大学精品课件：膜结构 被动转运

1、第二章 细胞的基本功能 Chapter II The essential Function of the Cells 细胞是人体的基本结构单位，也是基本机能单位,本章讨论： 细胞膜结构 跨膜物质转运 细胞信号转导 生物电现象 肌细胞的收缩活动,第一节 细胞膜的结构和物质转运功能 一、 膜的化学组成和分子结构 Composition and Molecular Structure of the Cell Membrane 细胞膜或质膜（plasma membrane) 组成膜的成分：脂质、蛋白质、少量糖类 排列形式：液态镶嵌模型假说 (fluid mosaic model) 膜是以液态的脂质双分

2、子层为基架，其间镶嵌着许多具有不同结构和功能的蛋白质,脂质Lipids双分子层： 组成： 1. 磷脂. Phospholipid ： 种类：磷脂酰胆碱 phosphatidylcholine 磷脂酰丝氨酸 phosphatidylserine 磷脂酰乙醇胺 phosphatidylethanolamine 磷脂酰肌醇 phosphatidylinositol,特点： a.双嗜性特性 amphipathic（双嗜性）molecule: hydrophilic（ 亲水性的）and hydrophobic（疏水性的） 由于其分子结构有磷酸和碱基的一端是亲水性的、极性 的；而脂酰基链的一端是疏水性的、

3、非极性的，因此，极 性端都朝向膜的内表面或外表面，形成双层结构。 b. 溶点低：体温下呈液态（fluidity） c. 分子可移动：但主要作侧向运动，很少作“掉头”运动或跨 层运动。 d. 磷脂酰肌醇在信息跨膜转导中有重要作用 胆固醇 Steroids （少） 联系临床：胆固醇的含量 与膜的流动性成反比,细胞膜蛋白 Proteins 结构：-螺旋或球形结构 （肽链反复折叠形成） 存在形式： 表面蛋白(peripheral protein): 肽链中带电氨基酸与膜表面脂质的极性基团相吸引，或以离子键与膜中的整合蛋白结合，附着于膜的内表面或外表面。 整合蛋白 (integrated protein

4、): 肽链一次或多次穿越脂质双层，形成球形结构的蛋白质,功能 Function of the membrane protein ： 可分为： 酶蛋白 Enzymes 转运蛋白 Carriers for glucose and amino acid Transport 受体蛋白 Receptors 通道蛋白 Channels for some ions 细胞膜的功能主要由蛋白质完成,三）细胞膜糖类 Carbohydrate: 少， 以共价键的形式和膜脂质或蛋白质结合，形成糖 脂lipopolysaccharide或糖蛋白protein- lysaccharide， 糖链仅存在于细胞膜外侧,作用T

5、he function of Carbohydrate ： 糖链中单糖的排列顺序中的特异性，作为它们所结合的蛋白质的特异性“标志”，在免疫或与其他化学分子结合时，可作为膜的“可识别”部分,本章讨论： 细胞膜结构 跨膜物质转运 细胞信号转导 生物电现象 肌细胞的收缩活动,二 、 物质的跨膜物质转运 Transport across the cell membrane,扩散 diffusion: 两种不同浓度的同种物质的溶液相邻地方在一 起，则高浓度区域中的溶质分子将向低浓度区域发 生净移动，这种现象称为扩散,一）单纯扩散 （simple diffusion ） 1. 概念：脂溶性、小分子物质直接

6、通过膜脂质双层，顺浓度差的跨膜转运,单纯扩散(simple diffusion,2. 常见物质： The substances that can be transported through the membrane by simple diffusion. (1) 气体gases: （O2 、CO2、NO、 CO、N2） (2) 其他脂溶性分子 other lipid-soluble molecules: 乙醇alcohol ,类固醇激素steroid hormones,尿 素urea等 水分子是极性分子，但可高度通透，因分子极 小、不带电荷。（也可通过水通道转运,二）易化扩散,A概念：有些

7、不溶于脂质或溶解度很小的物质，它们在细胞膜中特殊蛋白质的协助下，从高浓度一侧向低浓度一侧移动。 B类型：参与易化扩散的镶嵌蛋白质，有载体蛋白和通道蛋白,a。通道介导的易化扩散,概念：细胞内外液中的带电离子的跨 膜转运，通过离子通道进行的扩散。 离子通道：使离子跨过膜屏障进行转运的蛋白质孔道,II特点： 相对特异性 具有开放、关闭的特性（激活、失活、备用,门控离子通道分类,电压门控通道 90mv Na+备用状态；-70mv被激活开放，1ms后失活，失活历时10ms 化学门控通道 如：KAch 机械门控通道 如：触觉的神经末梢、听觉的毛细胞,快钠通道,化学门控通道： KAch,机械门控通道： 听觉

8、的毛细胞,b载体介导的易化扩散,I概念： 被转运物质与载体蛋白质结合 形成可溶于脂质的复合物 该复合物在到达膜的低浓度一侧后，被转运物质与载体分离，而后进入低浓度侧， 载体则返回膜的高浓度侧，以便进行下一轮物质转运 如：GS、AA,载体运输的特点,较高的结构特异性 饱和现象 竞争性抑制,通道蛋白的不同的构像或构型使通道处于不同的的机能状态。 备用 激活 失活,本章讨论： 细胞膜结构 跨膜物质转运 细胞信号转导 生物电现象 肌细胞的收缩活动,第二节细胞的信号转导 signal transduction 细胞外信息：配体（包括激素hormones 、递质neurotransmitters 、细胞因

9、子cytokines和各种能量形式的刺激等）完成细胞间的信息转导 信号转导 signal transduction：通常不同形式的外界信号作用于细胞时，并不进入细胞或直接影响细胞内过程，而是作用于细胞表面的受体（少数类固醇激素和甲状腺素除外）通过引起膜结构中一种或数种特殊蛋白质分子的变构作用，将细胞外界环境变化的信息传递到膜内（跨膜信号转导），通过多级的、由信号分子构成的信号转导系统传递信息，并具有信号放大功能（细胞内信号转导），再引发被作用细胞相应的功能改变，这一过程称为信号转导,一、G蛋白耦联受体介导的信号转导 Signal transduction mediated by G prote

10、in-linked receptor （一） 参与G蛋白耦联受体信号转导的信号分子 signal molecules participating参与 in signal transduction（图2-13） 和膜上三种蛋白质有关： 受体 receptor：是细胞的某一特殊部分，能与到达膜表面的外 来化学信号作特异性结合引发细胞产生特定的生理效应 鸟苷酸结合蛋白G蛋白 guanine nucleotide- binding protein G蛋白效应器（效应器酶、通道）G protein effector 和细胞内成分有关： 第二信使 蛋白激酶,1. G蛋白耦联受体 G-protein-lin

11、ked receptor： 是细胞的某一特殊部分，能与到达膜表面的外来化 学信号作特异性结合引发细胞产生特定的生理效应 已确定近300多种 受体结构： 每种受体都由一条7次穿膜的肽链组成 seven-spanning receptors 膜外侧N端部分或深入脂质双层的跨膜螺旋可与配体结合 Receptors site 胞浆侧不同部位或C端部分可与膜上G蛋白结合 activating site ，G蛋白可被激活（图2-14） 配体 Ligands : Ach, adrenaline ,Glutamate et,2 . G蛋白(G protein) 鸟苷酸结合蛋白 GTP结合蛋白(GTP-bindi