细胞膜的分子生物学学习教案

1、会计学1第一页，共74页。第1页/共73页第二页，共74页。第2页/共73页第三页，共74页。第3页/共73页第四页，共74页。甘油磷脂甘油磷脂第4页/共73页第五页，共74页。 鞘磷脂（SM）：以鞘氨醇代替甘油(n yu)。鞘磷脂及其代谢产物神经酰胺等参与各种细胞活动，如细胞分化、凋亡和增殖。第5页/共73页第六页，共74页。第6页/共73页第七页，共74页。第7页/共73页第八页，共74页。第8页/共73页第九页，共74页。第9页/共73页第十页，共74页。第10页/共73页第十一页，共74页。白白质质第11页/共73页第十二页，共74页。第12页/共73页第十三页，共74页。多附在膜的内

2、外多附在膜的内外(niwi)表面的表面的蛋白。蛋白。第13页/共73页第十四页，共74页。共价键共价键第14页/共73页第十五页，共74页。细胞内细胞内脂双层脂双层细胞被细胞被3 膜糖类膜糖类(tn li)第15页/共73页第十六页，共74页。磷脂和胆固醇分布为相对不对称，仅为数量上的差异。磷脂和胆固醇分布为相对不对称，仅为数量上的差异。糖脂的分布为绝对不对称糖脂的分布为绝对不对称第16页/共73页第十七页，共74页。2.膜蛋白分布膜蛋白分布(fnb)的不对称性的不对称性跨膜蛋白跨越脂双层有一定的跨膜蛋白跨越脂双层有一定的方向性，亲水端长度、氨基酸方向性，亲水端长度、氨基酸种类顺序不同。种类顺

3、序不同。冷冻冷冻(lngdng)断裂：断裂： 内层胞质侧：蛋白颗粒多内层胞质侧：蛋白颗粒多 外层非胞质侧：蛋白颗粒少外层非胞质侧：蛋白颗粒少外在蛋白分布不对称外在蛋白分布不对称第17页/共73页第十八页，共74页。第18页/共73页第十九页，共74页。第19页/共73页第二十页，共74页。（3）摆动作用）摆动作用第20页/共73页第二十一页，共74页。第21页/共73页第二十二页，共74页。第22页/共73页第二十三页，共74页。 质膜的流动性是保证其正常功能的必要条件。质膜的流动性是保证其正常功能的必要条件。当膜的流动性低于一定的阈值时，许多酶的活动当膜的流动性低于一定的阈值时，许多酶的活动

4、和跨膜运输将停止，反之如果流动性过高，又会和跨膜运输将停止，反之如果流动性过高，又会造成膜的溶解。造成膜的溶解。第23页/共73页第二十四页，共74页。生物膜的特性生物膜的特性(txng)膜的流动性膜的流动性膜的不对称性膜的不对称性膜脂的流动性膜脂的流动性膜蛋白的运动性膜蛋白的运动性侧向侧向(c xin)扩散扩散旋转扩散旋转扩散膜蛋白不对称膜蛋白不对称第24页/共73页第二十五页，共74页。第25页/共73页第二十六页，共74页。 1935年年 Danielli和和 Davson提出。认为细胞膜是三层夹板式提出。认为细胞膜是三层夹板式结构结构(jigu)，由蛋白质，由蛋白质 磷脂磷脂 蛋白质组

5、成。蛋白质组成。 第26页/共73页第二十七页，共74页。单位膜模型单位膜模型(unit structure model)：20世纪世纪(shj)50年代末年代末Robertson用电镜观察发现生物膜均呈二暗夹一明的用电镜观察发现生物膜均呈二暗夹一明的三层结构，称为单位膜。说明了生物膜在形态上的共性。三层结构，称为单位膜。说明了生物膜在形态上的共性。第27页/共73页第二十八页，共74页。第28页/共73页第二十九页，共74页。第29页/共73页第三十页，共74页。功能：参与功能：参与(cny)信号转导、受体介导的内吞作用以及胆固醇信号转导、受体介导的内吞作用以及胆固醇代谢运输等。脂笩功能的紊

