医学细胞生物学：04 细胞膜与物质的跨膜运输新

1、 本章节重点本章节重点 细胞膜细胞膜和和细胞内膜细胞内膜的总称。的总称。 膜 脂 Cell membrane - Structure （卵磷脂）（卵磷脂） （脑磷脂）（脑磷脂） X 极性头部（亲水性） 极性头部（亲水性） 非极性尾部（疏水性）非极性尾部（疏水性） 甘油磷脂甘油磷脂 鞘磷脂鞘磷脂 鞘胺醇鞘胺醇 极性头部极性头部 固固 醇醇 环环 结结 构构 非极性尾部非极性尾部 功能：调节膜的流动性，增强膜的稳定性功能：调节膜的流动性，增强膜的稳定性 极性头部基团极性头部基团 （一个或几个糖基）（一个或几个糖基） 非极性尾部基团非极性尾部基团 水水 螺 旋 离子键离子键 氢键氢键 细胞内细胞内

2、脂双层脂双层 膜蛋白膜蛋白 细胞外被细胞外被 （糖萼）（糖萼） 分布分布： 细胞表面：细胞表面：是以质是以质 膜为主体，包括质膜为主体，包括质 膜和质膜外侧的细膜和质膜外侧的细 胞外被和质膜内侧胞外被和质膜内侧 的胞质溶胶层共同的胞质溶胶层共同 组成的一个多功能组成的一个多功能 复合结构体系。复合结构体系。 1、膜脂分布的不对称性、膜脂分布的不对称性 2、膜蛋白分布的不对称性、膜蛋白分布的不对称性 糖蛋白、糖脂上的低聚糖糖蛋白、糖脂上的低聚糖 残基均位于膜的非胞质侧。残基均位于膜的非胞质侧。 3、膜糖类分布的不对称性、膜糖类分布的不对称性 4.细胞膜内侧面分布有微管、微丝细胞膜内侧面分布有微管

3、、微丝 不对称性的生物学意义：不对称性的生物学意义： 决定了膜内外表面功能的不对称性。决定了膜内外表面功能的不对称性。 （1）侧向扩散）侧向扩散 （2）旋转运动）旋转运动 （3）翻转运动）翻转运动 膜脂分子的运动方式膜脂分子的运动方式 （4）伸缩和振荡运动）伸缩和振荡运动 3、膜蛋白的流动性、膜蛋白的流动性 小鼠细胞小鼠细胞 人膜蛋白抗体人膜蛋白抗体+ 人膜蛋白（抗原）人膜蛋白（抗原） 异核细胞异核细胞 小鼠膜蛋白抗体小鼠膜蛋白抗体 + 荧光素荧光素 人膜蛋白抗体人膜蛋白抗体 + 罗丹明罗丹明 小鼠膜蛋白抗体小鼠膜蛋白抗体 + 小鼠膜蛋白（抗原）小鼠膜蛋白（抗原） 人细胞人细胞 孵育（孵育（3

4、7，40分钟）分钟） 诱导融合诱导融合 膜蛋白膜蛋白 (抗原）抗原） 1. 流动的脂质双分子层构成膜的连续主体。疏水尾相对排列于膜的中央，亲流动的脂质双分子层构成膜的连续主体。疏水尾相对排列于膜的中央，亲 水头朝向膜的表面。水头朝向膜的表面。 2.球形膜蛋白以各种形式镶嵌在脂质双分子层中或内外表面。球形膜蛋白以各种形式镶嵌在脂质双分子层中或内外表面。 液态镶嵌模型 脂质双分子层脂质双分子层 极性头部极性头部 疏水尾部疏水尾部 外周蛋白外周蛋白 镶嵌蛋白镶嵌蛋白 3. .膜的两侧结构是不对称的，糖链分布在非胞质侧。膜的两侧结构是不对称的，糖链分布在非胞质侧。 4.4.膜脂和膜蛋白具有一定的流动性

