第二章细胞膜

1、第二章细胞膜第1页，共126页。第二章第二章 细胞膜（质膜）细胞膜（质膜） 第2页，共126页。电镜显示细胞膜电镜显示细胞膜 在电镜下呈在电镜下呈“两暗夹两暗夹一明一明”的三层结构，即的三层结构，即内外两个内外两个“暗层暗层”夹中夹中间的间的“亮层亮层”，总厚度，总厚度约为约为7.5nm7.5nm，此三层结构，此三层结构称为称为单位膜单位膜。n生物膜生物膜细胞膜和细胞内各种膜性结构的膜的细胞膜和细胞内各种膜性结构的膜的统称。统称。第3页，共126页。 细胞膜是细胞质和外界相隔的一层薄膜，又称质细胞膜是细胞质和外界相隔的一层薄膜，又称质膜膜 任何系统都有边界。细胞作为一个基本的生命系任何系统都有

2、边界。细胞作为一个基本的生命系统，它的边界就是细胞膜。统，它的边界就是细胞膜。第4页，共126页。本节内容：本节内容： 1.细胞膜的化学组成细胞膜的化学组成 2.细胞膜的分子结构模型细胞膜的分子结构模型 3.细胞膜的特性细胞膜的特性 4.物质的跨膜运输物质的跨膜运输第5页，共126页。E. Overton 1895年用植物的根毛作实验年用植物的根毛作实验,发现凡发现凡是溶于脂肪的物质很容易透过植物的细胞膜，是溶于脂肪的物质很容易透过植物的细胞膜，而不溶于脂肪的物质不易透过细胞膜，而不溶于脂肪的物质不易透过细胞膜，因此推测因此推测细胞膜由连续的脂类物质组成细胞膜由连续的脂类物质组成。第6页，共1

3、26页。类脂分子和类脂双分子层类脂分子类脂双分子层第7页，共126页。 E.Gorter&F.Grendel 1925E.Gorter&F.Grendel 1925年用有机溶年用有机溶剂提取了人类红细胞质膜的脂类成分，将剂提取了人类红细胞质膜的脂类成分，将其铺展在水面，测出膜脂展开的面积二倍其铺展在水面，测出膜脂展开的面积二倍于细胞表面积，因而推测于细胞表面积，因而推测细胞膜由双层脂细胞膜由双层脂分子组成分子组成。 第8页，共126页。 第一节第一节 细胞膜的化学组成细胞膜的化学组成 脂类(lipids)（50%） 蛋白质(proteins)（40%-50%） 糖类(Glyco

4、ls)（1%-10%）细胞膜细胞膜第9页，共126页。 各种膜所含的蛋白质与脂类的比例同各种膜所含的蛋白质与脂类的比例同膜的功能有关膜的功能有关，机能活动较旺盛的膜，机能活动较旺盛的膜，其蛋白质含量较高，因为膜的功能活动其蛋白质含量较高，因为膜的功能活动主要由蛋白质来承担。主要由蛋白质来承担。 细胞膜中还含有糖类。糖类都与膜细胞膜中还含有糖类。糖类都与膜上蛋白质或脂质结合成为糖蛋白或糖脂。上蛋白质或脂质结合成为糖蛋白或糖脂。分布在细胞膜的外表面。细胞膜表面的分布在细胞膜的外表面。细胞膜表面的糖蛋白有保护、识别和润滑作用。糖蛋白有保护、识别和润滑作用。第10页，共126页。n功能越复杂的细胞膜，

5、蛋白质的种类和数功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多。量越多。n与生活中的联系：与生活中的联系： 第11页，共126页。第12页，共126页。n（一）膜脂（一）膜脂: 生物膜上的脂类统称为膜脂。生物膜上的脂类统称为膜脂。 1.膜脂的种类膜脂的种类: 磷磷 脂脂 50以上以上 （双亲媒性分子）双亲媒性分子） 胆固醇胆固醇 30 糖脂糖脂 5%以下以下 2.排列特点：（排列特点：（1）双分子层）双分子层 （2）呈液态）呈液态3.作用：是膜的屏障作用的主要保证。作用：是膜的屏障作用的主要保证。第13页，共126页。磷脂磷脂分子头部分子头部由于磷酸和碱由于磷酸和碱基带有不同的基带有不同的电荷，所

6、以磷电荷，所以磷脂是一个极性脂是一个极性分子，是亲水分子，是亲水性的。性的。磷脂分子的两条脂肪酸链是非极性分子，不能磷脂分子的两条脂肪酸链是非极性分子，不能和水分子结合，表现出明显的疏水性质。和水分子结合，表现出明显的疏水性质。 既亲水又疏水的分子称为既亲水又疏水的分子称为双亲媒性分子双亲媒性分子。第14页，共126页。胆固醇分子结构示意图胆固醇分子结构示意图第15页，共126页。脂质双层中胆固醇分子与磷脂分子的关系脂质双层中胆固醇分子与磷脂分子的关系第16页，共126页。脂质双层中胆固醇分子与磷脂分子的相互关系脂质双层中胆固醇分子与磷脂分子的相互关系在膜中胆固醇分子散布在磷脂分子之间，其亲水

7、的头部紧靠着磷脂的极性在膜中胆固醇分子散布在磷脂分子之间，其亲水的头部紧靠着磷脂的极性头部，这种结构在调节膜的流动性，增加膜的稳定性和降低水溶性物质的头部，这种结构在调节膜的流动性，增加膜的稳定性和降低水溶性物质的通透性等方面起着重要作用。通透性等方面起着重要作用。 第17页，共126页。n糖脂糖脂 广泛分布在所有细胞膜上的含有糖基的广泛分布在所有细胞膜上的含有糖基的脂类。脂类。 所有的糖脂均位于膜的外面，其作用可所有的糖脂均位于膜的外面，其作用可能是作为某些大分子的受体，与细胞识别能是作为某些大分子的受体，与细胞识别及信息传导有关。及信息传导有关。第18页，共126页。 膜蛋白是细胞膜功能的

