细胞生物学细胞膜大分子运输及细胞表面

1、细胞生物学细胞膜大分子运输及细胞表面生物膜的化学组成和分子结构化学组成生物膜的特性结构模型脂类:磷脂、胆固醇、糖脂蛋白质：外在和内在蛋白糖类流动性不对称性膜蛋白的运动膜脂的运动侧向旋转左右翻转夹层学说、单位膜模型流动镶嵌模型脂伐模型小分子物质的跨膜运输帮助扩散被动运输主动运输小分子物质的运输形式：单纯扩散-被动运输膜蛋白介导的运输：载体蛋白 主动运输 被动运输(载体扩散):葡萄糖载体蛋白通道蛋白：全部被动。闸门通道：配体闸门通道，电压闸门通道离子泵：ATP供能伴随运输(离子梯度驱动的主动 运输)：Na+-K+-ATP酶Ca2+-ATP酶H+- ATP酶葡萄糖-Na+Na+- Ca2+Na+-

2、H+疏水(脂溶性)的小分子不带电的极性小分子单纯扩散强不需要膜蛋白的帮助不消耗ATP细胞膜两侧有一定的浓度差通道扩散需要通道蛋白的帮助不消耗ATP细胞膜两侧有一定的浓度差载体蛋白介导的被动运输载体扩散载体蛋白在胞外结合葡萄糖分子构象变化结合位点转至胞内侧释放葡萄糖分子构象恢复。载体扩散的特点（1）载体蛋白具有高度的特异性。（2）通过载体易位机制转运,不耗能。（3）载体蛋白的饱和性。主动运输（active transport）在载体蛋白的帮助下，细胞膜利用能量驱动物质的逆浓度梯度方向的运输方式离子泵（ion pump）伴随运输（co-transport）离子泵 具有载体和酶的双重作用，具有专一性

3、，伴随运输单向运转同向运转逆向运转伴随运输伴随运输是与离子梯度相偶联的主动运输过程，具体地讲，这种过程是由膜上的Na+-K+泵和特异性的载体蛋白共同协作完成的。小肠上皮细胞转运葡萄糖入血2 个钠离子，运输一分子葡萄糖小分子物质的运输形式：单纯扩散-被动运输膜蛋白介导的运输：载体蛋白 主动运输 被动运输(载体扩散):葡萄糖载体蛋白通道蛋白：全部被动。闸门通道：配体闸门通道，电压闸门通道离子泵：ATP供能伴随运输(离子梯度驱动的主动 运输)：Na+-K+-ATP酶Ca2+-ATP酶H+- ATP酶葡萄糖-Na+Na+- Ca2+Na+- H+穿膜运输大分子和颗粒物质的膜泡运输膜内外物质的运输膜内外

4、物质的运输小分子运输大分子运输被 动 运 输主动 运 输胞吐作用胞吞作用穿膜运输膜泡运输大分子和颗粒物质的跨膜运输 膜泡运输（membrane-vesicle transport）：大分子和颗粒物质通过细胞膜或在细胞内的转运是由膜包围形成小泡进行运输。 膜泡运输特点： 伴随着膜的运动，主要是膜本身结构的融合、重组和移位。 与主动运输一样，也需要能量的供应。 胞吞作用 (endocytosis)胞吐作用 (exocytosis)膜泡运输：胞吞作用和胞吐作用胞吐作用吞噬作用吞噬体phagosome胞饮作用吞饮体pinosome膜泡运输胞吞和胞吐的过程(1)膜泡形成：物质包裹在膜泡内。(2)膜融合：

5、膜泡与特定部位的膜(靶膜)相接触并融合。(3)膜循环：胞吞：质膜面积减小；胞吐：质膜面积增大。两者相辅相成，使质膜面积恒定细胞内膜的循环交流胞吞作用 (endocytosis)胞吐作用 (exocytosis)膜泡运输：胞吞作用和胞吐作用一、胞吞作用（内吞作用） (endocytosis)概念：当被摄入物质附着于细胞表面，膜表面发生内陷，由细胞膜把环境中的大分子和颗粒物质包围成小泡，脱离细胞膜进入细胞内的转运过程。 吞噬作用胞饮作用受体介导的 胞吞作用胞吞作用 (endocytosis)吞入较大的固体颗粒和大分子复合物形成吞噬体或吞噬泡250nm 在原生动物中，吞噬作用是获取营养物质的重要方式