6、乱涉及多种疾病的发生。代谢运输等。脂笩功能的紊乱涉及多种疾病的发生。第30页/共73页第三十一页，共74页。第31页/共73页第三十二页，共74页。第32页/共73页第三十三页，共74页。第33页/共73页第三十四页，共74页。不需要提供能量不需要提供能量不需要膜蛋白协不需要膜蛋白协助助第34页/共73页第三十五页，共74页。二、易化扩散二、易化扩散(kusn)(kusn)n也称促进扩散（也称促进扩散（facilitated diffusionfacilitated diffusion）。）。n特点：特点： 转运转运(zhun yn)(zhun yn)速率高；速率高； 运输速运输速率同物质浓度

7、成非线性关系；率同物质浓度成非线性关系； 特异性；饱和特异性；饱和性。性。 n载体：离子载体、通道蛋白。载体：离子载体、通道蛋白。 第35页/共73页第三十六页，共74页。第36页/共73页第三十七页，共74页。第37页/共73页第三十八页，共74页。载体载体(zit)(zit)蛋白（蛋白（carrier proteincarrier protein）载体载体(zit)(zit)蛋白（蛋白（carrier proteincarrier protein）是在生物膜上普）是在生物膜上普遍存在的多次跨膜蛋白分子。可以和特定的溶质分子遍存在的多次跨膜蛋白分子。可以和特定的溶质分子结合，通过构象改变介导

8、溶质的主动和被动跨膜运输结合，通过构象改变介导溶质的主动和被动跨膜运输。红细胞膜上的葡萄糖转运红细胞膜上的葡萄糖转运(zhun yn)第38页/共73页第三十九页，共74页。第39页/共73页第四十页，共74页。第40页/共73页第四十一页，共74页。第41页/共73页第四十二页，共74页。2 2、通道、通道(tngdo)(tngdo)蛋白（蛋白（channel proteinchannel protein）通道蛋白（通道蛋白（channel proteinchannel protein）是横跨质膜的）是横跨质膜的亲水性通道，允许适当亲水性通道，允许适当(shdng)(shdng)大小的大小的

9、分子和带电荷的离子顺梯度通过，又称为分子和带电荷的离子顺梯度通过，又称为离子通道。离子通道。特征：一是离子通道具有选择性；二是离特征：一是离子通道具有选择性；二是离子通道是门控的。子通道是门控的。第42页/共73页第四十三页，共74页。第43页/共73页第四十四页，共74页。第44页/共73页第四十五页，共74页。第45页/共73页第四十六页，共74页。三三. .载体蛋白载体蛋白(dnbi)(dnbi)介导的主动介导的主动运输运输n主动运输主动运输(ynsh)(ynsh)（active transportactive transport）是指由载）是指由载体蛋白介导的物质逆浓度梯度（或化学梯度

10、）的由体蛋白介导的物质逆浓度梯度（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浓度低的一侧向浓度高的一侧的跨膜运输(ynsh)(ynsh)方式。方式。n 主动运输主动运输(ynsh)(ynsh)的特点是：逆浓度梯度（的特点是：逆浓度梯度（逆化学梯度）运输逆化学梯度）运输(ynsh)(ynsh)；需要能量（由；需要能量（由ATPATP直接供能）或与释放能量的过程偶联（协同运直接供能）或与释放能量的过程偶联（协同运输输(ynsh)(ynsh)）；都有载体蛋白。）；都有载体蛋白。n 第46页/共73页第四十七页，共74页。 能量来源能量来源 ATP ATP驱动的泵通过水解驱动的泵通过水解AT

11、PATP获得获得(hud)(hud)能量能量 协同运输中的离子梯度动力协同运输中的离子梯度动力 第47页/共73页第四十八页，共74页。Na+-k+Na+-k+泵泵 ATP ATP直接直接(zhji)(zhji)供供能能对向运输对向运输 将将Na+Na+逆电化学梯度运出细胞逆电化学梯度运出细胞 将将k+k+逆电化学梯度运入细胞逆电化学梯度运入细胞其动力是自身其动力是自身(zshn)ATP(zshn)ATP水解供能水解供能Na+-k+-ATPNa+-k+-ATP酶酶第48页/共73页第四十九页，共74页。第49页/共73页第五十页，共74页。第50页/共73页第五十一页，共74页。钠钾泵机制钠钾

