细胞膜与物质的跨膜运输示范课件

细胞膜与物质的跨膜运输细胞膜与物质的跨膜运输（优选）细胞膜与物质的跨膜运输2022/12/132细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制（优选）细胞膜与物质的跨膜运输2022/12/112细胞生物主要教学内容一、细胞膜的化学组成二、细胞膜的分子结构三、细胞膜的特性四、细胞膜的主要功能膜脂膜蛋白膜糖片层结构模型单位膜模型液态镶嵌模型流动性不对称性物质运输(信号转导)2022/12/133细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制主要教学内容一、细胞膜的化学组成膜脂片层结构模型流动性物质运第一节细胞膜的化学组成和分子结构一、细胞膜的化学组成二、细胞膜的分子结构三、细胞膜的特性膜脂膜蛋白膜糖片层结构模型单位膜模型液态镶嵌模型脂阀模型流动性不对称性2022/12/134细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制第一节细胞膜的化学组成和分子结构一、细胞膜的化学组成膜脂一、细胞膜的化学组成膜脂与膜蛋白的比例与膜的功能；膜糖分布膜脂膜蛋白膜糖类生物膜的化学组成2022/12/135细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制一、细胞膜的化学组成膜脂与膜蛋白的比例与膜的功能；膜脂生物膜（一）膜脂1.磷脂类别结构极性头部+非极性尾部甘油磷脂磷脂酰胆碱（PC）磷脂酰乙醇胺（PE）磷脂酰丝氨酸（PS）磷脂酰肌醇（PI）鞘磷脂2022/12/136细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制（一）膜脂甘油磷脂磷脂酰胆碱（PC）鞘磷脂2022/12/1（1）甘油磷脂结构2分子脂肪酸—1分子甘油—1分子磷酸—1个极性小分子（含氨碱或醇类）。功能构成生物膜的基本骨架成分。头部极性小分子的不同决定着甘油磷脂的种类。2022/12/137细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制（1）甘油磷脂头部极性小分子的不同决定着甘油磷脂的种类。20CH2–O–C–(CH2)14–CH3CH–O–C–(CH2)14–CH3CH2–O–C–(CH2)14–CH3OOOCH2–O–C–(CH2)14–CH3CH–O–C–(CH2)14–CH3CH2–O–C–(CH2)14–CH3OOOCCH–O–C–(CH2)14–CH3CH2–O–C–(CH2)14–CH3OOO3HC-14(2HC)-C-O-2H2022/12/138细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制CH2–O–C–(CH2)14–CH3OOOCH2–O–C–类别以头部磷脂酰碱基的不同，有磷脂酰胆碱，磷脂酰乙醇胺，磷脂酰丝氨酸，磷脂酰肌醇等。2022/12/139细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制类别以头部磷脂酰碱基的不同，有磷脂酰胆碱，磷脂酰乙醇胺，磷脂（2）鞘磷脂结构以鞘胺醇取代甘油，连接头部和尾部。功能鞘磷脂及其代谢

