细胞膜的结构及细胞基本功能学习教案

1、会计学1细胞膜的结构细胞膜的结构(jigu)及细胞基本功能及细胞基本功能第一页，共42页。一、细胞膜的化学一、细胞膜的化学(huxu)组成组成1、化学组成、化学组成 脂类、蛋白质和糖类。重量脂类、蛋白质和糖类。重量 上上P/F： 4/1；分子数；分子数F/P：100/1；糖类极少。；糖类极少。 2、分子排列、分子排列 液态液态(yti)镶嵌模型镶嵌模型 (fluid mosaic model)： （1）液态）液态(yti)脂质双分子层为基架；（脂质双分子层为基架；（2）镶嵌不同镶嵌不同 分子结构、不同功能的蛋白质；（分子结构、不同功能的蛋白质；（3）糖（寡）糖（寡糖或糖或 多糖链）在膜外与脂质

2、和蛋白质以共价键结多糖链）在膜外与脂质和蛋白质以共价键结合为合为 糖脂或糖蛋白。糖脂或糖蛋白。第2页/共42页第二页，共42页。二、膜中物质的结合二、膜中物质的结合(jih)形式形式第3页/共42页第三页，共42页。第4页/共42页第四页，共42页。磷脂的结构磷脂的结构 磷脂的立体磷脂的立体(lt)模型模型 磷脂的符号磷脂的符号第5页/共42页第五页，共42页。表面表面(biomin)蛋白质蛋白质整合整合(zhn h)蛋白质蛋白质第6页/共42页第六页，共42页。脂质的结构脂质的结构(jigu)：亲水性基团：亲水性基团、疏水性长烃链、疏水性长烃链脂质的特点：流动性脂质的特点：流动性(熔点低、液

3、态熔点低、液态) 稳定性（自由能最低稳定性（自由能最低）功能：起屏障作用，是细胞的基架；细胞可以承功能：起屏障作用，是细胞的基架；细胞可以承受相当大的张力和外形改变而不致受相当大的张力和外形改变而不致(bzh)破坏。破坏。1、脂质（磷脂、脂质（磷脂(ln zh)）2、蛋白质、蛋白质结构：表面蛋白质、结合蛋白质结构：表面蛋白质、结合蛋白质功能：具有不同的结构，它们分别与细胞的物质转运（载体、通道功能：具有不同的结构，它们分别与细胞的物质转运（载体、通道、离子泵）、能量（酶类蛋白质）和信息传递有关（受体）。、离子泵）、能量（酶类蛋白质）和信息传递有关（受体）。第7页/共42页第七页，共42页。3、

4、糖类、糖类(tn li)：含少量的寡糖和多糖链，与：含少量的寡糖和多糖链，与膜中的脂质或蛋白质结合形成糖脂和糖蛋白膜中的脂质或蛋白质结合形成糖脂和糖蛋白功能功能(gngnng)：以其单糖排列顺序上的特异：以其单糖排列顺序上的特异性，可以作为它们所结合的蛋白质的特异性的性，可以作为它们所结合的蛋白质的特异性的“标志标志”。（抗原决定簇、膜受体的。（抗原决定簇、膜受体的“可识别性可识别性”部分）部分）三、液态三、液态(yti)膜镶嵌模型：膜的共同特点是以液膜镶嵌模型：膜的共同特点是以液态态(yti)的脂质双分子为基架，其中镶嵌着具有不的脂质双分子为基架，其中镶嵌着具有不同分子结构、因而也具有不同生

5、理功能的蛋白质，同分子结构、因而也具有不同生理功能的蛋白质，后者主要以后者主要以 螺旋或球形蛋白质的形式存在。螺旋或球形蛋白质的形式存在。第8页/共42页第八页，共42页。第9页/共42页第九页，共42页。第10页/共42页第十页，共42页。物质进出物质进出(jnch)细胞膜的形式：细胞膜的形式：被动转运：单纯扩散、易化扩散、被动转运：单纯扩散、易化扩散、主动转运：主动转运： 原发主动转运、继发主动转运、原发主动转运、继发主动转运、 出出胞与入胞胞与入胞一、被动转运一、被动转运1、单纯扩散：细胞内液和细胞外液的各种溶质分子、单纯扩散：细胞内液和细胞外液的各种溶质分子(fnz)，只要是脂溶性的，