8、主要承担者。根据膜蛋白是细胞膜功能的主要承担者。根据蛋白质在膜中的位置及与脂类分离的难易，分蛋白质在膜中的位置及与脂类分离的难易，分为：为： 外在膜蛋白外在膜蛋白 内在膜蛋白内在膜蛋白（二）膜蛋白：细胞膜上的蛋白质的统称。（二）膜蛋白：细胞膜上的蛋白质的统称。第19页，共126页。n1、外在膜蛋白、外在膜蛋白 主要分布在细胞膜的内外主要分布在细胞膜的内外表面，内表面较多。表面，内表面较多。它们它们与膜的结合力较弱与膜的结合力较弱。第20页，共126页。n2 2、内在膜蛋白、内在膜蛋白 与膜的结合很紧密与膜的结合很紧密；内在膜蛋白内在膜蛋白以不同形以不同形式嵌入内部或贯穿于式嵌入内部或贯穿于整个

9、脂质双层。整个脂质双层。 有些横跨脂膜全层，有些横跨脂膜全层，两端暴露于细胞膜的内两端暴露于细胞膜的内外环境，称为外环境，称为跨膜蛋白跨膜蛋白。第21页，共126页。细胞膜上蛋白质的结合方式细胞膜上蛋白质的结合方式1 1、蛋白质穿越脂质双层、蛋白质穿越脂质双层 2 2、有的膜蛋白只部分肽链进、有的膜蛋白只部分肽链进入脂质双层入脂质双层 3 3、某些膜蛋白通过与其他膜蛋白的结合、某些膜蛋白通过与其他膜蛋白的结合而保持在脂质双层上而保持在脂质双层上 4 4、有一条或多条共价结合的脂、有一条或多条共价结合的脂肪酸链，把蛋白固定在单层上肪酸链，把蛋白固定在单层上第22页，共126页。n 1、存在形式：

10、糖蛋白、糖脂、存在形式：糖蛋白、糖脂2、功能、功能 膜糖类与细胞之间的粘着、细胞免疫、细胞识膜糖类与细胞之间的粘着、细胞免疫、细胞识别有密切的关系。别有密切的关系。 例如例如膜受体的膜受体的“可识别可识别”部分，能特异地与激素或部分，能特异地与激素或其他化学信号分子相结合其他化学信号分子相结合 （三）膜糖类（三）膜糖类 第23页，共126页。膜糖类约占细胞膜总重量的膜糖类约占细胞膜总重量的2%2%10%10%。主要。主要以糖脂或糖蛋白的形式伸向细胞膜的外表面，构成以糖脂或糖蛋白的形式伸向细胞膜的外表面，构成细胞外表面的微环境。细胞外表面的微环境。第24页，共126页。 第二节第二节 细胞膜的分

11、子结构与特性细胞膜的分子结构与特性 第25页，共126页。 1、单位膜模型 19591959年，年，J.D.RobertsonJ.D.Robertson用电镜观察细用电镜观察细胞膜，发现细胞膜呈三层式结构。胞膜，发现细胞膜呈三层式结构。内外内外两侧为电子密度高的暗线，中间为电子两侧为电子密度高的暗线，中间为电子密度低的明线密度低的明线，即所谓，即所谓“两暗一明两暗一明”，一般把细胞膜的这三层结构作为一个单一般把细胞膜的这三层结构作为一个单位，称为位，称为单位膜单位膜。进而提出单位膜模型。进而提出单位膜模型。一、细胞膜的分子结构模型一、细胞膜的分子结构模型第26页，共126页。细胞膜电镜照片细胞

12、膜电镜照片第27页，共126页。单位膜模型认为：单位膜模型认为： 明线部分是膜中间的双层脂类分子的明线部分是膜中间的双层脂类分子的疏水端，而暗线部分则为膜两侧的单层蛋疏水端，而暗线部分则为膜两侧的单层蛋白质分子和磷脂分子的亲水端。白质分子和磷脂分子的亲水端。第28页，共126页。 单位膜模型提出了各种生物膜在形态单位膜模型提出了各种生物膜在形态结构上的共性，即生物膜都以结构上的共性，即生物膜都以“两暗一明两暗一明”的形式存在，故的形式存在，故生物膜生物膜也被称为也被称为单位膜单位膜。 单位膜模型的不足之处在于把膜的动态单位膜模型的不足之处在于把膜的动态结构描写成静止不变的。结构描写成静止不变的

13、。第29页，共126页。 2、液态镶嵌模型、液态镶嵌模型 1972 S. J. Singer & G. Nicolson 在在”单位膜单位膜”模型的模型的基础上提出基础上提出“液态镶嵌模型液态镶嵌模型” ： 把生物膜看成是把生物膜看成是嵌有球形蛋白质嵌有球形蛋白质脂类二维排列的脂类二维排列的液态体，液态体，膜中脂双层构成膜的连续主体膜中脂双层构成膜的连续主体，它既具有固，它既具有固体分子排列的有序性，又具有液体的流动性，呈体分子排列的有序性，又具有液体的流动性，呈液晶液晶态态。膜中球形蛋白质分子以各种形式与脂双分子层相结。膜中球形蛋白质分子以各种形式与脂双分子层相结合。合。第30页，共

14、126页。液态镶嵌模型液态镶嵌模型第31页，共126页。 3、晶格镶嵌模型、晶格镶嵌模型 晶格：指膜中晶态部分晶格：指膜中晶态部分,即膜内在蛋白和界面脂。即膜内在蛋白和界面脂。该模型强调了：该模型强调了： 1 1、蛋白质分子对脂类分、蛋白质分子对脂类分子流动性具控制作用子流动性具控制作用 2 2、膜流动性是局部的、膜流动性是局部的 第32页，共126页。 4、板块镶嵌模型、板块镶嵌模型 生物膜各部分的流动性处于不均一状态生物膜各部分的流动性处于不均一状态第33页，共126页。二、细胞膜的特性：流动性和不对称性二、细胞膜的特性：流动性和不对称性 第34页，共126页。 1、膜的不对称性、膜的不对

