳COCO甘油磷酸磷酸化醇POCH2CH2NOOCH3CH3CH3神經(jīng)酰胺O鞘磷脂POCH2H—C—COOHNH2OCOCH—CH—CH2OOCOO脂肪酸脂肪酸磷脂酰絲氨酸OCH—CH—CH2OC磷脂酰乙醇胺（腦磷脂）POCH2CH2NH2OOCOOO脂肪酸脂肪酸OCH3POCH2CH2NCH—CH—CH2OOCOOCOO脂肪酸脂肪酸CH3CH3磷脂酰膽堿（卵磷脂）OCellmembrane-Structure糖脂鞘胺醇糖脂與鞘磷脂相似，也是鞘氨醇的衍生物。POCH2CH2NOOCH3CH3CH3神經(jīng)酰胺O鞘磷脂POCH2CH2NOOCH3CH3CH3神經(jīng)酰胺O鞘磷脂糖(Gal)半乳糖苷脂POCH2CH2NOOCH3CH3CH3神經(jīng)酰胺O鞘磷脂糖脂分子糖(Gal)糖(Gal)糖(Gal)糖(Gal)膽固醇極性頭部平面甾環(huán)結(jié)構(gòu)非極性尾部存在于真核細(xì)胞膜上將少量的磷脂放在水溶液中，它能夠自我裝配成脂雙層的球狀結(jié)構(gòu)脂質(zhì)體（二）.膜蛋白（membraneprotein）膜蛋白：生物膜所含的蛋白質(zhì)。膜蛋白外周蛋白（周圍蛋白）：pripheralprotein膜內(nèi)在蛋白質(zhì)(intergralprotein)或

鑲嵌蛋白(mosaicprotein)

多附在膜的內(nèi)面，為水溶的，非共價(jià)地結(jié)合在鑲嵌蛋白上。不同程度鑲嵌在脂雙層的內(nèi)部。

膜蛋白具有雙型性，其親水區(qū)域暴露在膜的一側(cè)或兩側(cè)表面與水相吸，它們的疏水區(qū)域鑲?cè)肽?nèi)，與脂類分子疏水尾部通過疏水鍵結(jié)合，不易分離提純。1.單次穿膜：單條a-螺旋貫穿脂質(zhì)雙層。脂質(zhì)雙層非胞質(zhì)面胞質(zhì)面123452.多次穿膜：數(shù)條a-螺旋幾次折返穿越脂質(zhì)雙層。3.非穿越性共價(jià)結(jié)合：不穿越脂質(zhì)雙層的全部，而與胞質(zhì)側(cè)單層脂質(zhì)的烴鏈結(jié)合。4.與磷脂酰肌醇結(jié)合：鑲嵌蛋白通過自己的一個(gè)寡糖鏈與磷脂酰肌醇（在非胞質(zhì)面的單層）共價(jià)結(jié)合。鑲嵌蛋白5.外周蛋白：多附在膜的內(nèi)表面，非共價(jià)地結(jié)合在鑲嵌蛋白上?？缒さ鞍准?xì)胞內(nèi)膜中含有的糖類稱為膜糖類或膜碳水化合物。膜糖類糖類+膜脂共價(jià)鍵糖脂糖類+膜蛋白糖蛋白共價(jià)鍵細(xì)胞外被（cellcoat）（糖萼glycoalyx）：細(xì)胞外表的糖鏈與該細(xì)胞分泌出來的糖蛋白等粘附在一起，形成一層外被，稱細(xì)胞衣或糖萼。（三）.膜糖類membranecarbohydrate脂雙層膜蛋白細(xì)胞衣二、細(xì)胞膜的分子結(jié)構(gòu)1.E.Overton1895發(fā)現(xiàn)凡是溶于脂肪的物質(zhì)很容易透過植物的細(xì)胞膜，而不溶于脂肪的物質(zhì)不易透過細(xì)胞膜，因此推測細(xì)胞膜由連續(xù)的脂類物質(zhì)組成。2.E.Gorter&F.Grendel1925用有機(jī)溶劑提取了人類紅細(xì)胞質(zhì)膜的脂類成分，將其鋪展在水面，測出膜脂展開的面積二倍于細(xì)胞表面積，因而推測細(xì)胞膜由雙層脂分子組成。缺陷：1.丙酮沒有完全抽提所有的脂類

2.對表面積的測定是在干的樣品，實(shí)際所測值小于真實(shí)濕樣品Lamellastructuremodle3.J.Danielli&H.Davson1935發(fā)現(xiàn)質(zhì)膜的表面張力比油－水界面的張力低得多，推測膜中含有蛋白質(zhì)，從而提出了”蛋白質(zhì)-脂類-蛋白質(zhì)”的三明治模型。認(rèn)為質(zhì)膜由雙層脂類分子及其內(nèi)外表面附著的蛋白質(zhì)構(gòu)成的。1959年在上述基礎(chǔ)上提出了修正模型，認(rèn)為膜上還具有貫穿脂雙層的蛋白質(zhì)通道，供親水物質(zhì)通過。Unitmembranemodle4.