6、就可能按扩散原理作跨膜运动或转运，称只要是脂溶性的，就可能按扩散原理作跨膜运动或转运，称之为单纯扩散。（之为单纯扩散。（O2、CO2、乙醇和脂肪酸）、乙醇和脂肪酸）特点：不耗能特点：不耗能影响通量的大小：膜两侧物质的浓度、膜对该物质的通透影响通量的大小：膜两侧物质的浓度、膜对该物质的通透性、电场力（离子）性、电场力（离子）第11页/共42页第十一页，共42页。第12页/共42页第十二页，共42页。2、易化扩散：有很多的非脂溶性物质，它们在膜结构中一些特、易化扩散：有很多的非脂溶性物质，它们在膜结构中一些特殊蛋白质分子的协助下，也能较容易地由高浓度一侧通过殊蛋白质分子的协助下，也能较容易地由高浓

7、度一侧通过(tnggu)细胞膜向低浓度一侧移动，这一跨膜转运物质的形细胞膜向低浓度一侧移动，这一跨膜转运物质的形式称为易化扩散。（葡萄糖、氨基酸、式称为易化扩散。（葡萄糖、氨基酸、K+、Na+、Ca2+）特点：动力也是来自物质浓度差所包含的势能，特点：动力也是来自物质浓度差所包含的势能， 需要蛋白质介导，如载体和通道需要蛋白质介导，如载体和通道分类：依帮助（或易化）作用的膜蛋白质不同分类：依帮助（或易化）作用的膜蛋白质不同(b tn)可分为可分为A：载体中介易化扩散：载体中介易化扩散(carrier mediated)；B：通道中介易化扩散：通道中介易化扩散(channel mediated)

8、。第13页/共42页第十三页，共42页。A，载体运输，载体运输(载体中介易化扩散载体中介易化扩散)：转运物质：葡萄糖、氨基酸；转运物质：葡萄糖、氨基酸；转运动力：浓度差；转运动力：浓度差；特点：特点：A.高度的结构特异性；高度的结构特异性； B.饱和现象；饱和现象； C.竞争性抑制；竞争性抑制；D.转运速度转运速度(sd)快；快； E.因蛋白质的结构和功能常受膜内外各种因因蛋白质的结构和功能常受膜内外各种因素的影响素的影响,因此与蛋白质分子有关的物质的通透性是可变化的。因此与蛋白质分子有关的物质的通透性是可变化的。意义：转运营养物质及代谢物。意义：转运营养物质及代谢物。第14页/共42页第十四

9、页，共42页。第15页/共42页第十五页，共42页。B B、通道运输、通道运输( (通道中介易化扩散通道中介易化扩散) )：转运物质：转运物质：Na+Na+、K+K+、Ca2+Ca2+；特点：特点： A. A.速度快速度快 B. B.有选择性（但不像载体那样有选择性（但不像载体那样(nyng)(nyng)严格严格） C. C.受精密调控受精密调控分类：化学门控通道（分类：化学门控通道（chemically-gated channelchemically-gated channel）；）； 电压门控通道（电压门控通道（voltage-gated channelvoltage-gated chan

10、nel）：有些）：有些则由所在膜两侧电位差的变化决定其开、闭。则由所在膜两侧电位差的变化决定其开、闭。 机械门控通道：有些则由所在膜所受压力不同而机械门控通道：有些则由所在膜所受压力不同而决定其开放的决定其开放的第16页/共42页第十六页，共42页。第17页/共42页第十七页，共42页。二、主动转运：指细胞通过本身的某种耗能过程，二、主动转运：指细胞通过本身的某种耗能过程，将某种物质的分子或离子将某种物质的分子或离子(lz)由膜的低浓度一侧向高浓由膜的低浓度一侧向高浓度一侧的过程。（度一侧的过程。（ K+、Na+、Ca2+ H+、I-、Cl-等等离子离子(lz)和小肠和肾小管中葡萄糖、氨基酸和

11、小肠和肾小管中葡萄糖、氨基酸1 特点：（特点：（1）逆浓度差或电位差；）逆浓度差或电位差； （2）耗能（能量来自细胞的代谢活动）。）耗能（能量来自细胞的代谢活动）。 2 意义：是人体最重要的一种物质意义：是人体最重要的一种物质(wzh)转运形式转运形式第18页/共42页第十八页，共42页。第19页/共42页第十九页，共42页。3 3、主动转运和被动转运的区别：、主动转运和被动转运的区别： 单纯单纯(dnchn)(dnchn)扩散和易化扩散都有一个最终平衡点扩散和易化扩散都有一个最终平衡点，即被转运物质在膜两侧达到电化学梯度为零时。而主，即被转运物质在膜两侧达到电化学梯度为零时。而主动转运因膜提