15、称性 结构不对称结构不对称功能不对称功能不对称膜蛋白分布的不对称膜蛋白分布的不对称膜脂分布的不对称膜脂分布的不对称膜的内外两层在结构和功能上的差异。膜的内外两层在结构和功能上的差异。第35页，共126页。 结构不对称结构不对称 n膜蛋白分布的不对称（绝对）膜蛋白分布的不对称（绝对） 数量、种类不对称数量、种类不对称 具有方向性具有方向性 第36页，共126页。膜脂分布的不对称膜脂分布的不对称 磷脂分布不对称（相对）磷脂分布不对称（相对） 胆固醇分布不对称（相对）胆固醇分布不对称（相对） 糖脂分布不对称（绝对）糖脂分布不对称（绝对）第37页，共126页。 功能不对称功能不对称 各种生物膜的生物学

16、功能主要由各种生物膜的生物学功能主要由膜蛋白决定，由于膜蛋白、膜脂均具有膜蛋白决定，由于膜蛋白、膜脂均具有不对称性，导致功能不对称。有的功能不对称性，导致功能不对称。有的功能只发生在膜的外层、有的在内层。只发生在膜的外层、有的在内层。第38页，共126页。 不对称性不对称性脂质双层脂质双层镶嵌蛋白镶嵌蛋白跨膜跨膜蛋白蛋白膜表膜表面蛋面蛋白白第39页，共126页。 2、膜的流动性、膜的流动性 膜脂的流动性和膜蛋白的运动性膜脂的流动性和膜蛋白的运动性 （一）膜脂的流动性（一）膜脂的流动性 加热到熔点加热到熔点 固态固态 液态液态 气态气态 温度温度相变相变 有序，不具有序，不具流动性流动性无序，具

17、无序，具流动性流动性第40页，共126页。 在正常生理温度下，在正常生理温度下， 脂质双层大多呈液晶态：脂质双层大多呈液晶态： 固态固态 液晶态液晶态 液态液态 既具流动性，既具流动性，又具有序性又具有序性第41页，共126页。 旋转旋转摆动摆动上下翻转上下翻转第42页，共126页。膜蛋白的流动性膜蛋白的流动性人、人、鼠杂种细胞膜鼠杂种细胞膜蛋白相互扩散试验：蛋白相互扩散试验：膜蛋白能在膜脂中膜蛋白能在膜脂中自由漂浮和在膜表自由漂浮和在膜表面扩散面扩散 。第43页，共126页。影响膜流动性的因素：影响膜流动性的因素：n胆固醇的影响胆固醇的影响n 脂肪链的长短和不饱和程度的影响脂肪链的长短和不饱

18、和程度的影响n卵磷脂和鞘磷脂比值的影响卵磷脂和鞘磷脂比值的影响n 膜蛋白对膜流动性的影响膜蛋白对膜流动性的影响第44页，共126页。n脂肪酸链的长度和不饱和程度脂肪酸链的长度和不饱和程度 链短链短不饱和脂肪酸增多不饱和脂肪酸增多流动性流动性链长链长不饱和脂肪酸减少不饱和脂肪酸减少流动性流动性第45页，共126页。n胆固醇与磷脂的比值胆固醇与磷脂的比值 相变温度以上：相变温度以上： 胆固醇胆固醇 流动性流动性 相变温度以下：相变温度以下： 胆固醇胆固醇 流动性流动性第46页，共126页。n卵磷脂与鞘磷脂的比值卵磷脂与鞘磷脂的比值 卵卵 比值比值 流动性流动性 鞘鞘 比值比值 流动性流动性n膜蛋白

19、的影响膜蛋白的影响 镶嵌蛋白镶嵌蛋白 流动性流动性 第47页，共126页。思考n细胞膜的化学成分及其特性n液态镶嵌模型第48页，共126页。电镜显示细胞膜电镜显示细胞膜 单位膜单位膜第49页，共126页。磷脂分子磷脂分子蛋白质分子蛋白质分子糖分子糖分子糖蛋白糖蛋白磷脂双分子层磷脂双分子层复习：细胞膜的结构复习：细胞膜的结构第50页，共126页。细胞膜的特性：流动性和不对称性细胞膜的特性：流动性和不对称性第51页，共126页。 第三节第三节 物质的跨膜运输物质的跨膜运输 重点重点内容内容（一）小分子与离子的跨膜运输（一）小分子与离子的跨膜运输（二）大分子物质的跨膜运输（二）大分子物质的跨膜运输

20、第52页，共126页。被动运输：被动运输：n1、单纯扩散单纯扩散：物质通过简单物质通过简单的扩散作用进的扩散作用进出细胞。出细胞。如：水、氧气、二如：水、氧气、二氧化碳、甘油、乙氧化碳、甘油、乙醇、苯等醇、苯等比方：球往低处滚比方：球往低处滚物质物质顺浓度梯度顺浓度梯度进出细胞的扩散，进出细胞的扩散，不需要不需要能量能量第53页，共126页。n2、协助扩散协助扩散： 进出细胞的物质进出细胞的物质借助载体蛋白借助载体蛋白的的扩散。扩散。如：葡萄糖通过如：葡萄糖通过红细胞等红细胞等比方：小车载物下坡比方：小车载物下坡第54页，共126页。主动运输主动运输 物质物质逆浓度梯度逆浓度梯度进出细胞，从低

21、浓进出细胞，从低浓度一侧运输到高浓度一侧运输到高浓度一侧，度一侧，需要载体需要载体，也也需要能量需要能量。如：如：Na+ 、K+ 、 Ca2+、Mg2+等离子及等离子及葡萄糖等通过小肠葡萄糖等通过小肠上皮细胞膜上皮细胞膜比方：卡车载货上坡比方：卡车载货上坡第55页，共126页。主动运输主动运输小分子与离子跨膜运输的三种方式小分子与离子跨膜运输的三种方式能量能量单纯扩散单纯扩散协助扩散协助扩散第56页，共126页。（一）小分子与离子的跨膜运输（一）小分子与离子的跨膜运输 1.被动运输被动运输（passive transport） 2.主动运输主动运输（active transport） 单纯扩散