产物神经酰胺、鞘胺醇、

1磷酸鞘胺醇参与细胞

分化、凋亡、增殖等多

种活动。鞘胺醇为约18碳的长链氨基2醇，脂肪酸以酰胺键结合于鞘胺醇。2022/12/1310细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制（2）鞘磷脂鞘胺醇为约18碳的长链氨基2醇，脂肪酸以酰胺键结2.胆固醇结构极性头部为羟基团，非极性尾部包括固醇环和烃链。定位散布在磷脂分子间，极性与非极性部位与磷脂的对应。功能调节膜的流动性，增强膜的稳定性。2022/12/1311细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制2.胆固醇2022/12/1111细胞生物学与遗传学教研室陈3.糖脂分布动物细胞质膜外表面，约占质膜外层脂类的5%；具有很大的种属差异性和组织差异性。结构由寡糖（极性头部）与脂类（非极性尾部）构成。功能细胞表面受体，参与细胞识别与信号转导。TurntoPage152022/12/1312细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制3.糖脂TurntoPage152022/12/111Returntopage122022/12/1313细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制Returntopage122022/12/1113细半乳糖脑苷脂是一种最简单的糖脂，头部极性基团只有一个半乳糖，是髓鞘中的主要糖脂。神经节苷脂极性头部含有半乳糖、半乳糖胺、葡萄糖、唾液酸等，神经细胞膜中含量丰富。Returntopage122022/12/1314细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制半乳糖脑苷脂是一种最简单的糖脂，头部极性基团只有一个半乳糖，膜脂与水混合后的状态及脂质膜的特性与水混合可形成三种结构:胶粒、双层膜囊和双分子层。2022/12/1315细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制膜脂与水混合后的状态及脂质膜的特性2022/12/1115结构由内层的生物膜和外层的包被蛋白构成，直径50~100nm；下图：-折叠构象跨膜蛋白CH2–O–C–(CH2)14–CH3膜糖功能吸附水分，形成粘性表面，使细胞免受机械损伤或化学损伤；定义/特征载体蛋白介导，极性分子和离子，逆电化学梯度（载体蛋白具有载体和酶的双重功能），消耗代谢能膜两侧成分的不同决定了膜两侧功能的差异。Clathrincoatedvesicles(50~100nm)（4）扩散速度取决于分子大小、带电荷情况、极性和脂溶性强弱螺旋疏水区跨膜1次至多次，或以桶的形式跨膜，亲水部分位于膜内外两侧；细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制膜的流动性是指膜脂和膜蛋白处于不断的运动状态胞吐作用是细胞向胞外运输大分子物质的方式，是胞吞作用的逆过程。发病机制基因突变致Cl等物质的通道蛋白功能缺陷，水、电解质跨膜转运障碍，外分泌腺的功能紊乱，分泌液中酸性糖蛋白含量增加、粘稠。定义生物膜选择性地让某些物质透过的功能特性称为半透性或选择通透性。膜脂的不对称性如卵磷脂和鞘磷脂多分布在膜的外层；如内耳毛细胞感受声波振动，含羞草感受外力（二）简单扩散（Simplediffusion）脂质分子排成双层构成膜的连续主体，既具有晶体分子排列的有序性，又具有液体的流动性；细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制形成的膜具有自动封闭性在水中自动封闭成中空的稳定结构——脂质体（liposome）。小的脂质体可融合成大的脂质体，大的脂质体破裂后可形成小的脂质体，自然状态下是粘滞的二维流体。2022/12/1316细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制结构由内层的生物膜和外层的包被蛋白构成，直径50~100n（二）膜蛋白膜蛋白的功能细胞内外物质运输（转运蛋白）细胞信号传导（受体蛋白）细胞之间、细胞与细胞间质之间的相互作用（连接蛋白）催化相关代谢反应（酶）膜蛋白的含量可低至25%，高至75%，多在40~50%。2022/12/1317细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制（二）膜蛋白2022/12/1117细胞生物学与遗传学教研室1.内在蛋白螺旋疏水区跨膜1次至多次，或以桶的形式跨膜，亲水部分位于膜内外两侧；以共价键与胞质面脂层连接（图48,AC）；为不溶性蛋白2.外在蛋白膜内外侧均有分布；以离子键、氢键附着于膜脂极性头部或内在蛋白表面（图48,G,H）；为可溶性蛋白2022/12/1318细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制1.内在蛋白2022/12/1118细胞生物学与遗传学教研3.脂锚定蛋白（原属外在蛋白）膜两侧均有分布，不贯穿脂双层；以共价键直接与膜脂分子结合或通过寡糖链间接与膜脂分子链接（图48,DF）；属可溶性蛋白2022/12/1319细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制3.脂锚定蛋白（原属外在蛋白）2022/12/1119细胞ThetypesofproteinsbindingtothemembraneA,B,C:integralproteinD,E,F:lipidanchoredproteinG,H:peripheralproteinReturntoPage18ReturntoPage192022/12/1320细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制Thetypesofproteinsbindin左图：-螺旋构象跨膜蛋白下图：-折叠构象跨膜蛋白2022/12/1321细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制左图：-螺旋构象跨膜蛋白下图：-折叠构象跨膜蛋白2022（三）膜糖类1.膜糖的种类主要有半乳糖，半乳糖氨，葡萄糖，葡萄糖氨，甘露糖，岩藻糖，唾液酸（N乙酰神经氨酸）。占膜物质的2~10%。2.膜糖存在形式均以寡糖链与蛋白质或脂类结合；分布于动物细胞表面，构成cellcoat或称glycocalyx。3.膜糖功能吸附水分，形成粘性表面，使细胞免受机械损伤或化学损伤；直接参与细胞识别、配体受体识别、细胞免疫和粘附作用。2022/12/1322细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制（三）膜糖类2022/12/1122细胞生物学与遗传学教研室生物膜的组成成分与分子结构2022/12/1323细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制生物膜的组成成分与分子结构2022/12/1123细胞生物学二、细胞膜的分子结构模型（一）片层结构模型1.细胞膜是蛋白质磷脂蛋白质的三夹板样结构2.由JDanielli&HDavson于1935年根据膜的物理性质推理出。什么是生物膜的分子结构模型？2022/12/1324细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制二、细胞膜的分子结构模型（一）片层结构模型什么是生物膜的分子（二）单位膜模型1.细胞膜呈暗明暗的三夹板样结构，暗层各2nm，明层3.5nm，总厚度7nm2.由D.H.Robertson于1959年根据电镜观察结果提出，表明了生物膜在形态结构上的共同点2022/12/1325细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制（二）单位膜模型2022/12/1125细胞生物学与遗传学教（三）液态镶嵌模型1.脂质分子排成双层构成膜的连续主体，既具有晶体分子排列的有序性，又具有液体的流动性；蛋白子分子以多种形式与脂分子结合；强调膜的流动性和蛋白分布的不对称性2.由Singer&Nilson于1972年提出，较好地解释了生物膜的功能特性2022/12/1326细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制（三）液态镶嵌模型2022/12/1126细胞生物学与遗传学（四）脂筏模型1.定义膜中富含胆固醇、鞘磷脂和一些特定蛋白质的区域称为脂筏。2.特点厚度较大，流动性较低。3.功能参与信号转导、受体介导的胞吞作用，胆固醇代谢、运输2022/12/1327细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制（四）脂筏模型2022/12/1127细胞生物学与遗传学教研2022/12/1328细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制2022/12/1128细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制多数神经元（突触）质膜细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制通道开放时间只有几毫秒，随即迅速自发关闭。配体门控通道都是受体偶联离子通道，或称离子通道偶联受体。神经-肌肉接头处的几种闸门通道占膜物质的2~10%。定义/特征载体蛋白介导，极性分子和离子，逆电化学梯度（载体蛋白具有载体和酶的双重功能），消耗代谢能如内耳毛细胞感受声波振动，含羞草感受外力细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制D,E,F:lipidanchoredprotein二、离子通道缺陷与疾病细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制电压闸门Na+通道瞬时开放，整个细胞膜去极化，形成动作电位。膜糖的种类主要有半乳糖，半乳糖氨，葡萄糖，葡萄糖氨，甘露糖，岩藻糖，唾液酸（N乙酰神经氨酸）。Clathrincoatedvesicles(50~100nm)螺旋疏水区跨膜1次至多次，或以桶的形式跨膜，亲水部分位于膜内外两侧；尿液

