细生-第4章第四章细胞膜和物质跨膜运输

掌握小分子物质跨膜方式及特点，大分子和颗粒物质的胞吞和胞吐作用，受体细胞膜概细胞膜（cellmemberane)：是包围在细胞外周的一层薄膜，又称质膜（plasmamembrane).单位膜：“二暗一明”的膜式结构叫三层夹板式结构细胞内膜：细胞内除了细胞膜以外的细胞内所有膜性结构。生物膜：细胞膜和细胞内膜的统称。细胞膜的维持细胞的形态、内环境稳定、物 、能量转换、信息传递、免疫、等三、细胞膜的分子结构模细胞膜的化学组成主要是脂类、蛋白质和糖类 脂类 约化 蛋白质：约组 糖类 （一）膜脂——细胞膜的基本组甘油磷脂的化学结甘磷脂酰胆油磷脂酰乙醇磷脂磷脂酰丝氨非极性尾部为顺式，在烃链中产生30º弯曲。醇环固定在磷脂分子头部的烃鞘半乳糖苷鞘半乳糖苷脑苷

神经节苷％）疾病与糖脂：儿童所患的性（Tay-sachsdisease）就是因为在神经节苷脂GM2加工成为GM3，结果A型：膜脂寡糖链的末端是N-乙酰半乳糖胺，GalNAcB型：末端是半乳糖，GalO脂(a)水溶液中的磷脂分子团；(b)球形脂；(c)平面脂膜；(d）用于疾病治疗的脂的示意图脂是根据磷脂分子可在水相中形成稳定的脂双层膜的 （1）脂的应脂中裹入DNA可用于转移在临床治疗中,脂作为药物或酶等载研究膜脂与膜蛋白及其生物学性质（二）蛋白质——细胞膜功能膜蛋白：生物膜所含的蛋白质质完成的。如：载体连接受体各类整合蛋白（integral外周蛋白（peripheral脂锚定蛋白（lipid-anchored整合蛋白（integral外在蛋白(Peripheral脂锚定蛋白(lipid-anchored（三）膜糖——覆盖在细胞表糖类约占细胞膜总重量糖胞的2％～10％ 萼）共价 糖类+膜糖

糖脂 类糖类+膜蛋

共价键糖蛋 细胞N-连接；O-连——不对（一）细胞膜的不对称膜脂和糖脂的不对称脂质双分子层中，各层所含磷脂种类有明显不同*膜蛋白的不对称性是指每种膜蛋白分子在细胞膜上都有特定的排布方向，与其功能相适应，这是膜蛋白不对称性的主要因素。是生物膜膜蛋白的不对称性包整合蛋外周蛋4.膜不对膜脂、膜蛋白及膜糖分布的不对称性导致了膜功能的不对称性和方向性。保证了生命活动的高度有序性。糖脂是位于脂双层的外侧，——可能作为细胞外配体(ligand)的受体磷脂酰胆碱——在衰老的淋巴细胞外表面，作为让吞噬细胞吞噬的信号；磷脂酰胆碱出现在血小板的外表面，作为血凝固的信号。细胞膜的流动性膜的脂和蛋白质分子的运动性。膜膜脂膜脂分子的运侧向扩散：同一平面上相邻的脂分子交换位置旋转运动：膜脂分子围绕与膜平面垂直的轴进行快速旋转摆动运动：膜脂分子围绕与膜平面垂直的轴进行左右摆动伸缩震荡：脂肪酸链沿着与纵轴进行伸缩震荡运动翻转运动：膜脂分子从脂双层的一层翻转到另一层。是在翻转（flippase）的催化下完成影响膜脂流动性的因胆固醇相变温度以下，胆固醇的含量增加可晶态的形成脂肪酸链的饱和度：脂肪酸链所含双键越多越不饱和，使膜流动性增加卵磷脂/鞘磷脂：该比例高则膜流动性增加，因为鞘磷脂粘度高于卵磷脂其他因素：膜蛋白和膜脂的结合方式、温度、酸碱度、离子强度等膜蛋③如果没有膜的流动性，细胞外的营养物质无法进入，细细胞就要停止新陈代谢而。⑤如果没有流动转换是不可能的 E.Overton1895现凡是溶于脂肪的物质很容易透过植物的细胞膜， E.Gorter&F.Grendel1925用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于细胞表面积，因而推测细胞膜由双层脂分子组成。 J.Danielli&H.Davson1935发现质膜的表面张力比油－水界面 J.D.Robertson1959用超薄切片技术获得了清晰的细胞膜， S.J.Singer&G.Nicolson1972根据免疫荧光技术、冰冻蚀刻技术的研究结果，在”单位膜”模型的基础上提出”流动镶嵌模型”。强调膜的流动性和膜蛋白分布的不对称性。 K.Simonsetal(1997):脂筏模型（lipidrafts FunctionalraftsinCellmembranes.Nature387:569-572（二）单位膜模（三）流动镶嵌模（四）脂筏第二节小分子物质的跨膜基本途径

四、主动后三者都是需要膜转运蛋白介导的跨膜方小分子的热运动可使分子以扩散的方式从分子或离子以扩散的方式跨膜转运中，不需要特点

③没有膜蛋白的协助，也称扩散条件（二）膜的选择通透二、膜蛋白介导的跨膜载体蛋

能特异性结合溶质分子，通过构象的改变进行物质的蛋白质，可介导运 特点③载体蛋白又称为通透酶(Permease):通道蛋道蛋白参与的只是，并且是从高浓度向低浓度，所以不消耗能量。特点（二）离子通道——高效转运各种离特点