22、单纯扩散协助扩散协助扩散钠钾泵钠钾泵钙泵钙泵协同运输协同运输由高到低，不消耗能量由高到低，不消耗能量需蛋白需蛋白由低到高由低到高需转运蛋白需转运蛋白消耗能量消耗能量不需蛋白不需蛋白第57页，共126页。 被动运输是物质由高浓度一侧经细胞被动运输是物质由高浓度一侧经细胞膜转运到低浓度一侧的运输方式，不需膜转运到低浓度一侧的运输方式，不需消耗能量。消耗能量。 主动运输是指细胞膜上的主动运输是指细胞膜上的载体蛋白载体蛋白利用利用能量能量将物质将物质逆逆浓度梯度（或化学梯度）由浓浓度梯度（或化学梯度）由浓度低的一侧向浓度高的一侧的跨膜运输方式。度低的一侧向浓度高的一侧的跨膜运输方式。第58页，共126

23、页。（一）小分子与离子的跨膜运输（一）小分子与离子的跨膜运输 1.被动运输被动运输概念：是物质由高浓度一侧经细胞膜转运到低概念：是物质由高浓度一侧经细胞膜转运到低浓度一侧的运输方式，不需消耗能量。浓度一侧的运输方式，不需消耗能量。特点：运输方向特点：运输方向 由高浓度向低浓度由高浓度向低浓度 能量消耗能量消耗 无无类型：单纯扩散（类型：单纯扩散（simple diffusion） 协助扩散（协助扩散（facilitated diffusion） 第59页，共126页。n单纯扩散扩散现象：扩散现象：nH H2 2O O中滴一滴墨水后的扩散现象；中滴一滴墨水后的扩散现象；nCOCO、CHCH4 4

24、等气体的扩散知识；等气体的扩散知识；n半透膜内外加入不同物质后的渗透现象。半透膜内外加入不同物质后的渗透现象。 细胞膜有半透膜的特性，膜脂分子间有很小的间隙，细胞膜有半透膜的特性，膜脂分子间有很小的间隙，部分小分子可直接通过此间隙由浓度高侧向浓度低侧部分小分子可直接通过此间隙由浓度高侧向浓度低侧扩散。扩散。注：扩散注：扩散-高浓度到低浓度高浓度到低浓度第60页，共126页。1.1单纯扩散n概念：又称为自由扩散（free diffusion）是指一些脂溶性的小分子物质能顺浓度梯度自由穿过脂质双层，既不消耗能量也不需要膜蛋白参与的跨膜运输方式。n进行单纯扩散物质： O O2 2、COCO2 2 、

25、 N N2 2 、乙醇、甘油、尿素等、乙醇、甘油、尿素等n特点：沿浓度梯度（或电化学梯度）扩散；不需要提供能量；没有膜蛋白的协助。速度决定于：分子的大小，浓度差的大小，脂溶性大小。第61页，共126页。苯n进行单纯扩散物质：进行单纯扩散物质： O2、CO2 、 N2 、乙醇、甘油、尿素等乙醇、甘油、尿素等第62页，共126页。1.2 协助扩散协助扩散 概念：也称促进扩散，是指一些无机离子、非脂溶性的或亲水性的小分子物质在膜转运蛋白协助下顺浓度梯度进行扩散的跨膜运输方式。 特点：高浓度高浓度低浓度；低浓度； 不消耗细胞代谢能；不消耗细胞代谢能； 有膜转运蛋白有膜转运蛋白载体载体参与，有特异性。参

26、与，有特异性。膜转运蛋白膜转运蛋白是指镶嵌在膜上和物质运输有关的跨膜蛋白。是指镶嵌在膜上和物质运输有关的跨膜蛋白。 载体蛋白（载体蛋白（carrier proteincarrier protein）：）：通过构象变化运输物质 通道蛋白（通道蛋白（channel proteinchannel protein）：）：形成通道、运输物质第63页，共126页。被被动动运运输输和和主主动动运运输输第64页，共126页。n膜转运蛋白的特点膜转运蛋白的特点l载体蛋白有与转运物质特异性结合的位点，载体蛋白有与转运物质特异性结合的位点，相当于结合在细胞膜上的酶，所以有相当于结合在细胞膜上的酶，所以有通透酶通透酶

27、的称号。的称号。l通道蛋白横跨膜形成亲水通道，允许适宜大小通道蛋白横跨膜形成亲水通道，允许适宜大小的分子和带电荷的离子通过。的分子和带电荷的离子通过。第65页，共126页。n通道蛋白：通道蛋白：概念：通道蛋白（概念：通道蛋白（channel protein）是横跨质膜的亲水性通道，允许适）是横跨质膜的亲水性通道，允许适 当大小的分子和带电荷的离子顺梯度通过，又称为离子通道。当大小的分子和带电荷的离子顺梯度通过，又称为离子通道。特征：一是离子通道具有选择性；二是离子通道是门控的。特征：一是离子通道具有选择性；二是离子通道是门控的。 类型类型：通道蛋白形成通道：持续开放（如水通道）通道蛋白形成通道

28、：持续开放（如水通道） 间断开放（闸门通道）间断开放（闸门通道）配体闸门通道：配体与受体结合，通道开放。配体闸门通道：配体与受体结合，通道开放。电压闸门通道：膜电位变化，启动通道开放。电压闸门通道：膜电位变化，启动通道开放。离子闸门通道：特定离子浓度变化，启动通道。离子闸门通道：特定离子浓度变化，启动通道。进行通道扩散的分子有：离子、神经递质进行通道扩散的分子有：离子、神经递质第66页，共126页。2. 主动运输主动运输概念：主动运输（概念：主动运输（active transport）是指细胞膜上的）是指细胞膜上的载载体蛋白体蛋白利用利用能量能量将物质将物质逆逆浓度梯度（或化学梯度）的由浓浓度