12、供了一定能量，使被转运物质或离子逆着动转运因膜提供了一定能量，使被转运物质或离子逆着电电- -化学势差的移动，没有平衡终点化学势差的移动，没有平衡终点, , 被转运物质甚至可被转运物质甚至可以全部被转运到膜的另一侧以全部被转运到膜的另一侧. .第20页/共42页第二十页，共42页。 4、原发性主动转运、原发性主动转运(primary active transport )： 钠泵钠泵(sodium pump)： A.是镶嵌蛋白质，是镶嵌蛋白质， B.能逆着浓度差将细胞内的能逆着浓度差将细胞内的Na+移出膜外，细胞外的移出膜外，细胞外的K+移入膜内，移入膜内， C.主要是由于它本身还具有主要是由于

13、它本身还具有ATP酶的活性。酶的活性。 在主动转运中如果在主动转运中如果(rgu)所需的能量是由所需的能量是由ATP直接提供的主动转运过程，直接提供的主动转运过程， 则称为原发性主动转运。则称为原发性主动转运。 细胞膜上的钠泵活动的意义：细胞膜上的钠泵活动的意义： A.造成的细胞内高造成的细胞内高K+是许多代谢反应进行的必要条件是许多代谢反应进行的必要条件 B.维持细胞正常形态维持细胞正常形态 C.建立起一种势能贮备，即建立起一种势能贮备，即Na+、K+在细胞膜内外的浓度势能在细胞膜内外的浓度势能 D.是可兴奋细胞（组织）兴奋的基础，也可供其它耗能过程应用是可兴奋细胞（组织）兴奋的基础，也可供

14、其它耗能过程应用第21页/共42页第二十一页，共42页。第22页/共42页第二十二页，共42页。5.继发性主动转运（继发性主动转运（secondaryactivetransport）：）：是依赖于另一物质浓度差所造成势能而实现的转运（间接利用是依赖于另一物质浓度差所造成势能而实现的转运（间接利用(lyng)ATP释放的能量）。也称为联合转运释放的能量）。也称为联合转运.联合转运可分为同相转运（联合转运可分为同相转运（symport）和逆相转运（）和逆相转运（antiport）：被转运物与）：被转运物与Na+转运方向相同称同相转运；被转转运方向相同称同相转运；被转运物与运物与Na+转运方向相反称

15、为逆相转运。转运方向相反称为逆相转运。第23页/共42页第二十三页，共42页。第24页/共42页第二十四页，共42页。第25页/共42页第二十五页，共42页。三、出胞和入胞三、出胞和入胞出胞和入胞主要涉及大分子团块及液态物质跨膜物出胞和入胞主要涉及大分子团块及液态物质跨膜物质转运，这是更复杂的、伴有膜结构改变的主动质转运，这是更复杂的、伴有膜结构改变的主动(zhdng)转运方式。转运方式。（1）出胞）出胞 细胞排出某些物质过程。是细胞分泌的一种机制细胞排出某些物质过程。是细胞分泌的一种机制，如内分泌细胞分泌激素，外分泌细胞分泌酶原，黏液，神经，如内分泌细胞分泌激素，外分泌细胞分泌酶原，黏液，神

16、经细胞释放细胞释放(shfng)递质。分泌物大多在内质网合成，向高尔基递质。分泌物大多在内质网合成，向高尔基体转运过程中，被膜性结构包装，成为分泌囊泡，储存胞浆中体转运过程中，被膜性结构包装，成为分泌囊泡，储存胞浆中。细胞分泌时，囊泡被运到细胞内表面与胞膜融合，再向胞外。细胞分泌时，囊泡被运到细胞内表面与胞膜融合，再向胞外开口，将内容物排出。出胞是种复杂耗能过程。开口，将内容物排出。出胞是种复杂耗能过程。第26页/共42页第二十六页，共42页。第27页/共42页第二十七页，共42页。2、入胞、入胞 是指细胞是指细胞(xbo)外大分子或团块物质进外大分子或团块物质进入细胞入细胞(xbo)的过程。

