医学细胞生物学4

第四章细胞膜及物质的跨膜运输,重点1.何为生物膜？内含哪些化学组分以及这些组分的结构、功能？2.细胞膜内外物质交换、进出的方式？各有何特点？,细胞膜（cellmembrane）：,是包围在细胞质外周的一层界膜，又称质膜。,细胞内膜：,真核细胞内除质膜外其它所有的膜结构。,生物膜：,细胞膜和细胞内膜统称为生物膜。,单位膜（unitmembrane）：,电镜下，生物膜呈现的“暗-明-暗”的三层结构,第一节生物膜的化学组成和分子结构,一、生物膜的化学组成,脂类分子(膜脂)的特点：,双亲性分子，具有一个亲水的头部和一个疏水的尾部。,脂质体：,（一）膜脂（共三类）：,磷脂、胆固醇、糖脂。磷脂：1.甘油磷脂2.鞘磷脂甘油磷脂：1.PC2.PE3.PS4.PI,1、磷质的类型：,卵磷脂（磷脂胆碱）,脑磷脂（磷脂酰乙醇胺）、,磷脂酰丝氨酸,鞘磷脂：神经酰胺和鞘氨醇结合物,磷脂分子的结构：,头部为磷酸和胆碱组成，不同磷脂头部的大小、形状和所带电和不同，与其和蛋白质的结合有关；,尾部为长短不一的碳氢链（一般含14-24个碳原子），烃链的长短和不饱和程度，可影响膜的流动性。,2、胆固醇：,也是双亲性分子,在膜中的排列方式：,3、糖脂：,是含有一个或几个糖基的脂类，不同糖脂分子中的糖基数量不同，且均位于膜的外叶，并将糖基暴露于细胞表面。,作用：,可作为受体，与细胞识别及信息传导有关。,（二）膜蛋白：,生物膜所含有的蛋白称为膜蛋白，可分为外在、内在及脂锚定膜蛋白三类。,1、外在膜蛋白（extrinsicmembraneprotein）：,分布在膜的内外表面，水溶性。,2、内在膜蛋白（intrinsicmembraneprotein）：,作为双亲性分子可不同程度的嵌入脂双分子层中。,跨膜蛋白：,镶嵌蛋白：,3.脂锚定蛋白,膜蛋白决定细胞膜的功能,半乳糖、甘露糖、岩藻糖、半乳糖胺、葡萄糖、葡萄糖胺和唾液酸。,（三）膜糖类：,二、生物膜的特性,（一）生物膜的流动性（fluidity）,相变：温度变化使生物膜液晶态和晶态之间的变化；,相变温度：引起相变的温度称为相变温度。,1、膜脂分子的运动（流动性）：,（1）运动方式：,左右摆动旋转运动,侧向运动翻转运动,2、影响运动的因素,1.脂肪酸链的不饱和程度2.碳氢链的长度3.胆固醇的调节4.卵磷脂与鞘磷脂比例5.膜蛋白的影响,2、膜蛋白的分子运动,（1）膜的侧向运动：人、鼠细胞融合实验,（二）生物膜的不对称性,1、膜脂分布的不对称性,2、膜蛋白分布的不对称性,三、生物膜的分子结构模型,（一）夹层学说,1935，Danielli和Davson提出,（二）单位膜模型,1959年，Robertson，电镜，结论：暗-明-暗三层结构。,（三）流动镶嵌模型,1972年，Singer和Nicolson建立：,以磷脂双分子层作为膜的基本结构骨架,蛋白质分子以不同程度镶嵌于脂质双层中,膜的内外侧是不对称的,膜具有流动性,细胞膜的功能,第二节小分子物质的跨膜运输,一、膜的选择性通透和单纯运输,1、单纯扩散：一些物质不需要膜蛋白的帮助，能顺浓度梯度自由扩散，通过膜的脂双层这种跨膜的运输形式，称为单纯扩散。,单纯扩散又叫被动扩散。,分子量小的脂溶性强的非极性分子能迅速的通过脂双层膜，如，CO2、O2和乙醇、尿素、乙醚等。,主动运输和被动运输,1、被动运输（passivetransport）：物质顺浓度或电化学梯度跨膜运输，不消耗能量。,2、主动运输（activetransport）：在介导蛋白的帮助下，使物质逆浓度梯度且消耗能量，这种运输方式称为主动运输。,二、膜蛋白介导的跨膜运输,（一）膜运输蛋白：,（1）载体蛋白（carrierprotein）：能与特异性的分子结合，然后通过其自身构象的变化而允许该分子进行跨膜运输的蛋白，叫载体蛋白。,载体蛋白既介导被动运输也介导主动运输。,（2）通道蛋白（channelprotein）：能形成贯穿膜质双层的冲水孔道，使一些特异的物质经过它完成跨膜运输的蛋白，叫通道蛋白。,通道蛋白只介导被动运输。,2、Na+K+ATP酶：是一种离子泵，又称Na+K+泵，属主动运输。,胞外Na+低于胞内10-20倍胞外K+高于胞内10-20倍,多次穿膜的跨膜蛋白，胞质面具有一个ATP结合位点、三个高亲和Na+接合位点、膜的外表面有两个K+的结合位点,3、H+ATP酶：,在质膜或某些细胞器膜上存在的能水解ATP提供能量,使H+逆浓度梯度运转的膜蛋白，又称质子泵,在溶酶体膜上的质子泵，则保持溶酶体内高酸度环境。,胃壁细胞顶部膜上的H+ATP酶，能维持胃内容物的酸性。,4、协同运输：,一种物质的运输依赖于第二种物质的同时运输；,分为：通向协同运输和反向协同运输。,（1）同向协同运输：如：Na+顺离子浓度运转的同时伴有葡萄糖或氨基酸的逆浓度梯度运转。,（2）逆向协同运输：Na+Ca2+和Na+H+,第三节大分子和颗粒物质的跨膜运输,一、内吞作用（endocytosis）：有叫入胞作用，是通过质膜的变形运动将细胞外物质转运入细胞内的过程。,（一）吞噬作用（phagocytosis）：在摄入颗粒物质时，细胞部分变形，使质膜凹陷或形成伪足将颗粒物质包裹摄入细胞。如：原生生物的变形虫、阿米巴等。,（二）吞饮作用（pinocytosis）：细胞摄入溶质或液体的内吞作用。,1、概述：,（1）概念：细胞通过膜上的受体与被摄入的蛋白或化合物结合进而将它们运输到细胞内的过程。,（2）有被小窝（coatedpit）：,（3）有被小泡（coatedvesicle）：,（三）受体介导的内吞作用（receptermediatedendocytosis）,（1）过程：,LDL（低密度脂蛋白，lowdensitylipoproteir)：是一种大的球形颗粒，分子量300万道尔顿。由胆固醇和蛋白质组成。,LDL受体,二、外吐作用,1、概念：有称出胞作用，细胞将胞内物质通过膜变形将它们运输到细胞外的过程，是一种内吞作用相反的过程。,2、外吐作用的过程：形成；移位；入坞；融合；外吐。