通道，如乙酰胆碱受体(如图）体，和阴离子通道，如甘氨酸和γ－水通道（water1991年Agre发现第一个水通道蛋白CHIP28（28KD）， 细胞迅速膨胀，5分钟内破裂。纯化的CHIP28 2003年Agre与离子通道的研究者MacKinnon同获化三、易化扩散-载体介主动根据主动过程所需能量来源的不同可主动的特点是①逆浓度梯度（逆化学梯度）主动所需的能量来源主要有①协同中的离子梯度动力ATP驱动的泵通过水解ATP③光驱动的泵利用光能物质，见于细菌（二）离子泵水解ATP进行主动ABC运器（ABC离子浓度驱动的协同（1）工作原理Na+-K+泵的作用①维持细胞的渗透性，保持细胞的体积②维持低Na+高K+的细胞内环境③维持细胞的静息电位（2）P型离子泵，每分解一个ATP分子，泵出2个Ca2+。位于肌质网上的钙离子泵占钠钙交换器（Na+-Ca2+exchanger），属于反向协同体系，通过钠钙交（3）.质子P-type：如植物细胞膜上的H+泵、动物胃表皮细胞的H+-K（胃酸）V-type：存在于各类小泡膜上，水解ATP产生能量，但不发F-type：利用质子动力势合成ATP，即ATP合酶，位于细菌质膜、线粒体内膜、类囊体膜上。（4）.ABC运最早发现于细菌，是一庞大的蛋白，都有两个高度保守的ATP结合区（ATPbindingcassette），故名。ABC转运器与病原体对药物的抗性有关。MDR（multidrugprotein）是第一个被发现的真核细胞ABC转运器，是多药抗性蛋白，约40%患者的癌细胞内该过度表达。MammalianMDR1靠间接提供能量完成主动。所需能量来自膜两侧离子的动物细胞中常常利用膜两侧Na+浓度梯度来驱动植物细胞和细菌常利用H+浓度梯度来驱动分为：同向协同（symport）和反向协同（antiport）（1）同向协同和1、同向协同随着Na+的进入。某些细菌对2、反向协同33如Na+驱动的Cl--HCO即Na+与HCO-的进入伴随着Cl-33（三）主动 的比(易化扩散脂否是ATP无有有无有有第三节大分子和颗粒物质的跨膜膜泡完成大分子与颗粒性物质的跨膜。在转运 根据物质的方向分为：胞吞作用和胞吐作用（一）吞噬作（二）胞饮作（三）受体介导的内吞作二、胞吐作用吞噬作用（较大的固体颗粒物质，如细菌、细胞碎片等胞饮作用（物质为液体或极小的颗粒物质定义：细胞膜凹陷或形成伪足，摄入直径大于250nm的颗粒物质（如细菌、细胞碎片等）的过程，形成的泡称为吞噬体或吞噬泡。特点 胞吞物为大分子和颗粒物微丝和结合蛋白细胞分布性粒细巨噬细作用：防御侵染和清除工在机体防御中发挥重要作用\吞作用称为胞饮作用（pinocytosis）特点胞吞泡的形成：配体和受体结 网格蛋白

有被小泡介导的选择性示意胞饮作用和吞噬作用的特物转运方胞吞泡形成机胞饮作溶小于连续的过网格蛋白和接合素蛋吞噬作大颗大于微丝和结合蛋定义有些物质如LDL（低密度脂蛋白）进入细胞必须特点LDL二、胞吐作用（外排作用排出细胞之外的过程。胞吐作用是将细胞产生的酶、结构性途调节性途（一）结构性途结构性（组成型）途径：所有真核细胞都有从体囊泡向质膜的过程，其作用在于质网或体中或选择性地进入溶酶体和调节性泡外，其余的蛋白均沿着粗面内质网→体→泡→细胞表面这一途径完成其转运过程。分布：存在所有的动物细胞中（二）调节性途 粘液或消化酶）在泡内，当细胞在受到胞外信号刺激时，泡与质膜融合并将内含物出去。其蛋白分选信号存在于蛋白本身，由体TGN上特殊的受体选择性地包装为小泡。分布：调节型的外排途径存在于特化 细胞（一）细胞外定义：动物细胞表面的一层富含糖类物质的结构，称为细胞外被或糖萼（glycoalyx）。用重金属,如钌红染色后，在电镜下可显示厚作用：保护，细胞通信，并与细胞表面的抗原性有红细胞质膜上的糖鞘脂是AB0血型系统的血型抗原，糖链结构基本相同，胶是蛋白质合成的的重要场所,同时还参与多种生化反应。（一）（二）（一）细胞表面伸出的细长突起，广泛存在于动物细胞表直径约为0.1μm。内芯由肌动蛋白丝束组成肌动蛋白丝之间由许多微绒毛蛋白（villin）和丝束蛋白（fimbrin）组成的横桥相连微绒毛处质膜有myosinI构成的侧臂与肌动蛋白丝束相连，从而将肌动蛋白丝束固作用：扩大了细胞的表面积，有利于细胞同外环境的物质交换。如小肠上微绒毛，使细胞表面积扩大了30倍。小鼠肾曲管上皮细胞微绒毛，冰冻蚀（二）（三）着结构，与吞噬颗粒物质有关。肺巨噬细胞吞噬大肠杆菌（显示褶皱第五节胞膜异常与疾