17、物质被细胞的过程。物质被细胞(xbo)膜识别并互相接触，接触处细胞膜识别并互相接触，接触处细胞(xbo)膜膜向内凹陷并把物质包裹起来，然后膜融合向内凹陷并把物质包裹起来，然后膜融合断裂。被转运物质与膜表面特异性受体蛋断裂。被转运物质与膜表面特异性受体蛋白相互作用，而引起的入胞称为受体介导白相互作用，而引起的入胞称为受体介导式入胞，如细菌、毒素、异物及大分子营式入胞，如细菌、毒素、异物及大分子营养物质的入胞。养物质的入胞。第28页/共42页第二十八页，共42页。第29页/共42页第二十九页，共42页。三三 细胞跨膜信号转导概念细胞跨膜信号转导概念(ginin)及及其特点其特点跨膜信号转导定义跨膜

18、信号转导定义 外界信号作用于细胞，通过细胞膜结构中蛋白质分子变构外界信号作用于细胞，通过细胞膜结构中蛋白质分子变构，将外界信号转导为新的信号形式传递到膜内，引起细胞功能，将外界信号转导为新的信号形式传递到膜内，引起细胞功能改变改变(gibin)（电反应或其他变化）。（电反应或其他变化）。简练地描述就是：信号从细胞外，通过细胞膜到细胞核的过程简练地描述就是：信号从细胞外，通过细胞膜到细胞核的过程。 第30页/共42页第三十页，共42页。一、信号转导概述一、信号转导概述(i sh) (i sh) （一）细胞外刺激信号（一）细胞外刺激信号 第二节第二节 细胞细胞(xbo)的跨膜的跨膜信号转导信号转导

19、 （二）受体及其特征（二）受体及其特征 能识别化学信号并与之作特异性结合，引能识别化学信号并与之作特异性结合，引发细胞的生物效应的大分子物质发细胞的生物效应的大分子物质(wzh)称为受称为受体（体（receptor） 主要的细胞外刺激信号是神经递质、激素主要的细胞外刺激信号是神经递质、激素和细胞因子（也称为第一信使物质）和细胞因子（也称为第一信使物质）第31页/共42页第三十一页，共42页。v根据它们存在部位可分为膜受体、胞浆根据它们存在部位可分为膜受体、胞浆受体和核受体。受体和核受体。 v受体结合特征有：受体结合特征有： va、特异性、特异性 b、高亲和性、高亲和性 vc、饱和性、饱和性 d

20、，可逆性，可逆性 v（三）信号转导基本过程（三）信号转导基本过程(guchng) v 包括跨膜信号转换、胞内信号传递和包括跨膜信号转换、胞内信号传递和引起生物学效应。引起生物学效应。第32页/共42页第三十二页，共42页。(四四)几种主要的跨膜信号转导（几种主要的跨膜信号转导（TST）（一）通道藕联受体介导的信号转导（一）通道藕联受体介导的信号转导它们既是识别它们既是识别,结合特异受体结合特异受体,又是通道蛋白又是通道蛋白 1、N-M接头处化学门控通道接头处化学门控通道 ACh（种亚单位（种亚单位 、，聚体组成，聚体组成 的通道蛋白），的通道蛋白），ACh 和结合和结合通道通道结构结构(jig

21、u)开放开放去去 极化终板电位。是通道型或促离子极化终板电位。是通道型或促离子型。型。 类似受体这样通道型受体或促离子型类似受体这样通道型受体或促离子型受体，体内还有谷氨受体，体内还有谷氨 酸、酸、GABA离子型受体离子型受体 2、没有胞内其他信号分子参与。、没有胞内其他信号分子参与。 3、这是胞外信号对靶细胞作用的最简单、这是胞外信号对靶细胞作用的最简单、直接的方式。直接的方式。 作用特点作用特点:速度快，反应位点局限，并速度快，反应位点局限，并非最多。非最多。 第33页/共42页第三十三页，共42页。第34页/共42页第三十四页，共42页。第35页/共42页第三十五页，共42页。二、二、G蛋白耦联受体介导的信号转导蛋白耦联受体介导的信号转导（一）参与（一）参与G蛋白耦联受体跨膜信号转导的信号分子蛋白耦联受体跨膜信号转导的信号分子1、 G蛋白耦联受体：蛋白耦联受体： 细胞上与第一信使（激素）结细胞上与第一信使（激素）结合的特殊蛋白质。合的特殊蛋白质。2、G-蛋白（鸟苷酸结合蛋白）蛋白（鸟苷酸结合蛋白）1）是受体与效应器间具有）是受体与效应器间具有(jyu)信息传导功能的蛋信息传导功能的蛋白白2）分激活型）分激活型G-蛋白（蛋白（Gs）、抑制型）、抑制型G-蛋白（蛋白（Gi） 第36页/共42页第三十六页，共42页。3、 G-蛋白蛋白(dnbi)效应器效应器腺苷酸