J.D.Robertson1959用超薄切片技術(shù)獲得了清晰的細(xì)胞膜照片，顯示暗-明-暗三層結(jié)構(gòu)，它由厚約3.5nm的雙層脂分子和內(nèi)外表面各厚約2nm的蛋白質(zhì)構(gòu)成。單位膜模型的不足之處在于把膜的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)描寫成靜止的不變的。單位膜模型缺陷：不能解釋1.膜的動(dòng)態(tài)變化

2.膜的功能特性不一樣1.生物膜是由流動(dòng)的脂質(zhì)雙分子層構(gòu)成膜的連續(xù)主體。2.球形的膜蛋白以各種形式鑲嵌在脂質(zhì)雙分子層中?？傊荷锬な乔队星蛐蔚鞍踪|(zhì)的脂類二維排列的液態(tài)體。5.液態(tài)鑲嵌模型（fluidmosaicmodel）脂質(zhì)雙分子層極性頭部疏水尾部外周蛋白鑲嵌蛋白液態(tài)鑲嵌模型不足之處：忽略了蛋白質(zhì)對脂質(zhì)分子流動(dòng)性的控制作用忽略了膜的各部分流動(dòng)性的不均勻性6.脂筏模型（lipidraftsmodel）

即在生物膜的脂雙分子層的外層，富含膽固醇和鞘磷脂的微結(jié)構(gòu)域，大小約70nm左右，如同“脂筏”一樣，脂筏上載著蛋白質(zhì)推測一個(gè)100μm大小的脂筏可載有600個(gè)蛋白質(zhì)分子脂筏就像一個(gè)蛋白質(zhì)停泊的平臺，與膜的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、蛋白質(zhì)分選均有密切的關(guān)系。脂筏最初可能在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上形成，轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞膜上三、細(xì)胞膜分子分布的不對稱性和流動(dòng)性（一）.細(xì)胞膜分子分布的不對稱性脂質(zhì)雙分子層的不對稱性第一：脂質(zhì)雙分子層中，各層所含的磷脂種類有明顯不同。細(xì)胞膜非胞質(zhì)側(cè)：頭部含有膽堿的磷脂分子（磷脂酰膽堿.鞘磷脂）。胞質(zhì)側(cè)：末端含有氨基的磷脂分子（磷脂酰乙醇胺和磷脂酰絲氨酸）。第二：糖脂全部分布在非胞質(zhì)側(cè)的單層脂質(zhì)分子中。第一.跨膜蛋白跨越脂質(zhì)雙分子層有一定方向性。第二.糖蛋白上的低聚糖殘基均位于膜的非胞質(zhì)側(cè)。第三.膜蛋白顆粒在內(nèi)外兩層中分布的不對稱。膜分子結(jié)構(gòu)的不對稱性決定了膜內(nèi)表面功能的不對稱性膜蛋白分布的不對稱性冰凍斷裂(freezefracture)法冰凍斷裂法不僅可用于研究膜組份分布的不對稱不對稱性的意義