6、；在哺乳动物中，特化细胞，主要是消灭异物，在机体防卫系统中起重要作用。吞噬作用(phagocytosis)“专职”的吞噬细胞如吞噬细胞表面Fc受体与病原体表面抗体衣Fc段结合触发的吞噬活动。病原体与特异抗体结合后表面产生抗体衣，其主干部分为Fc段。吞噬细胞表面有Fc受体(阳离子易化扩散酶)。 导致Fc段引发FC受体被活化Fc受体质膜内陷、伪足产生 、细胞运动等。Na+、K+流入巨噬细胞正在吞噬衰老的红细胞 吞噬作用胞饮作用受体介导的 胞吞作用胞吞作用 (endocytosis)胞饮作用(pinocytosis)液体或小分子物质 形成胞饮体250nm 在原生动物中，吞噬作用是获取营养物质的重要方

7、式；在哺乳动物中，特化细胞，主要是消灭异物，在机体防卫系统中起重要作用。吞噬作用(phagocytosis)吞噬作用胞饮作用受体介导的 胞吞作用胞吞作用 (endocytosis)与细胞表面的特异性受体结合，触发质膜凹陷形成有被小窝，有被小泡，将细胞外蛋白和其它化合物摄入细胞内的过程受体介导的胞吞作用(recepter-mediated endocytosis)具高度的特异性,可大大提高内吞效率一条重链和一条轻链构成二聚体，三个二聚体形成三腿蛋白复合物。网格蛋白：笼形蛋白，许多三腿蛋白复合物聚合成五边或六边形网格样结构覆盖有衣小泡或有衣小窝的胞质面形成包被。P58 衔接蛋白激素、转运蛋白、低密

8、度脂蛋白等大分子 通过受体介导的胞吞作用进入细胞。低密度脂蛋白LDL (low density lipoprotein) 磷脂胆固醇脂游离胆固醇载脂蛋白B100低密度脂蛋白 LDL（low density lipoprotein）密度较低1.063 g/cm3)的血浆脂蛋白，约含25%蛋白质与49%胆固醇及胆固醇酯 。LDL水平过高能致动脉粥样硬化，使个体处于易患冠心病的危险 高密度脂蛋白 HDL（high density lipoprotein）密度为1.21 g/cm3，含有6%胆固醇、13% 胆固醇酯与50% 蛋白质，是一种抗动脉粥样硬化的血浆脂蛋白，是冠心病的保护因子。俗称“血管清道夫

9、”。 细胞质LDL颗粒LDL受体有被小窝有被小泡无被小泡胞内体受体与大分子颗粒分开受体部分胞内体部分 初级溶酶体吞噬溶酶体受体再循环细胞质LDL受体遗传缺陷，细胞摄取LDL障碍，患者血液中胆固醇浓度过高，过早发生动脉粥样硬化，引发心脑血管疾病而死亡。受体缺陷类型 受体能与LDL结合但不能固定在有被小窝。 受体进入细胞后不能与LDL分离。 不能合成受体。B.受体异常不能固定在有被小窝A.正常受体遗传性高胆固醇血症膜上低密度脂蛋白（low density lipoprotein, LDL) 受体异常引起的。是一种常染色体显性疾病，发病率近1/500，LDL受体的基因突变所致临床表现主要是冠状动脉粥

10、样硬化早发且发展快黄色瘤受体介导的内吞作用1 受体介导的内吞作用是细胞特异地摄取细胞外蛋白或其他化合物的过程。膜上有相应受体配体与受体特异性结合触发内吞过程在质膜的特化区域进行产生有被小窝和有被小泡2特点胞吞作用 (endocytosis)胞吐作用 (exocytosis)膜泡运输：胞吞作用和胞吐作用胞吐作用 (exocytosis)结构性分泌途径调节性分泌途径细胞内物质有膜包围形成小泡，膜泡与质膜融合，把物质排出细胞外。如细胞的分泌活动：激素、酶等结构性分泌途径调节性分泌途径结构性分泌途径(constitutive pathway of secretion)大多细胞可见不需要信号调节持续分泌