29、梯度（或化学梯度）的由浓度低的一侧向浓度高的一侧的跨膜运输方式。度低的一侧向浓度高的一侧的跨膜运输方式。特点：特点： 逆浓度梯度运输；逆浓度梯度运输； 膜转运蛋白；膜转运蛋白； 消耗能消耗能量。量。最常见的主动运输：钠钾泵、钙泵等。最常见的主动运输：钠钾泵、钙泵等。 钠钾泵是哺乳动物细胞膜上普遍存在的一种载体蛋白。钠钾泵是哺乳动物细胞膜上普遍存在的一种载体蛋白。钠钾泵的实质钠钾泵的实质是是Na+ -K +-ATP酶，具有载体和酶的活性。酶，具有载体和酶的活性。第67页，共126页。例如：如例如：如“ “ 钠钠- -钾泵钾泵” ” （ NaNa+ +-K-K+ +- -ATPATP酶、简称钠泵）

30、酶、简称钠泵） （1 1）“ “ 钠钠- -钾泵钾泵”的本质：具有的本质：具有ATPATP酶活性的膜蛋白。酶活性的膜蛋白。 （2 2）“ “ 钠钠- -钾泵钾泵” ” 的作用：逆浓度差跨膜转运的作用：逆浓度差跨膜转运NaNa+ + 、K K+ + 。 消耗消耗1 1个个ATPATP ，泵入，泵入2 2个个K K + + ，泵出，泵出3 3个个Na Na + +。第68页，共126页。Na+-K+ATP PUMP1.3Na+结合到结合位点上2.2.酶磷酸化3 3.酶构象变化4.4.3Na+释放到细胞外5.5.2K+结合到位点上， 酶去磷酸化6.6.2K+释放到细胞内，酶 构象恢复原始状态。第69

31、页，共126页。1.1.3N3Na a+ +结合到结合位点上结合到结合位点上 2.2.酶磷酸化酶磷酸化 3 3. .酶构象变化，酶构象变化，3N3Na a+ +释放释放到细胞外到细胞外 4.4.2K2K+ +结合到位点上结合到位点上 5.5.酶去磷酸化酶去磷酸化 6.6.2K2K+ +释放到释放到细胞内，酶构象恢复原始状态。细胞内，酶构象恢复原始状态。第70页，共126页。n“ “ 钠钠- -钾泵钾泵” ” 的生理意义：的生理意义：1 1）维持低）维持低NaNa+ +高高K K+ +的细胞内环境；的细胞内环境；2 2）维持细胞内外离子的不均衡分布。）维持细胞内外离子的不均衡分布。3 3）维持细

32、胞内外渗透压的平衡，保持细胞）维持细胞内外渗透压的平衡，保持细胞正常形态与功能。例如：当肾小管细胞正常形态与功能。例如：当肾小管细胞间隙钠过高时会导致细胞内水分外渗；间隙钠过高时会导致细胞内水分外渗；细胞内缺水，人会感到口渴而饮水多。细胞内缺水，人会感到口渴而饮水多。 第71页，共126页。n钙离子泵（又称钙离子泵（又称CaCa2+2+ATPATP酶）酶） 作用：维持细胞内低钙浓度（胞内钙浓度作用：维持细胞内低钙浓度（胞内钙浓度1010-7-7M M，胞外，胞外1010- -3 3M M）；钙泵在肌质网内储存）；钙泵在肌质网内储存CaCa2+ 2+ ，对调节肌细胞的收缩与，对调节肌细胞的收缩与

33、舒张至关重要。舒张至关重要。 位置：质膜、内质网膜位置：质膜、内质网膜 类型：类型：P P型离子泵，每分解一型离子泵，每分解一ATPATP，泵出，泵出2 2个个CaCa2+2+。位于肌质。位于肌质网上的钙离子泵占肌质网膜蛋白质的网上的钙离子泵占肌质网膜蛋白质的90%90%。钠钙交换器，属于反向协同运输体系，通过钠钙交钠钙交换器，属于反向协同运输体系，通过钠钙交换来转运钙离子。换来转运钙离子。第72页，共126页。n 协同运输（协同运输（cotransportcotransport）l是一类靠是一类靠间接提供能量间接提供能量完成的主动运输方式。完成的主动运输方式。l物质跨膜运动所需要的能量来自膜

34、两侧离子的电化学浓物质跨膜运动所需要的能量来自膜两侧离子的电化学浓度梯度，而维持这种电化学势的是钠钾泵或质子泵。度梯度，而维持这种电化学势的是钠钾泵或质子泵。l根据物质运输方向与离子沿浓度梯度的转移方向，协根据物质运输方向与离子沿浓度梯度的转移方向，协同运输又可分为：同向协同（同运输又可分为：同向协同（symportsymport）与对向协同）与对向协同（antiportantiport）。第73页，共126页。n协同运输包括协同运输包括同向协同和对向协同同向协同和对向协同第74页，共126页。n协同运输协同运输两种物质两种物质同时同向同时同向转运，称转运，称同向运输同向运输（同向协同运输）（

35、同向协同运输）如小肠细胞对葡萄糖的吸收伴随着如小肠细胞对葡萄糖的吸收伴随着Na+Na+的进入。的进入。两种物质两种物质同时相向同时相向转运，称转运，称对向运输对向运输（逆向协同运输）（逆向协同运输） 如：如： NaNa+ +-K-K+ + Na Na+ +HH+ + 第75页，共126页。进入血液，运输到全身细胞进入血液，运输到全身细胞细胞膜结构的方细胞膜结构的方向性，决定其物向性，决定其物质运输功能的方质运输功能的方向性。向性。第76页，共126页。比较小分子物质运输方式的异同：比较小分子物质运输方式的异同：特特 征征被动运输被动运输运输方向运输方向是否需要载是否需要载体蛋白体蛋白是否消耗细

