细胞膜与物质转运

1、生命活动的基本特征n 新陈代谢(Metabolism)n 兴奋性(Excitability)n 适应性(Adaptation)n 生殖(Reproduction)稳态体液占体重60%细胞内液 (40%)内环境Internal environment细胞外液 (20%)血浆、组织液、淋巴液和脑脊液内环境理化性质相对恒定的状态称为稳态(homeostasis)化学成分、含氧量、pH值、温度、渗透压等意义：n 内环境既为细胞提供营养物质，又接受来自细胞的代谢 尾产物n 内环境稳态是细胞维持正常生理功能的必要条件生理功能的调节n 人体各器官功能对内外环境变化的适应性反应， 使机体适应环境的变化，并维持

2、内环境的稳态 n 人体功能的调节方式u 神经调节 u 体液调节 u 自身调节 n 人体功能调节的反馈控制第二章细胞的基本功能北京大学医学部生理学系李烁概述细胞是人体的结构和生命活动的基本单位细胞膜基本结构：细胞质 细胞器（线粒体、内质网、高尔基体等）细胞核细胞质研究手段的进步促进对细胞复杂性的了解病毒细菌细胞人体细胞典型的人体细胞线粒体质膜卵细胞核糖体溶酶体蛋白分子氢原子10mm0.01mm1000mm100mm1mm0.1mm0.001mm0.0001mm电子显微镜光学显微镜人眼概述第一节第二节第三节第四节第五节细胞膜的基本结构和功能物质跨细胞膜转运细胞的生物

3、电活动细胞通讯（自学）肌肉收缩活动第一节细胞膜的基本结构和功能n 细胞膜，又称质膜n 具有特殊结构和功能的半透膜n 构成细胞内容物与周围环境的屏障n 细胞通过细胞膜与周围环境间进行物质交换细胞膜的基本结构电子显微镜：三层膜结构(单位膜）总厚度 7.5nm内外：2.5nm深色带中：2.5nm浅色带细胞膜的基本结构组成：n 脂质、 蛋白质和糖类结构：液态镶嵌模型 Singer和Nicholson提出n 以流动的液态脂质双分子层为基架n 其中镶嵌着生理功能不同的蛋白质mosaicmodel)液态镶嵌模型(fliudExterior of cellOligosaccharide chainsGlyco

4、protein(Singer & Nicholson, 1972)Peripheral hydrophilic proteinGlycolipidPhospholipidTransmembrane channelproteinCholesterolCytoplasm脂质双分子层构成：n 由双嗜性脂质分子两两相对，排列成双分子层亲水性极性基团-头端（磷酸和碱基）疏水性非极性基团-尾端（长烃链）亲水头端脂质双分子层特性：n 细胞膜的流动性n 不对称性胆碱磷酸甘油氮磷氧碳氢疏水尾端脂肪酸亲水头端疏水尾端细胞膜蛋白质依据镶嵌方式及强度分类： 表面蛋白 整合蛋白 依功能分类： 与物质转运有关的蛋白：u

5、转运蛋白或载体蛋白 u 通道蛋白 u 泵蛋白 受体蛋白 识别蛋白（抗原标志） 细胞膜糖类形式n 糖蛋白或糖脂功能n 免疫标志n 传递信息细胞膜的功能1.屏障分离：脂质双分子层构成了细胞内容物和细胞环境之间的屏障，或细胞器与细胞内液之间的屏障2. 转运物质：膜上含有载体、通道、离子泵等，起着转运物质的作用3. 特征识别：膜外侧有特异性糖链，可作为细胞的“标记”； 膜上有特殊的受体，能识别和传递化学信息4. 信号传递：膜对离子有选择通透性，通过生物电活动传递信息5 骨架结构：微管和微丝构成的细胞骨架维持细胞形态也与运动有关。第二节物质跨细胞膜转运n 物质转运的方式脂溶性：单纯扩散(simple d

6、iffusion)小分子物质被动转运 不耗能(Passive transport)易化扩散(facilitated diffusion)离子、气体等非脂溶性主动转运(active transport)原发性主动转运继发性主动转运主动转运耗能大分子物质：入胞 (endocytosis)团块出胞 (exocytosis)易化扩散膜泡转运单纯扩散主动转运载体通道胞吞胞吐分子大小物质性质浓度梯度是否耗能蛋白帮助举例（一）单纯扩散n 定义：物质顺着其浓度梯度的跨细胞膜转移过程。n 脂溶性物质（CO2、O2、NO、NH3、脂肪酸、类固醇激素、尿素、水等）由膜的高浓度侧向低浓度侧扩散的过程转运动力被动转运n