膜脂、膜蛋白及膜糖分布的不對稱性導(dǎo)致了膜功能的不對稱性和方向性。保證了生命活動(dòng)的高度有序性。2、膜脂的流動(dòng)性1.側(cè)向擴(kuò)散2.旋轉(zhuǎn)3.擺動(dòng)4.翻轉(zhuǎn)二.細(xì)胞膜分子的流動(dòng)性影響膜脂流動(dòng)性的因素1.脂肪酸鏈的飽和程度2.脂肪酸鏈的長度3.膽固醇的影響4.卵磷脂/鞘磷脂的比例5.其它因素:溫度、酸堿度、離子強(qiáng)度等膜蛋白的流動(dòng)性小鼠細(xì)胞標(biāo)記人膜蛋白抗體+人膜蛋白（抗原）異核細(xì)胞抗小鼠膜蛋白抗體+熒光素B抗人膜蛋白抗體+熒光素A標(biāo)記小鼠膜蛋白抗體+小鼠膜蛋白（抗原）人細(xì)胞孵育（370C,40分鐘）誘導(dǎo)融合膜蛋白(抗原）淋巴細(xì)胞的成斑和成帽反應(yīng)膜流動(dòng)性的意義物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)能量轉(zhuǎn)換細(xì)胞識別免疫、藥物對細(xì)胞的作用當(dāng)膜的流動(dòng)性低于一定的閾值時(shí)，許多酶的活動(dòng)和跨膜運(yùn)輸將停止，反之如果流動(dòng)性過高，又會造成膜的溶解。四、細(xì)胞表面及其特化細(xì)胞表面是指包圍在細(xì)胞質(zhì)外層一個(gè)復(fù)合結(jié)構(gòu)體系，其結(jié)構(gòu)以質(zhì)膜為主體，包括細(xì)胞外被、胞質(zhì)溶膠。廣義的細(xì)胞表面還包括細(xì)胞連接和一些特化結(jié)構(gòu)。（一）、細(xì)胞外被細(xì)胞外被:是一類沾多糖物質(zhì),實(shí)際指細(xì)胞表面與質(zhì)膜中的蛋白或脂類分子共價(jià)結(jié)合的寡糖鏈。細(xì)胞外被的作用有：1、保護(hù)作用：2、細(xì)胞識別：與構(gòu)成細(xì)胞外被的寡糖鏈密切相關(guān)。每種細(xì)胞寡糖鏈的單糖殘基具有一定的排列順序，編成了細(xì)胞表面的密碼，它是細(xì)胞的”指紋”，為細(xì)胞的識別形成了分子基礎(chǔ)。同時(shí)細(xì)胞表面尚有寡糖的專一受體，對具有一定序列的寡糖鏈具有識別作用。3、決定血型：血型實(shí)質(zhì)上是不同的紅細(xì)胞表面抗原，A、B、O三種血型抗原的糖鏈結(jié)構(gòu)基本相同，只是糖鏈末端的糖基有所不同。A血型的人紅細(xì)胞膜脂寡糖鏈的末端是N-乙酰半乳糖胺(GalNAc)，B血型的人紅細(xì)胞膜脂寡糖鏈的末端是半乳糖(Gal)，O型則沒有這兩種糖基，而AB型的人則在末端同時(shí)具有這兩種糖

（二）、細(xì)胞表面的特化結(jié)構(gòu)

質(zhì)膜常帶有許多特化的附屬結(jié)構(gòu)。微絨毛褶皺纖毛鞭毛

1.微絨毛

2.皺褶

在細(xì)胞表面還有一種扁形突起，稱為皺褶r(nóng)uffle）或片足（lamllipodia）。皺褶在形態(tài)上不同于微絨毛，它寬而扁，寬度不等，厚度與微絨毛直徑相等，約0.1μm，高達(dá)幾微米。在巨噬細(xì)胞的表面上，普遍存在著皺褶結(jié)構(gòu)，與吞噬顆粒物質(zhì)有關(guān)。3.纖毛和鞭毛

纖毛（cilia）和鞭毛（flagella）是細(xì)胞表面伸出的條狀運(yùn)動(dòng)裝置。二者在發(fā)生和結(jié)構(gòu)上并沒有什么差別，均由9+2微管構(gòu)成。纖毛和鞭毛都來源于中心粒。4.、細(xì)胞間的連接

緊密連接(tightjunction)緊密連接的模式圖黏合連接帶狀橋粒（beltdesmosome)

又稱粘合帶（adhesionbelt）呈帶狀環(huán)繞細(xì)胞，一般位于上皮細(xì)胞頂側(cè)面的緊密連接下方。在粘合帶處相鄰細(xì)胞的間隙約15～20nm。橋粒與半橋粒橋粒（desmosome）相鄰細(xì)胞間形成紐扣狀結(jié)構(gòu)。橋粒的結(jié)構(gòu)模型細(xì)胞膜之間的間隙約30nm，質(zhì)膜下方有細(xì)胞質(zhì)附著蛋白質(zhì)，如片珠蛋白（plakoglobin）、橋粒斑蛋白（desmoplakin）等，形成一厚約15～20nm的致密斑。斑上有中間纖維相連，中間纖維的性質(zhì)因細(xì)胞類型而異，橋粒中間為鈣粘素（desmoglein及desmocollin）。因此相鄰細(xì)胞中的中間纖維通過細(xì)胞質(zhì)斑和鈣粘素構(gòu)成了穿胞細(xì)胞骨架網(wǎng)絡(luò)。半橋粒（hemidesmosome）在結(jié)構(gòu)上類似橋粒，位于上皮細(xì)胞基面與基膜之間，它橋粒的不同之處在于：①只在質(zhì)膜內(nèi)側(cè)形成橋粒斑結(jié)構(gòu)，其另一側(cè)為基膜；②穿膜連接蛋白為整合素（integrin）而不是鈣粘素，整合素是細(xì)胞外基質(zhì)的受體蛋白；③細(xì)胞內(nèi)的附著蛋白為角蛋白（keratin）。名稱跨膜連結(jié)蛋白細(xì)胞外配體結(jié)合細(xì)胞骨架類型細(xì)胞內(nèi)附著蛋白黏合帶鈣粘蛋白相鄰細(xì)胞鈣粘蛋白肌動(dòng)蛋白絲連鎖蛋白粘著斑蛋白黏合斑整合素胞外基質(zhì)蛋白肌動(dòng)蛋白絲踝蛋白、粘著斑蛋白、α-輔肌動(dòng)蛋白橋粒鈣粘蛋白相鄰細(xì)胞鈣粘蛋白中間纖維橋粒片蛋白，片珠蛋白半橋粒整合素胞外基質(zhì)（基膜）蛋白質(zhì)中間纖維橋粒片蛋白樣蛋白質(zhì)幾種錨定連接的化學(xué)組成（三）、通訊連接