36、是否消耗细胞内的能量胞内的能量代表例子代表例子顺浓度梯度顺浓度梯度顺浓度梯度顺浓度梯度逆浓度梯度逆浓度梯度不需要不需要需要需要需要需要不消耗不消耗不消耗不消耗消耗消耗氧气、水、二氧气、水、二氧化碳等通过氧化碳等通过细胞膜细胞膜葡萄糖通过红葡萄糖通过红细胞细胞葡萄糖、氨基酸葡萄糖、氨基酸通过小肠上皮细通过小肠上皮细胞膜；离子通过胞膜；离子通过细胞膜等细胞膜等单纯扩散单纯扩散协助扩散协助扩散主动运输主动运输第77页，共126页。 大分子物质又是如何进出细胞的大分子物质又是如何进出细胞的呢？呢？第78页，共126页。（二）大分子物质的跨膜运输（二）大分子物质的跨膜运输 内吞作用与外吐作用内吞作用与外

37、吐作用 借助于借助于膜泡运输膜泡运输。膜泡运输包括细胞内。膜泡运输包括细胞内吞作用和细胞外吐作用，需要消耗能量。因吞作用和细胞外吐作用，需要消耗能量。因此，此，胞吞作用和胞吐作用属于主动运输胞吞作用和胞吐作用属于主动运输。 膜泡运输：大分子物质如蛋白质、多糖、细膜泡运输：大分子物质如蛋白质、多糖、细菌等借助与生物膜结合后形成小泡的方式进行菌等借助与生物膜结合后形成小泡的方式进行的运输。的运输。第79页，共126页。n内吞作用内吞作用指细胞外的大分子或颗粒性指细胞外的大分子或颗粒性物质由于细胞膜的凹陷而被包裹后形成物质由于细胞膜的凹陷而被包裹后形成小泡，进而被转运到细胞内的过程。小泡，进而被转运

38、到细胞内的过程。吞噬作用吞噬作用吞饮作用吞饮作用受体介导的内吞作用受体介导的内吞作用内吞作用内吞作用的方式的方式第80页，共126页。大分子物质跨膜转运示意图大分子物质跨膜转运示意图第81页，共126页。n吞噬作用吞噬作用 指细胞摄取较大的指细胞摄取较大的固体颗粒固体颗粒物质，如细菌、细胞物质，如细菌、细胞碎片或大分子复合体等的过程。碎片或大分子复合体等的过程。如：在哺乳动如：在哺乳动物中，中性颗物中，中性颗粒白细胞和巨粒白细胞和巨噬细胞具有极噬细胞具有极强的吞噬能力，强的吞噬能力，以保护机体免以保护机体免受异物侵害。受异物侵害。第82页，共126页。 吞噬作用广泛存在于生物体内。哺乳动物大吞

39、噬作用广泛存在于生物体内。哺乳动物大多数细胞没有吞噬作用，只有少数特化细胞具多数细胞没有吞噬作用，只有少数特化细胞具有这一功能，起着防御的功能。专用于对抗细有这一功能，起着防御的功能。专用于对抗细菌、尘埃等外来的有害异物，如巨噬细胞和多菌、尘埃等外来的有害异物，如巨噬细胞和多形核白细胞等。它们广泛分布于组织和血液中，形核白细胞等。它们广泛分布于组织和血液中，共同防御细菌的侵入，并清除衰老和死亡的细共同防御细菌的侵入，并清除衰老和死亡的细胞等。巨噬细胞每天要清除胞等。巨噬细胞每天要清除10101111个衰老的红细个衰老的红细胞。胞。第83页，共126页。n吞饮作用吞饮作用 细胞吞入液体或极小的颗

40、粒物质的过程。细胞吞入液体或极小的颗粒物质的过程。第84页，共126页。受体介导的内吞作用的过程受体介导的内吞作用的过程细胞膜受体与相应配体结合形成复合物细胞膜受体与相应配体结合形成复合物 此部分质膜凹陷此部分质膜凹陷形成有被小窝形成有被小窝 有被小窝与质膜脱离形成有被小泡有被小窝与质膜脱离形成有被小泡 有有被小泡在细胞内脱去外衣被小泡在细胞内脱去外衣 与细胞内的小囊泡结合形成内与细胞内的小囊泡结合形成内体体 在酸性条件下受体与配体分离在酸性条件下受体与配体分离 带有受体部分的膜带有受体部分的膜泡与质膜融合；带有配体的膜泡成为吞噬性溶酶体泡与质膜融合；带有配体的膜泡成为吞噬性溶酶体 经消经消化

41、分解将物质释放到细胞质中以供生命活动之需。化分解将物质释放到细胞质中以供生命活动之需。第85页，共126页。受体介导的内吞作用受体介导的内吞作用入胞入胞再循环小泡再循环小泡细胞膜可反复细胞膜可反复循环使用循环使用胞内体胞内体内移内移吞饮小泡吞饮小泡附膜蛋白附膜蛋白受体受体衣被凹陷衣被凹陷低低PH第86页，共126页。n外吐作用外吐作用包含内容物的囊泡移至细胞表面，与质膜融包含内容物的囊泡移至细胞表面，与质膜融合，将物质排出细胞之外。合，将物质排出细胞之外。定义：是细胞将其在定义：是细胞将其在胞质内合成的分泌物胞质内合成的分泌物以以分泌泡分泌泡的形式或将的形式或将胞质内其他膜泡中产胞质内其他膜泡

42、中产生的代谢物生的代谢物经细胞质经细胞质膜膜排出的过程。排出的过程。第87页，共126页。内质网上内质网上合成分泌合成分泌蛋白蛋白转运转运高尔高尔基体基体加工加工分泌泡，经分泌泡，经细胞膜排出细胞膜排出固有分泌途径固有分泌途径分泌细分泌细胞合成胞合成大分子大分子贮存贮存分泌分泌囊泡囊泡中中细胞接细胞接受信号受信号分泌泡移到分泌泡移到细胞膜，排细胞膜，排出物质出物质受调分泌途径受调分泌途径外吐作用分为外吐作用分为固有分泌固有分泌和和受调分泌受调分泌两种途径两种途径第88页，共126页。固有分泌固有分泌信号分子信号分子受调分泌受调分泌第89页，共126页。 本节小结本节小结1.细胞膜的化学成分：主