7、 电-化学梯度，不耗能物质转运量（通量）的影响因素：n 膜两侧物质的电化学梯度n 细胞膜的通透性（一）单纯扩散n 转运动力n 膜对物质的通透性（二）易化扩散定义：物质借助膜转运蛋白顺浓度或电位梯度的 跨膜转运。n 非脂溶性物质或脂溶性低的物质，在特殊蛋白质的帮助下，细胞膜由高浓度一侧向低浓度一侧扩散的现象特点被动转运n 顺电-化学梯度转运，细胞不耗能n 需要膜蛋白的帮助转运体转运通道转运葡萄糖、氨基酸、维生素等Ca2+、K+、Na+的转运1 载体转运由载体蛋白（或转运体蛋白）介导的易化扩散n 主要转运如葡萄糖、氨基酸、维生素等小分子物质n 载体转运特点高度的结构特异性饱和现象竞争性抑制2 通道

8、转运由通道蛋白中介的异化扩散主要转运如Na+、K+、Cl-、Ca2+等通道转运的分类n 化学门控通道n 电压门控通道n 机械门控通道3 孔道转运非门控通道：孔道处于常开状态水通道扩散动力：跨膜渗透梯度表达异常表达过度遗传性尿崩症充血性心力衰竭易化扩散转运体转运主要转运如葡萄糖、氨基酸、维生素等小分子物质特点：结构特异性高、有饱和现象、有竞争性抑制主要转运如Na+、K+、Cl-、Ca2+等离子物质（故又称离子通道） 特点：有一定特异性、无饱和现象、高速度。有电压门控和化学门控和机械门控)易化扩散通道转运孔道转运_水通道转运共同点顺浓度差转运蛋白质分子结构特异性可变性（二）主动转运定义在膜蛋白的参

9、与下，细胞依靠自身耗能过程，逆电-化学势跨膜转运物质的过程。特点1. 耗能2. 逆浓度差、电位差（从低高） 肠上皮细胞/肾小管上皮细胞吸收葡萄糖 细胞内外各种离子浓度差的维持1、原发性主动转运:钠-钾泵(Na+-K+-ATP酶)n 直接与细胞能量代谢相关联的主动转运过程n K+浓度n Na+浓度细胞内液细胞外液细胞外液细胞内液n 钠泵， Na+-K+泵Na+ 内外（3）（2）（1）外内K+n 分解ATP释放能量 其它如：钙泵、质子泵E1E23个Na+离子结合到高亲和位点 K+解离，泵准备进行下一个循环泵的构象改变，将Na+转移到膜的细胞外侧 Na+离子解离， 2个K+结合到高 亲和位点 ATP

10、被水解，向泵传递一个磷酸基泵的构型改变， 将K+转移到低亲和的位点磷酸基与泵蛋白结合的键被水解，释放无机磷酸E1钠泵活动的生理意义建立储备势能，维持细胞内外Na+、K+浓度梯度是电活动的基础（产生动作电位的基础），也为继发性主动转运提供能量来源钠泵活动所致的细胞内高K+ 是细胞进行代谢反应的必要条件。钠泵活动有助于维持细胞内外水、电解质平衡， 维持细胞结构和功能的完整性钙泵、氢泵活动也有重要生理意义2、继发性主动转运间接利用细胞代谢储备的生物能而实现的转动转运。不消耗能量，但依靠另一物质浓度梯度的势能储备而实现的主动转运，此物质的势能储备需要ATP提供能量举例：葡萄糖和氨基酸在小肠和肾小管上皮

11、细胞的主动转运三 膜泡转运（一）胞吐（出胞）n 细胞内大分子物质由细胞内排出的过程n 分泌活动：激素、酶类、神经递质等物质运出细胞的方式三膜泡转运（二）胞吞（入胞）n 细胞外大分子或物质团块进入细胞内的过程n 侵入体内的细菌、病毒、异物或大分子营养物质固体吞噬吞噬体(吞噬) 液体吞饮吞饮泡(胞饮)细胞膜的基本结构和物质转运功能单纯扩散易化扩散主动转运膜泡转运载体通道胞吞胞吐分子大小小分子小分子离子小分子大分子、团块物质性质脂溶性非脂溶性非脂溶性均可均可浓度梯度高低高低高低低高进入细胞排出细胞是否耗能顺势不耗能顺势不耗能顺势不耗能逆势耗能膜动耗能蛋白帮助不需需要载体蛋白需要通道蛋白需要“泵”蛋白

12、细胞膜运动举例O2、 CO葡萄糖、氨基酸K+、Na +Ca2 +Na+-K+泵吞噬吸收释放分泌复习思考题n 简述细胞膜的分子组成和结构特点n 试述细胞膜物质转运的形式和机制n 比较单纯扩散和易化扩散的异同点？n 举例说明什么是主动转运？其特点是什么？n 简述Na+-K+泵的本质、作用及生理意义单选题1.关于细胞膜分子组成与结构的描述，错误的是以蛋白质和脂质为主，糖类占少数膜蛋白分为表面蛋白和整合蛋白两类以液态的脂质双分子层为基架膜蛋白仅分布在膜的内表面和外表面一般胆固醇含量愈多，膜流动性愈小A.B.C.D.E.2.体内O2、CO2进出细胞膜是通过易化扩散主动转运渗透受体介导式入胞B.C.D.E.单选题3.葡萄糖通过