1.間隙連接

間隙連接（gapjunction）存在于大多數(shù)動(dòng)物組織。在連接處相鄰細(xì)胞間有2～4nm的縫隙），間隙連接的通透性是可調(diào)節(jié)的。在實(shí)驗(yàn)條件下，降低細(xì)胞PH值，或升高鈣離子濃度均可降低間隙連接的通透性。當(dāng)細(xì)胞破損時(shí)，大量鈣離子進(jìn)入，導(dǎo)致間隙連接關(guān)閉，以免正常細(xì)胞受到傷害。左，連接子電鏡照片；右，間隙連接模型間隙連接的基本單位，稱連接子（connexon），由6個(gè)相同或相似的跨膜蛋白亞單位環(huán)繞而成，直徑8nm，中心形成一個(gè)直徑約1.5nm的孔道(圖11-11)。通過向細(xì)胞內(nèi)注射分子量不同的染料，證明間隙連接的通道可以允許分子量小于1.5KD的分子通過。這表明細(xì)胞內(nèi)的小分子，如無機(jī)鹽離子、糖、氨基酸、核苷酸和維生素等有可能通過間隙連接的孔隙?；瘜W(xué)突觸

化學(xué)突觸（synapse）是存在于可興奮細(xì)胞間的一種連接方式，其作用是通過釋放神經(jīng)遞質(zhì)來傳導(dǎo)興奮。由突觸前膜(presynapticmembrane)、突觸后膜(postsynapticmembrane)和突觸間隙(synapticcleft)三部分組成化學(xué)突觸五、細(xì)胞膜與物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)一.膜內(nèi)外物質(zhì)的運(yùn)輸膜內(nèi)外物質(zhì)的運(yùn)輸小分子運(yùn)輸大分子運(yùn)輸被動(dòng)運(yùn)輸主動(dòng)運(yùn)輸胞吐作用胞吞作用穿膜運(yùn)輸膜泡運(yùn)輸1.被動(dòng)運(yùn)輸passivetransport被動(dòng)運(yùn)輸:不需要消耗細(xì)胞代謝的能量,而將物質(zhì)從濃度高的一側(cè)經(jīng)細(xì)胞膜轉(zhuǎn)運(yùn)至濃度低的一側(cè)。被動(dòng)運(yùn)輸簡單擴(kuò)散通道擴(kuò)散易化擴(kuò)散簡單擴(kuò)散細(xì)胞外細(xì)胞內(nèi)小分子物質(zhì)細(xì)胞膜1.簡單擴(kuò)散（simplediffusion)(自由擴(kuò)散freediffusion)不需要消耗代謝能量和不依靠專一膜蛋白分子而使物質(zhì)順濃度梯度從膜的一側(cè)轉(zhuǎn)運(yùn)到另一側(cè)的運(yùn)輸方式。高濃度低濃度電化學(xué)梯度脂溶性物質(zhì)(非極性物質(zhì)):苯.乙醇.氧.氮不帶電荷小分子物質(zhì):水.尿素.二氧化碳適合自由擴(kuò)散的物質(zhì):不適合自由擴(kuò)散的物質(zhì):帶電荷物質(zhì)肺泡與肺毛細(xì)血管之間的氣體交換高濃度低濃度電化學(xué)梯度通道蛋白：形成貫穿脂雙層之間的通道。轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)的蛋白質(zhì)（跨膜蛋白）通道蛋白（2）通道擴(kuò)散目前發(fā)現(xiàn)的通道蛋白已有50多種，主要是離子通道（ionchannel)（電位門通道、配體門通道、環(huán)核苷酸門通道、機(jī)械門通道）高濃度低濃度電化學(xué)梯度電壓閘門通道（voltage-gatedchannel)配體閘門通道(ligand-gatedchannel)閘門通道擴(kuò)散:物質(zhì)順濃度梯度經(jīng)過閘門孔道擴(kuò)散到細(xì)胞膜的另一側(cè)這樣的轉(zhuǎn)運(yùn)過程稱閘門通道擴(kuò)散。通道蛋白配體高濃度低濃度電化學(xué)梯度配體高濃度低濃度電化學(xué)梯度水通道（又稱水孔）質(zhì)膜上一部分通道蛋白帶電荷的親水區(qū)形成小的水通道，能使水以及小的水溶性的溶質(zhì)通過簡單擴(kuò)散從膜的一側(cè)到另一側(cè)。通道蛋白不直接與小的帶電荷的溶質(zhì)相互作用。這些小的水溶性的溶質(zhì)經(jīng)擴(kuò)散作用通過水孔進(jìn)出細(xì)胞。AQP1是由四個(gè)相同的亞基構(gòu)成，每個(gè)亞基的相對分子質(zhì)量為28kDa，每個(gè)亞基有六個(gè)跨膜結(jié)構(gòu)域，在跨膜結(jié)構(gòu)域2與3、5與6之間有一個(gè)環(huán)狀結(jié)構(gòu)，是水通過的通道2003年，美國科學(xué)家彼得·阿格雷和羅德里克·麥金農(nóng)，分別因?qū)?xì)胞膜水通道，離子通道結(jié)構(gòu)和機(jī)理研究而獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。