12、泵机制(jzh)第51页/共73页第五十二页，共74页。第52页/共73页第五十三页，共74页。第53页/共73页第五十四页，共74页。第54页/共73页第五十五页，共74页。第55页/共73页第五十六页，共74页。囊泡以出芽方式从细胞的一种内膜细胞器脱离后又与另囊泡以出芽方式从细胞的一种内膜细胞器脱离后又与另一内膜细胞器发生融合，这一转运过程称为一内膜细胞器发生融合，这一转运过程称为囊泡转运。囊泡转运。根据物质根据物质(wzh)(wzh)的运输方向：胞吞作用（的运输方向：胞吞作用（endocytosisendocytosis） 胞吐作用（胞吐作用（exocytosisexocytosis）共

13、同特点：双向、特异、有序、化学修饰共同特点：双向、特异、有序、化学修饰第56页/共73页第五十七页，共74页。第57页/共73页第五十八页，共74页。第58页/共73页第五十九页，共74页。第59页/共73页第六十页，共74页。第60页/共73页第六十一页，共74页。胞吞泡胞吞泡的形成的形成(xngchng)：配体和受体结合：配体和受体结合网格蛋白聚集网格蛋白聚集(jj)有被小窝有被小窝去被的囊泡和胞内体融合去被的囊泡和胞内体融合(rngh)有被小泡有被小泡胞内体是动物细胞内由膜包围的细胞器胞内体是动物细胞内由膜包围的细胞器，其作用是传输由胞吞作用摄入的物质，其作用是传输由胞吞作用摄入的物质到

14、溶酶体中被降解。到溶酶体中被降解。受体介导的胞吞作用受体介导的胞吞作用溶酶体溶酶体第61页/共73页第六十二页，共74页。受体介导的胞吞作用(zuyng)网格蛋白衣被小泡是最早发现的衣被小泡，介导高尔基体到内体、网格蛋白衣被小泡是最早发现的衣被小泡，介导高尔基体到内体、溶酶体、以及溶酶体、以及(yj)质膜到内膜区隔的膜泡运输。质膜到内膜区隔的膜泡运输。第62页/共73页第六十三页，共74页。第63页/共73页第六十四页，共74页。第64页/共73页第六十五页，共74页。第65页/共73页第六十六页，共74页。第66页/共73页第六十七页，共74页。（2 2） COP I COP I衣被小泡负责

15、回收、转运内质网逃逸蛋白返回内衣被小泡负责回收、转运内质网逃逸蛋白返回内质网。起初发现于高尔基体碎片，在含有质网。起初发现于高尔基体碎片，在含有ATPATP的溶液中温育时的溶液中温育时，能形成非笼形蛋白包被的小泡。，能形成非笼形蛋白包被的小泡。（3 3） COP II COP II主要介导从内质网到高尔基体的物质运输主要介导从内质网到高尔基体的物质运输(ynsh)(ynsh)。最早发现于酵母。最早发现于酵母ERER在在ATPATP存在的细胞质液中温育存在的细胞质液中温育时，时，ERER膜上能形成类似于膜上能形成类似于COP ICOP I的衣被小泡，酵母的衣被小泡，酵母COP IICOP II衣

16、被衣被蛋白的变异体，会在内质网中积累蛋白质。蛋白的变异体，会在内质网中积累蛋白质。第67页/共73页第六十八页，共74页。不同类型受体的胞内体的分选途径：不同类型受体的胞内体的分选途径：（1 1）返回原来的质膜结构域，重新发挥受体的作用；）返回原来的质膜结构域，重新发挥受体的作用；（2 2）进入溶酶体中被消化掉，称为）进入溶酶体中被消化掉，称为(chn wi)(chn wi)受体下行调节；受体下行调节；（3 3）被运至质膜的不同结构域，称为）被运至质膜的不同结构域，称为(chn wi)(chn wi)跨细胞的转运。跨细胞的转运。第68页/共73页第六十九页，共74页。移至细胞移至细胞膜处，与其融合将分泌物排出。膜处，与其融合将分泌物排出。第69页/共73页第七十页，共74页。2.2.基本过程基本过程3.3.结构性分泌途径几乎存在于所有细胞中结构性分泌途径几乎存在于所有细胞中 调节性途径主要存在于特化的分泌细胞中调节性途径主要存在于特化的分泌细胞中4.4.胞吐作用消耗能量胞吐作用消耗能量, ,属于细胞膜的主动运输属于细胞膜的主动运输5.5.功能功能 补充补充(bchng)(bchng)质膜更新所需的物质质膜更新所需的物质 分泌各种分子分泌各种分子第70页/共73页第七十一页，共74页。