11、只见于特化细胞需要细胞外信号刺激通过Ca2+浓度瞬间增高来启动胞吐作用调节性分泌途径(regulaed pathway of secretion)Regulated and constitutive exocytosis膜内外物质的运输膜内外物质的运输小分子运输大分子运输被 动 运 输主动 运 输胞吐作用胞吞作用穿膜运输膜泡运输名词与复习题膜泡运输胞吞作用受体介导的内吞作用1.细胞对大分子物质的运输方式有哪些?2.简述受体介导的内吞的过程（以LDL为例）.Section4 cell surface细胞表面一、细胞表面的结构与功能二、细胞连接1.掌握细胞外被、细胞连接的概念； 2.掌握细胞表面特

12、化结构的类型；3.区别掌握三种细胞连接的特点；4.熟悉细胞表面的结构与功能；5.了解细胞膜与疾病的关系。 本节教学目的第四节 细胞表面 定义：指包围在细胞质外层的一个复合的结构体系和多功能体系。 结构：包括细胞膜、细胞被、膜下胞质溶胶层、细胞连接和细胞膜特化结构，如鞭毛、纤毛和微绒毛等。细胞表面(cell surface):包围在细胞质外层的一个复合的结构体系和多功能体系。包括细胞膜、细胞被、膜下胞质溶胶层、细胞连接和细胞膜特化结构，如鞭毛、纤毛和微绒毛等细胞表面的结构与功能细胞表面功能保护细胞，维持相对稳定的内环境； 维持细胞的各种形态参与细胞内外的物质交换和能量交换；参与细胞识别、信息的接

13、收和传递；参与细胞运动； 参与生长分化、衰老及病理。 细胞表面的结构细胞外被胞质溶胶层细胞表面的特化结构细胞连接一、细胞外被（cell coat）质膜中糖蛋白和糖脂向外伸出的寡糖链。淋巴细胞表面的电镜照片示细胞外被 细胞外被的作用 1、保护作用2、细胞识别：细胞识别与构成细胞外被的寡糖链密切相关。 3、决定血型：血型实质上是不同的红细胞表面抗原。4、细胞接触抑制及细胞间的黏着。 细胞表面的结构细胞外被胞质溶胶层细胞表面的特化结构细胞连接二、胞质溶胶层膜下骨架（微丝、微管与纤维蛋白）胞质溶胶层功能维持质膜的形状、极性参与细胞运动、参与物质跨膜运输（胞吞、胞吐等）、跨膜调控。 细胞表面的结构细胞外

14、被胞质溶胶层细胞表面的特化结构细胞连接三、细胞表面的特化结构微绒毛内褶纤毛鞭毛1、微绒毛（microvillus）微绒毛的结构终末网终末网微丝微丝微绒毛的功能扩大吸收面积（小肠上皮纹状缘每个细胞有10003000根，增大20-30倍、肾脏近曲小管上皮刷状缘）；分泌功能（一些腺体如甲状腺）；运动功能（运动、搜索异物，如淋巴细胞、巨噬细胞）；保护功能等。2、细胞内褶（cell infolding）肾小管上皮细胞之基底褶及其中的线粒体 细胞内褶是质膜内陷形成的特化结构，常见于液体和离子交换活动比较旺盛的细胞基底面（如肾小管上皮细胞）。有线粒体分布，耗能物质运输活跃具有扩大细胞表面积的作用。3、纤毛和

15、鞭毛纤毛和鞭毛的结构（微管）鞭毛的功能鞭毛：运动功能，如精子运动纤毛的功能运动功能，能推动细胞表面的液体或颗粒物质前进。如: 呼吸道清除分泌物和异物 输卵管上皮借助纤毛运动运送卵子道子宫细胞表面的结构细胞外被胞质溶胶层细胞表面的特化结构细胞连接二、细胞连接（cell junction）相邻细胞密切接触区域的特化结构细胞连接是细胞相互连接处局部质膜所形成的特化结构，构成相邻细胞间的连接装置，加强了细胞间机械联系，沟通物质交流与信息传递。使不同细胞之间建立结构、物质和信息的相互联系，形成和谐的细胞社会细胞连接（cell junction）根据组成、结构和功能分为三大类：紧密连接(tight jun