PeterAgreRoderickMacKinnon

壓力激活通道（stress-activatedchannel）通道開關(guān)機(jī)制：機(jī)械力量施加與通道蛋白所致。如：內(nèi)耳聽毛細(xì)胞（auditoryhaircell)，質(zhì)膜上具有這種類似的通道，聲音震動(dòng)施壓于通道蛋白，激活通道門開放，引起離子流入聽毛細(xì)胞，由此建立電信號，此電信號從聽毛細(xì)胞傳到聽神經(jīng)，再經(jīng)聽神經(jīng)傳送信號到腦。聽覺毛狀細(xì)胞的機(jī)械敏感門通道作用原理3、環(huán)核苷酸門通道分布于化學(xué)和光感受器中。如氣味分子與化學(xué)感受器中的G蛋白偶聯(lián)型受體結(jié)合，激活腺苷酸環(huán)化酶，產(chǎn)生cAMP，開啟cAMP門控陽離子通道，引起鈉離子內(nèi)流，膜去極化，產(chǎn)生神經(jīng)沖動(dòng)，最終形成嗅覺或味覺。載體蛋白：與特定溶質(zhì)結(jié)合改變構(gòu)象使溶質(zhì)穿越細(xì)胞膜。轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)的蛋白質(zhì)（跨膜蛋白）（3）易化擴(kuò)散facilitateddiffusion細(xì)胞外細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞膜載體蛋白高濃度低濃度電化學(xué)梯度

一種載體蛋白可特異性的連接和傳送一種特定的分子跨膜，這種運(yùn)輸方式比單純擴(kuò)散速率大大增加。載體蛋白通道：機(jī)制是載體蛋白構(gòu)象的改變高濃度低濃度電化學(xué)梯度載體蛋白能量注意載體構(gòu)象的變化！細(xì)胞外細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞膜2.主動(dòng)運(yùn)輸activetransport鈉鉀泵（Na+-K+-ATP酶）的結(jié)構(gòu):

具有載體和酶的雙重作用。大亞基：為貫穿膜全層的脂蛋白,是該酶的催化部位。小亞基:為細(xì)胞膜外側(cè)半嵌合糖蛋白,其作用機(jī)制不詳。鉀離子烏本苷鉀與烏本苷結(jié)合部位小亞基大亞基ATPADP+Pi鈉離子細(xì)胞質(zhì)鉀濃度梯度[30倍]鈉濃度梯度[13倍]KNa++泵鈉結(jié)合部位特性：運(yùn)出3Na+轉(zhuǎn)入2K+