43、要有脂类、蛋细胞膜的化学成分：主要有脂类、蛋白质和糖类白质和糖类2.细胞膜的分子结构模型：单位膜模型、细胞膜的分子结构模型：单位膜模型、液态镶嵌模型液态镶嵌模型3.细胞膜的特性：流动性和不对称性细胞膜的特性：流动性和不对称性第90页，共126页。4.物质的跨膜运输方式物质的跨膜运输方式 单纯扩散单纯扩散 协助扩散协助扩散 被动运输被动运输载体蛋白介导的协载体蛋白介导的协助扩散助扩散通道蛋白介导的协通道蛋白介导的协助扩散助扩散主动运输：钠钾泵、钙泵、协同运输主动运输：钠钾泵、钙泵、协同运输第91页，共126页。思考题一、名词解释一、名词解释1.1.单位膜单位膜 2.2.被动运输被动运输 3.3.

44、主动运输主动运输二、填空二、填空1.1.生物膜的化学组成主要有生物膜的化学组成主要有 、 、 ，此外，此外还有还有 、 和少量的和少量的 。2.2.生物膜具有生物膜具有 和和 的特性。的特性。3.3.小分子物质的运输，根据是否消耗能量分为小分子物质的运输，根据是否消耗能量分为 _和和 ，其中，其中 是顺浓度梯度的，而是顺浓度梯度的，而_ 是逆浓度梯度的。是逆浓度梯度的。 第92页，共126页。4.4.钠钾泵所进行的物质转运属于钠钾泵所进行的物质转运属于_。5.5.细胞膜中的蛋白质可以分为细胞膜中的蛋白质可以分为_和和_，膜糖类可以分为膜糖类可以分为_和和_。三、问答题三、问答题简述液态镶嵌模型

45、的内容及其优缺点。简述液态镶嵌模型的内容及其优缺点。第93页，共126页。 第四节第四节 细胞连接与细胞表面（自学）细胞连接与细胞表面（自学）第94页，共126页。一、一、 细胞连接细胞连接(cell junction)(cell junction)概念：概念：是细胞相互连接处局部细胞膜所形成的特化结构。是细胞相互连接处局部细胞膜所形成的特化结构。作用：作用：加强细胞间的机械联系；沟通细胞间物质交换加强细胞间的机械联系；沟通细胞间物质交换与信息传递的作用；对维持组织结构的完整性和协调与信息传递的作用；对维持组织结构的完整性和协调功能活动具有重要意义。功能活动具有重要意义。类型：类型：根据行使功

46、能的不同进行分类：根据行使功能的不同进行分类：紧密连接（紧密连接（tight junctions）锚定连接（锚定连接（anchoring junctions）缝隙连接（缝隙连接（gap junctions）第95页，共126页。1.紧密连接紧密连接 是由相邻上皮细胞之间的细胞膜形成点状融合构成是由相邻上皮细胞之间的细胞膜形成点状融合构成的一个封闭带，又被称为封闭连接或闭锁小带。由细胞的一个封闭带，又被称为封闭连接或闭锁小带。由细胞之间紧密连接的嵴线焊接而成，嵴线由成串排列的特殊之间紧密连接的嵴线焊接而成，嵴线由成串排列的特殊跨膜蛋白组成。跨膜蛋白组成。 作用：阻止溶液中的分子沿细胞间隙进入体内

47、作用：阻止溶液中的分子沿细胞间隙进入体内第96页，共126页。n细胞连接细胞连接细胞连接细胞连接 连接连接相邻细胞的各种结构相邻细胞的各种结构 桥粒桥粒小肠小肠相邻小相邻小肠细胞肠细胞质膜质膜桥粒桥粒第97页，共126页。2、锚定连接（、锚定连接（anchoring junctions） 锚定连接将相邻细胞的骨架系统或将细胞与锚定连接将相邻细胞的骨架系统或将细胞与细胞外基质相连形成一个坚挺、有序的细胞群体。细胞外基质相连形成一个坚挺、有序的细胞群体。中间纤维有关的：中间纤维有关的： 点状桥粒（点状桥粒（spot desmosome） 半桥粒（半桥粒（hemidesmosome）肌动蛋白有关的：

48、肌动蛋白有关的： 粘着带（粘着带（adhesion belt） 粘着斑（粘着斑（focal adhesion）类型类型桥粒桥粒粘着连接粘着连接第98页，共126页。n细胞外基质细胞外基质(extracellular matrix(extracellular matrix，ECM)ECM)：是指分布于细胞外空间，由细胞分泌的蛋是指分布于细胞外空间，由细胞分泌的蛋白和多糖所构成的网络结构。细胞外基质白和多糖所构成的网络结构。细胞外基质对于一些动物组织的细胞具有重要作用，对于一些动物组织的细胞具有重要作用，具有粘连、支持、改变细胞微环境等功能。具有粘连、支持、改变细胞微环境等功能。第99页，共126

49、页。粘着连接 由肌动蛋白丝介导的锚定连接形式，包括在细胞与细胞由肌动蛋白丝介导的锚定连接形式，包括在细胞与细胞之间形成的粘着带和细胞与细胞外基质之间形成的粘着斑。之间形成的粘着带和细胞与细胞外基质之间形成的粘着斑。粘着带与粘着斑粘着带与粘着斑 粘着带位于紧密连接细胞的下方，相邻细胞间形成粘着带位于紧密连接细胞的下方，相邻细胞间形成连续的带状结构，跨膜蛋白为钙粘素家族。粘着斑是肌连续的带状结构，跨膜蛋白为钙粘素家族。粘着斑是肌动蛋白纤维与细胞外基质之间的连接方式（培养细胞的动蛋白纤维与细胞外基质之间的连接方式（培养细胞的贴壁）贴壁） 第100页，共126页。桥粒 由中间纤维介导的锚定连接形式，在