5、。膜上各化学组分不断更新，处于动态膜脂和膜蛋白具有一定的流动性。膜上各化学组分不断更新，处于动态 平衡之中。平衡之中。 高浓度高浓度 低浓度低浓度 载体蛋白载体蛋白 高浓度 低浓度 葡萄糖载体蛋白葡萄糖载体蛋白(GlUT1 )通过易化扩散转运葡萄糖通过易化扩散转运葡萄糖 P-型离子泵型离子泵 驱动阳离子跨膜转运，驱动阳离子跨膜转运， 如钠钾泵。如钠钾泵。 V-型质子泵型质子泵 需需ATP供能，对供能，对H+ 的转运。的转运。 ( (二二) ) 主动运输主动运输 F-型质子泵型质子泵 合成合成ATP，在能量转换，在能量转换 中起重要作用，中起重要作用， 如线粒体如线粒体ATP酶。酶。 ABC转运

6、体转运体 参与糖、氨基酸及小分参与糖、氨基酸及小分 子物质的运输。子物质的运输。 A. P-型离子泵型离子泵 B. V-型质子泵型质子泵 C. F-型质子泵型质子泵 D. ABC转运体转运体 （1） 大亚基 大亚基 小亚基 Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ K+ K+ K+ K+ K+ K+K+ K+ K+ K+ K+ K+ K+ K+ K+ K+ K+ K+ K+ K+ K+ K+ K+ K+ K+ Na+ Na+ Na+ Pi Na+ K+ 小亚基 大亚基 大亚基 K+ ATPADP+Pi

7、 K+ Pi 大亚基 大亚基大亚基 小亚基小亚基 Na+Na+ K+K+ u1 1个个ATPATP酶分子每秒钟水解酶分子每秒钟水解10001000个个ATPATP分子；分子； u每水解每水解1 1分子分子ATPATP所释放的能量可泵出所释放的能量可泵出3 3个个NaNa+ +，同时泵入，同时泵入2 2个个K K+ +。 NaNa -K-K 泵相似，通过磷酸化和去磷泵相似，通过磷酸化和去磷 酸化过程使构象改变，结合与释放酸化过程使构象改变，结合与释放 间接消耗间接消耗ATPATP，动力来自膜两侧，动力来自膜两侧NaNa+ +（或（或H H+ +） 电化学梯度电化学梯度 协同运输过程由特异的载体蛋

8、白完成协同运输过程由特异的载体蛋白完成 同向运输与对向运输同向运输与对向运输 （根据溶质运输方向与（根据溶质运输方向与NaNa+ +顺浓度转移方向）顺浓度转移方向） n共运输：物质运输方向与共运输：物质运输方向与NaNa+ +转移方向相同，如小肠上皮细转移方向相同，如小肠上皮细 胞、肾小管上皮细胞对葡萄糖、氨基酸的吸收胞、肾小管上皮细胞对葡萄糖、氨基酸的吸收 NaNa+ + 葡萄糖葡萄糖 2Na2Na+ +/1/1分子葡萄糖分子葡萄糖 转运速度快转运速度快 具有高度选择性具有高度选择性 不持续开放不持续开放 为被动运输为被动运输 配体配体 高浓度 低浓度 (1)配体门控通道配体门控通道 典型配

9、体门控通道：乙酰胆碱受体典型配体门控通道：乙酰胆碱受体 (2)电压门控通道电压门控通道 z闸门开放时间只有几毫秒，随即迅速自发关闭闸门开放时间只有几毫秒，随即迅速自发关闭 z电压门控通道存在于可兴奋细胞，如神经元细胞、肌细胞电压门控通道存在于可兴奋细胞，如神经元细胞、肌细胞 小分子物质小分子物质 跨膜运输跨膜运输 被动运输被动运输 简单扩散简单扩散 主动运输主动运输 易化扩散易化扩散 Na -K泵 泵 Ca2+-pump Na -葡萄糖协同运输 葡萄糖协同运输 Na -H+协同运输 协同运输 细胞内吞较大的固体颗粒细胞内吞较大的固体颗粒 物质，如细菌、细胞碎片物质，如细菌、细胞碎片 等等 细胞吞入的物质为液体细胞吞入的物质为液体 或极小的颗粒物质或极小的颗粒物质 细胞核细胞核 巨噬巨噬 细胞细胞 吞噬吞噬 扫描扫描 电镜电镜 观察观察 被被 网格蛋白网格蛋白:捕获膜受体，牵拉质膜内陷形成有被小泡捕获膜受体，牵拉质膜内陷形成有被小泡 衔接蛋白：