ATP協(xié)同運(yùn)輸cotransport靠間接提供能量完成主動(dòng)運(yùn)輸。所需能量來自膜兩側(cè)離子的濃度梯度。動(dòng)物細(xì)胞中常常利用膜兩側(cè)Na+濃度梯度來驅(qū)動(dòng)。植物細(xì)胞和細(xì)菌常利用H+濃度梯度來驅(qū)動(dòng)。分為：同向協(xié)同（symport）和反向協(xié)同（antiport）。1、同向協(xié)同（symport）如小腸細(xì)胞對葡萄糖的吸收伴隨著Na+的進(jìn)入。某些細(xì)菌對乳糖的吸收伴隨著H+的進(jìn)入。2、反向協(xié)同（antiport）如Na+驅(qū)動(dòng)的Cl--HCO3-交換，即Na+與HCO3-的進(jìn)入伴隨著Cl-和H+的外流，如存在于紅細(xì)胞膜上的帶3蛋白。3.Na＋-H+交換載體——調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)PHNa+H+物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)乃姆N基本機(jī)制膜泡運(yùn)輸胞吞作用胞吐作用胞飲作用pinocytosis吞噬作用phagocytosis受體介導(dǎo)的胞吞作用lowdensitylipoprotein膜泡運(yùn)輸:大分子及顆粒物質(zhì)并不直接穿過細(xì)胞膜,而是通過一系列膜囊泡形成和融合來完成的轉(zhuǎn)運(yùn)過程。3.胞吞作用和胞吐作用胞吐作用吞噬作用吞噬體phagosome胞飲作用吞飲體pinosome膜泡運(yùn)輸胞吐作用吞噬作用胞飲作用LDL受體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用具高度的特異性,可大大提高內(nèi)吞效率LDL顆粒（φ：22nm）核心：1500個(gè)酯化膽固醇分子800磷脂分子，500游離膽固醇，apoB100轉(zhuǎn)運(yùn)肝合成的內(nèi)源性膽固醇核心：1500個(gè)酯化膽固醇分子800磷脂分子，500游離膽固醇，apoB100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)細(xì)胞質(zhì)胞吐作用組成性胞吐作用:運(yùn)輸小泡持續(xù)不斷地從高爾基體運(yùn)送到細(xì)胞質(zhì)膜，并立即進(jìn)行膜的融合，將分泌小泡中的蛋白質(zhì)釋放到細(xì)胞外,此過程不需要任何信號的觸發(fā),它存在于所有類型的細(xì)胞中。給細(xì)胞外提供酶、生長因子和細(xì)胞外基質(zhì)成分外，也為細(xì)胞質(zhì)膜提供膜整合蛋白和膜脂。調(diào)解性胞吐作用:見于某些特化的細(xì)胞，如內(nèi)分泌細(xì)胞。通過出芽離開反面高爾基網(wǎng)絡(luò)并聚集在細(xì)胞質(zhì)膜附近,當(dāng)細(xì)胞受到細(xì)胞外信號刺激時(shí),就會與細(xì)胞質(zhì)膜融合將內(nèi)含物釋放到細(xì)胞外。如血糖的增加,細(xì)胞會發(fā)出信號釋放胰島素。二、細(xì)胞膜與細(xì)胞識別

細(xì)胞識別及識別反應(yīng)細(xì)胞識別(cellrecognition)指細(xì)胞對同種或異種細(xì)胞、同源或異源細(xì)胞以及對自己和異己物質(zhì)分子的認(rèn)識和鑒別。巨噬細(xì)胞識別衰老紅細(xì)胞表面暴露出半乳糖殘基，將其吞噬。結(jié)合素結(jié)合素受體結(jié)合素與結(jié)合素受體都具有種屬特異性，可以相互識別并結(jié)合

膜受體與細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)細(xì)胞通訊(cellcommunication)

細(xì)胞通訊是細(xì)胞間或細(xì)胞內(nèi)通過高度精確和高效地發(fā)送與接收信息的通訊機(jī)制，對環(huán)境作出綜合反應(yīng)的細(xì)胞行為。細(xì)胞通訊的方式及引起的某些反應(yīng)細(xì)胞通訊中有兩個(gè)基本概念:

●信號傳導(dǎo)(cellsignalling)信號分子從合成的細(xì)胞中釋放出來,然后進(jìn)行傳遞，強(qiáng)調(diào)信號的產(chǎn)生、分泌與傳送?！裥盘栟D(zhuǎn)導(dǎo)(signaltransduction)配體與受體結(jié)合、第二信使的產(chǎn)生及其后的級聯(lián)反應(yīng)等,即信號的識別、轉(zhuǎn)移與轉(zhuǎn)換，強(qiáng)調(diào)信號的接收與接收后信號轉(zhuǎn)換的方式(途徑)和結(jié)果。膜受體(membranereceptor)配體（ligand）：細(xì)胞外的信號分子以及其它有生物活性的化學(xué)物質(zhì)統(tǒng)稱配體。（激素.神經(jīng)遞質(zhì).抗原．藥物等）受體膜上的一類鑲嵌蛋白，多為膜上的功能性糖蛋白。(細(xì)胞膜、細(xì)胞核、胞內(nèi)膜上。)胞質(zhì)受體cytoplasmic：膜受體：受體（receptor）：是細(xì)胞的一種生物大分子，可與配體結(jié)合產(chǎn)生胞內(nèi)效應(yīng)。膜受體單體型：由一個(gè)鑲嵌蛋白分子構(gòu)成。復(fù)合型：由兩個(gè)或多個(gè)鑲嵌蛋白聚合一起形成。調(diào)節(jié)部位催化部位（識別器）：受體蛋白向著細(xì)胞外部分，多為糖蛋白，可識別不同的配體，狹義受體指此部位。（效應(yīng)器）：受體蛋白向著細(xì)胞質(zhì)部分，一般具有酶的活性，配體與受體結(jié)合前，它是無活性的，只有受體與配體結(jié)合后才被激活，引起一系列變化，產(chǎn)生相應(yīng)的生物效應(yīng)。將受體所接受的信號，轉(zhuǎn)變?yōu)榈鞍踪|(zhì)的構(gòu)象變化，傳給催化單位。膜受體的結(jié)構(gòu)傳導(dǎo)物：細(xì)胞內(nèi)域

（親水區(qū)）

細(xì)胞外域（親水區(qū)，有寡糖鏈結(jié)合）

跨膜域（疏水區(qū)，1個(gè)或多個(gè)）跨膜糖蛋白或糖脂膜受體的結(jié)構(gòu)、分類和特點(diǎn)膜受體的分類表面受體離子通道偶聯(lián)受體G蛋白偶聯(lián)受體酶聯(lián)受體膜受體的功能：識別配體，并與之結(jié)合，將胞外信號轉(zhuǎn)變成胞內(nèi)信號，引起胞內(nèi)效應(yīng)。三、膜受體與信號傳遞

第一信使（第一信號）：與膜受體結(jié)合的配體（化學(xué)信號），不直接參與細(xì)胞的物質(zhì)和能量代謝，而作為一種信使起傳遞信息的作用。

第二信使（第二信號）：可改變靶細(xì)胞中已存在的酶或非酶蛋白的活性，引起細(xì)胞對外界信號的反應(yīng)。第二信使學(xué)說——1965——Sutherland1971年生理學(xué)與醫(yī)學(xué)諾貝爾獎(jiǎng)cAMP信號體系要點(diǎn)1.第一信號（激素、配體）與專一性受體識別并結(jié)合。2.受體-配體復(fù)合物激活細(xì)胞膜中腺苷酸環(huán)化酶(AC)。3.ATP激活的ACMg+2cAMP4.以cAMP為第二信號激活蛋白激酶A（PKA)始動(dòng)一系列胞內(nèi)反應(yīng)最終產(chǎn)生生物效應(yīng)。G蛋白cAMP信號體系

Ac腎上腺素受體ATPcAMP無活性PKA有活性PKA靶蛋白磷酸化胞內(nèi)效應(yīng)胞內(nèi)第一信號.配體第二信號BDE胞內(nèi)5′-AMP注釋:Ac:腺苷酸環(huán)化酶PKA:蛋白激酶ABDE:環(huán)核苷酸磷酸二脂酶Mg+2信號細(xì)胞反應(yīng)增殖分化代謝功能應(yīng)激凋亡ororlostdisease親水性信號分子親脂性信號分子膜受體的功能：識別配體，并與之結(jié)合，將胞外信號轉(zhuǎn)變成胞內(nèi)信號，引起胞內(nèi)效應(yīng)。cAMP與蛋白激酶對細(xì)胞活性的影響

NO的細(xì)胞信使作用

NO是可溶性的有毒氣體，研究表明，NO分子具有多種生物學(xué)功能，并且是一種能夠進(jìn)入細(xì)胞直接作用于酶并引起快速反應(yīng)的氣體信號分子。在一些組織中作為局部介質(zhì)引起信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，使血管壁的平滑肌細(xì)胞松弛，血液流通順暢。1998年Robert和Louis對NO的信使作用的研究獲得了生理學(xué)和醫(yī)學(xué)諾貝爾獎(jiǎng)