50、两个细胞间由中间纤维介导的锚定连接形式，在两个细胞间形成纽扣式的结构将相邻细胞铆接在一起，有较强形成纽扣式的结构将相邻细胞铆接在一起，有较强的抗张、抗压作用。根据其分布部位的不同，分为的抗张、抗压作用。根据其分布部位的不同，分为点状桥粒和半桥粒。点状桥粒和半桥粒。n半桥粒通过细胞的膜蛋白整合蛋白固着细胞于基底膜半桥粒通过细胞的膜蛋白整合蛋白固着细胞于基底膜上，中间纤维终止于半桥粒的致密斑内。上，中间纤维终止于半桥粒的致密斑内。第101页，共126页。3.缝隙连接是将相邻细胞的细胞质进行连接的细胞内是将相邻细胞的细胞质进行连接的细胞内通道。存在于除骨骼肌细胞和血细胞之外通道。存在于除骨骼肌细胞和

51、血细胞之外的所有动物细胞中。的所有动物细胞中。肝脏肝脏相邻相邻肝细肝细胞胞质质膜膜缝隙连接缝隙连接第102页，共126页。 紧密连接紧密连接膀胱膀胱相邻膀相邻膀胱细胞胱细胞质膜质膜紧密连接紧密连接第103页，共126页。n通道连接通道连接肝脏肝脏相邻肝相邻肝细胞细胞质膜质膜通道连接通道连接第104页，共126页。桥粒结构模式图桥粒结构模式图第105页，共126页。细胞表面细胞表面指细胞膜及其内外表面构成的一个指细胞膜及其内外表面构成的一个复合的结构体系和功能体系，它是由细胞膜、复合的结构体系和功能体系，它是由细胞膜、细胞外被、胞质溶胶、细胞连接以及表面特细胞外被、胞质溶胶、细胞连接以及表面特化

52、结构等组成。化结构等组成。二、细胞表面及其特化结构二、细胞表面及其特化结构第106页，共126页。细胞表面细胞表面细胞外被细胞外被胞质胞质溶胶层溶胶层细胞膜细胞膜第107页，共126页。1、细胞外被细胞外被n动物细胞表面存在着一层富含糖类物质动物细胞表面存在着一层富含糖类物质的结构，称为细胞外被（的结构，称为细胞外被（cell coat）或）或糖萼（糖萼（glycocalyx）。）。n细胞外被的作用有：保护作用细胞外被的作用有：保护作用 细胞识别作用细胞识别作用 决定血型决定血型第108页，共126页。 胞质溶胶层位于细胞膜的内表面，厚度约胞质溶胶层位于细胞膜的内表面，厚度约0.10.10.2

53、m0.2m的溶胶层，称为胞质溶胶，其中含有浓度较高的的溶胶层，称为胞质溶胶，其中含有浓度较高的蛋白质。电镜观察证实，溶胶层内分布有较多的微管蛋白质。电镜观察证实，溶胶层内分布有较多的微管与微丝，由于这一层结构，使细胞具有很强的抗张强与微丝，由于这一层结构，使细胞具有很强的抗张强度，对度，对维持细胞形态和细胞运动维持细胞形态和细胞运动等具有十分重要的等具有十分重要的作用。作用。2 2、胞质溶胶、胞质溶胶 第109页，共126页。3、细胞表面的特化结构、细胞表面的特化结构 在生物体的各种组织器官中，细胞膜在生物体的各种组织器官中，细胞膜由于其功能的不同而使形态发生改变，称由于其功能的不同而使形态发

54、生改变，称为细胞表面的特化。如，小肠上皮细胞表为细胞表面的特化。如，小肠上皮细胞表面的微绒毛、肾小管上皮细胞基部的细胞面的微绒毛、肾小管上皮细胞基部的细胞膜内褶、气管上皮细胞表面的纤毛等，这膜内褶、气管上皮细胞表面的纤毛等，这些都是细胞表面的特化结构。些都是细胞表面的特化结构。第110页，共126页。第111页，共126页。一、受体与配体一、受体与配体受体受体：是指镶嵌在细胞膜中或位于细胞内的：是指镶嵌在细胞膜中或位于细胞内的各种特异性蛋白质，有选择性地和周围环各种特异性蛋白质，有选择性地和周围环境中一定的活性物质相结合，产生相应的境中一定的活性物质相结合，产生相应的信号，以启动细胞内一系列过

55、程，最终表信号，以启动细胞内一系列过程，最终表现为某种生物学效应。现为某种生物学效应。配体配体：受体所接受的外界信号的统称。如激：受体所接受的外界信号的统称。如激素、神经递质、药物、抗原等。素、神经递质、药物、抗原等。第五节第五节 细胞膜受体与细胞识别细胞膜受体与细胞识别第112页，共126页。 1 1、细胞膜受体的基本类型、细胞膜受体的基本类型（1 1）生长因子类受体）生长因子类受体（2 2）离子通道受体）离子通道受体（3 3）G G蛋白偶联的受体蛋白偶联的受体2 2、细胞膜受体的生物学特性、细胞膜受体的生物学特性（1 1）特异性）特异性（2 2）高亲和性）高亲和性（3 3）可饱和性）可饱和性（4 4）可逆性）可逆性第113页，共126页。1) 1)特异性特异性2) 2)高亲和性高亲和性3) 3)可饱和性可饱和性2.细胞膜受体的生物学特点：细胞膜受体的生物学特点： 4) 4)可逆性可逆性 5) 5)特定的组织定位：受体在体内分布，在种特定的组织定位：受体在体内分布，在种类、数量上均呈现特定的模式。如肾上腺类、数量上均呈现特定的模式。如肾上腺皮质激素受体。皮质激素受体。 第114页，共126页。二、受体与细胞识别二、受体与细胞识别 细胞识别细胞识别(cell recognition)(cell recognition