生理学——细胞膜的基本结构和跨膜物质转运功能

1、第一节 细胞膜的基本结构和 跨膜物质转运功能 Structure and transport functions of the cell membrane,是细胞内容物与细胞周围环境之间的一道生理屏障。即可将两者分隔开，又是两者之间物质、能量、信息转换的中介。,一、细胞膜的化学组成和分子结构 Chemical composition and molecular structure of the cell membrane,化学组成：,脂质、蛋白质、糖类等,基本结构：,液态镶嵌模型（fluid mosaic model）,1972年由singer和nicolson提出。其主要内容：膜是以液态的脂

2、质双分子层为基架，其中镶嵌着不同生理结构和功能的蛋白质，后者主要以-螺旋或球形蛋白质的形式存在。,（一）脂质双分子层（Gorter Grendel） lipid bilayer,化学组成：,磷脂（70%）、胆固醇（30%）、鞘脂类脂质,磷脂的基本结构：,一分子甘油的两个羟基各结合一分子脂肪酸，另一个羟基结合一分子磷酸，后者再结合一个碱基。,所有的膜脂质都是双嗜性分子,一端是磷酸、碱基等亲水性极性基团，另一端的长烃链是非极性基团。,脂质小体：,人工制备的人工膜囊。,（二）细胞膜蛋白质 cell membrane protein,膜蛋白质的存在方式：表面蛋白质和整和蛋白质。,（三）细胞膜糖类 Ce

3、ll membrane carbohydrate,可作为细胞或蛋白质的标志，也可作为膜受体的“可识别”部分。,二、细胞膜的跨膜物质转运功能 The transmembrane material transport of the cell membrane,（一）单纯扩散（simple diffusion）,扩散：,扩散通量：,mol/s.cm2,单纯扩散：,在生物体中，一些脂溶性的小分子物质顺浓度差或电位差的跨膜物质转运。如：CO2，O2等。,影响单纯扩散扩散通量的因素：,1、浓度差,2、通透性：,物质通过细胞膜的难易程度,（二）易化扩散（facilitated diffusion）,在体内，

4、一些不溶于脂质或溶解度甚小的物质，在细胞膜上一些特殊蛋白质的帮助下，顺浓度差或电位差的跨膜物质转运。如：葡萄糖，氨基酸及各种离子等。,特点：,2、膜蛋白的介导,1、以通道为中介的易化扩散 Facilitated diffusion via channel,与离子的易化扩散有关，推测在蛋白质内部出现了一条贯穿膜内外的亲水性相孔道。,特点：,（1）化学门控通道,（2）电压门控通道,水通道（AQP）,（3）机械门控通道,选择性和门控性。,化学门控离子通道,ion channels ： electrochemical gradient + allosteric,2、以载体为中介的易化扩散 Facili

5、tated diffusion via carrier,特点：,1、结构特异性,2、饱和性,3、竞争性抑制,以载体为介导的易化扩散：,单纯扩散：,被动转运（passive transport）,物质顺电-化学梯度进行跨膜转运的过程，细胞本身无须消耗能量。,（三）主动转运（active transport）,细胞膜通过本身的某种耗能过程，将物质的分子或离子逆电-化学梯度进行跨膜转运。,原发性主动转运：,The movement of substances across the membrane occurs against the electrochemical gradient with th

6、e necessity of consumption of metabolic energy.,神经细胞和骨骼肌细胞,Na+浓度的膜外:膜内（ Co/Ci ）为12,K+浓度的膜内:膜外 （ Ci/Co ）为30,钠-钾泵（sodium-potassium pump）,钠泵为Na+- K+依赖式ATP酶的蛋白质,在细胞的特定部位聚集某种物质 建立一种势能储备 分泌特定物质,Basic functions of pumps：,（四）继发性主动转运 （secondary active transport）,指某种物质的逆浓度梯度的转运是依赖于另一物质的浓度差造成的势能而实现的。,钠泵活动的生理意义：,1.维持细胞正常的渗透压和形态。,2.形成和保持细胞内外Na+、 K+不均匀分布，与生物电的形成密切相关。,3.建立的Na+浓度势能储备。是营养物质跨小肠和肾小管上皮细胞等跨膜主动转运的能量来源。,（五）出胞和入胞式物质转运,大分子物质或固态、液态的物质团块，通过细胞膜复杂的结构和功能的变化，进出细胞的过程。,出胞（exocytosis) 胞吐,入胞（endocytosis） 吞噬 吞饮,吞噬 只发生特殊细胞,吞饮 液相入胞，受体介导入胞,是