NO和cGMP的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑硝化甘油的作用NO對血管的效應(yīng)可以很好地解釋硝化甘油的作用，早在100年前就使用硝化甘油處理心絞痛的病人(這種絞痛是由血液不適當(dāng)?shù)亓飨蛐募∫鸬?。硝化甘油在體內(nèi)轉(zhuǎn)化成NO，它可以使血管松弛。減輕心臟的工作壓力，減少心肌對氧的需要。硝化甘油作用機(jī)制硝化甘油在體內(nèi)→內(nèi)皮細(xì)胞中生成NO→NO能夠跨過細(xì)胞質(zhì)膜擴(kuò)散到鄰近的平滑肌細(xì)胞→鳥苷酸環(huán)化酶激活→催化GTP生成cGMP→使血管壁的平滑肌細(xì)胞松弛和血管舒張反應(yīng)，血液流通順暢。由于NO半衰期短（5—10s).所以它只能作用于鄰近的細(xì)胞免疫作用細(xì)胞膜抗原抗原：凡能刺激機(jī)體免疫系統(tǒng)(脾.骨髓.胸腺和淋巴細(xì)胞等)發(fā)生各種生理和病理過程的異物分子,統(tǒng)稱抗原。細(xì)胞膜抗原membraneantigen：細(xì)胞膜表面具有抗原性質(zhì)的大分子，多為鑲嵌在細(xì)胞膜上的糖蛋白和糖脂。ABO血型抗原（ABH）：人類紅細(xì)胞表面的主要抗原，其化學(xué)成份是一類糖脂，決定抗原性質(zhì)的是其寡糖鏈部分。四個(gè)亞型：H（O）型、A型、B型、AB型。白細(xì)胞抗原：HLA,目前發(fā)現(xiàn)200多個(gè)同源性位點(diǎn)組織相容性抗原

凡能引起個(gè)體間組織器官移植排斥反應(yīng)的抗原稱組織相容性抗原，是廣泛存在于各種組織細(xì)胞膜上的抗原。

細(xì)胞膜與疾病膜轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)異常胱氨酸尿癥：載體蛋白先天缺陷，導(dǎo)致氨基酸吸收障礙，尿中大量胱氨酸在PH下降時(shí)，形成結(jié)石。腎性糖尿?。狠d體功能下降，導(dǎo)致依賴于Na+驅(qū)動(dòng)的糖運(yùn)輸功能下降，腎小球?qū)ρ獫{中葡萄糖重吸收下降，血糖升高，引起腎性糖尿病。原發(fā)性高血壓：機(jī)體Na+泵功能障礙膜受體異常遺傳性高膽固醇血癥：LDL受體缺損肌無力癥：患者血清中出現(xiàn)可以與神經(jīng)肌肉接頭處突觸后膜的乙酰膽堿受體相結(jié)合的受體，抗體與受體結(jié)合，減少了有效的受體數(shù)，封閉了乙酰膽堿的作用；另外這種抗體也促進(jìn)乙酰膽堿受體的分解，從肌肉細(xì)胞表面消失，使患者乙酰膽堿受體數(shù)減少到一半以下。無或低丙種球蛋白血癥：B淋巴細(xì)胞表面缺少作為抗原受體的免疫球蛋白，因此B淋巴細(xì)胞不能接受抗原刺激發(fā)育成漿細(xì)胞而產(chǎn)生抗體。信號轉(zhuǎn)導(dǎo)異常霍亂：由于霍亂弧菌附于小腸黏膜進(jìn)行繁殖而引起的急性腹瀉霍亂弧菌產(chǎn)生的霍亂毒素由A、B兩個(gè)亞基組成，B亞基與細(xì)胞膜上受體結(jié)合；A亞基能穿過細(xì)胞膜，催化細(xì)胞中NAD+中ADP核糖基不可逆結(jié)合在Gs的α亞基上，使α亞基與β、γ亞基分離并與GTP結(jié)合，但此時(shí)α亞基喪失了GTP酶的活力，不能分解GTP，所以G蛋白處于持續(xù)激活狀態(tài)。同時(shí)AC被活化的α亞基持續(xù)激活，從而使細(xì)胞中cAMP大量增加，可高達(dá)正常值的100倍以上，促使大量的Cl-和HCO3-從細(xì)胞內(nèi)進(jìn)入腸腔，細(xì)胞內(nèi)外滲透壓失去平衡，引起大量水分進(jìn)入腸腔，造成劇烈腹瀉。腫瘤細(xì)胞表面的改變接觸抑制(contactinhibition)消失黏著作用消失：癌細(xì)胞表面負(fù)電荷增加，靜電斥力提高；橋粒減少；鈣離子濃度降低；膜組成改變：神經(jīng)節(jié)苷脂減少，鞘糖脂組分改變，糖脂的糖鏈縮短；纖連蛋白減少；唾液酸暴露抗原性改變：腫瘤移植相關(guān)抗原（tumorassiciatedtransplantionantigent,TATA）出現(xiàn)與外源性凝集素的反應(yīng)：在凝集素——伴刀豆球蛋白A