16、ction)黏合连接(adhering junction)缝隙连接(gap junction)细胞连接（cell junction）（一）紧密连接 (tight junction)概念：是相邻细胞间质膜融合形成 的封闭链状结构。分布：体内管腔和腺体上皮细胞间 靠腔面。结构：膜嵌入蛋白融合 形成连接蛋白封闭线或对合线细胞顶部侧壁有一带环绕周围。相邻细胞膜外页呈断续性融合。冰冻蚀刻图可见层数不同的网状条索。紧密连接的作用：连接相邻细胞封闭细胞间隙，限制物质不适当的运输，保证组织内环境相对稳定。如肠腔物质与体液分开限制转运蛋白的扩散，对上皮细胞建立质膜的功能极性有重要作用，保证转运活动方向性。如小肠

17、上皮的葡萄糖运输。根据组成、结构和功能分为三大类：紧密连接(tight junction)黏合连接(adhering junction)缝隙连接(gap junction)细胞连接（cell junction）概念：是相邻细胞间质膜的机械黏着。分布：结构：功能：（二）黏合连接（adhering junction）桥粒（desmosome）根据分布位置和组成成分不同，黏合连接可分为三类： 带状桥粒（belt desmosome）点状桥粒(spot desmosome )半桥粒（hemidesmosome)1.带状桥粒（belt desmosome）分布：上皮细胞顶部，紧密连接下方。 结构：骨架成

18、分(微丝)+钙黏蛋白+连环蛋白功能：连接 +支持构成“微丝连环蛋白 钙黏蛋白 相邻细胞”的跨细胞网络2.点状桥粒（spot desmosome）分布：带状桥粒下方。易受牵拉的组织，如口腔、皮肤、食管等 结构：相邻细胞间有25nm间隙，形成钮扣状结构。连接处细胞膜内侧胞质面，有胞质斑，斑内侧细胞质中有大量的张力丝，形成张力的网状系统，伸展至整个细胞内部。功能：坚韧的细胞连接，将相邻细胞连为一体，承受机械压力。(黏着斑 macula adherens)钙粘蛋白为Ca2+依赖性的。两个细胞的膜上有胞质斑中间纤维绊环与胞质斑相连。点状桥粒细胞膜 细胞间隙钙黏蛋白中间纤维 胞质斑 构成 “中间丝胞质斑

19、钙黏蛋白 相邻细胞”的跨细胞网络。分布：易受牵拉的组织结构，如口腔、食管、皮肤等处的复层鳞状上皮细胞 易受牵拉和摩擦的地方功能 ： 坚韧的细胞连接，将相邻细胞连为一体，承受机械压力。3.半桥粒（hemidesmosome）是点状桥粒结构的一半，位于基底层细胞与基膜处。将上皮细胞铆接在基膜上，因结构仅为桥粒的一半而得名。 半桥粒介导细胞与基底层的连接。细胞膜基底膜中间纤维半桥粒功能：它们似铆钉将细胞与基质牢牢连接起来, 起支持，附着，抵抗外界压力与张力的作用。整合蛋白半桥粒的结构桥粒结构缺陷病：天疱疮：由于患者自身产生桥粒蛋白抗体，与桥粒跨膜连接蛋白结合，破坏桥粒结构，使上皮层细胞松开，组织液通

20、过细胞间隙漏入表皮，导致水泡形成。根据组成、结构和功能分为三大类：紧密连接(tight junction)黏合连接(adhering junction)缝隙连接(gap junction)细胞连接（cell junction）（三）缝隙连接 （gap junction）是在相互接触的细胞间建立有孔道的连接结构，介导化学或电信号在细胞间传递，使细胞间代谢和行为达到协调，完成整体细胞群代谢与功能统一的一种细胞连接。缝隙连接结构：6个哑铃形的连接蛋白围成一个中空的圆筒状结构，中央有直径为2nm的隧道，称为连接子。相邻细胞膜上的两个连接子跨越细胞间隙相连接，便形成联结两个细胞的通道。分布：上皮细胞深部侧表面。功能：主要进行细胞间通讯，以协调相关细胞的生理活动。9-10nm细胞膜细胞间隙约2nm连接子跨膜蛋白亚单位孔 道两个连接子为一个间隙连接单位（间隙连接的基本单位）缝隙连接的结构代谢偶联：小分子代谢物和信