中胱氨酸达到饱和后析出结

晶，形成尿路结石。①离子泵直接驱动的主动运输功能鞘磷脂及其代谢

产物神经酰胺、鞘胺醇、

1磷酸鞘胺醇参与细胞

分化、凋亡、增殖等多

种活动。细胞类型常见于巨噬细胞，白细胞，毛细血管内皮细胞，肾小管上皮细胞，小肠上皮细胞等。三、细胞膜的特性（一）细胞膜的不对称性1.膜脂的不对称性如卵磷脂和鞘磷脂多分布在膜的外层；脑磷脂、磷脂酰丝氨酸和磷脂酰肌醇多分布在膜的内层。2.膜蛋白的不对称性膜两面蛋白的数量、种类和基团种类与性质不同。3.膜糖的不对称性糖链均分布在非胞质面。膜两侧成分的不同决定了膜两侧功能的差异。2022/12/1329细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制多数神经元（突触）质膜三、细胞膜的特性（一）细胞膜的不对称性ReturntpPage292022/12/1330细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制ReturntpPage292022/12/1130细ReturntpPage292022/12/1331细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制ReturntpPage292022/12/1131细（二）细胞膜的流动性1.膜脂双分子层是二维流体膜的流动性是指膜脂和膜蛋白处于不断的运动状态生理状态下，细胞膜处于液晶态，分子既有排列的有序性，又有流动性，处于运动状态温度的改变使膜可以在液晶态和晶态之间转变，这种膜脂状态的改变称为相变，发生相变的临界温度称为膜的相变温度2022/12/1332细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制（二）细胞膜的流动性2022/12/1132细胞生物学与遗传2.膜脂分子的运动侧向运动尾部摆动伸缩震荡翻转运动旋转运动

烃链旋转异构运动2022/12/1333细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制2.膜脂分子的运动侧向运动尾部摆动3.影响膜脂流动性的因素（1）脂肪酸链的饱和程度饱和程度低流动性强；（2）脂肪酸链的长度脂肪酸链短流动性强；（3）胆固醇的含量含量低流动性强；（4）卵磷脂与鞘磷脂的比值前者比值高流动性强；（5）内在蛋白含量含量低流动性强；（6）环境温度、pH值、离子强度、金属离子对膜的流动性均有一定影响2022/12/1334细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制3.影响膜脂流动性的因素（1）脂肪酸链的饱和程度饱和程度低流4.膜蛋白分子的运动侧向运动旋转运动生物膜的流动性是保证其正常功能的重要条件。2022/12/1335细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制4.膜蛋白分子的运动2022/12/1135细胞生物学与遗传第二节小分子物质的跨膜运输小分子物质跨膜运输的几条基本途径简单扩散易化扩散主动运输2022/12/1336细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制第二节小分子物质的跨膜运输小分子物质跨膜运输的几条基本途一、膜的选择通透性和简单扩散（一）膜的选择通透性1.定义生物膜选择性地让某些物质透过的功能特性称为半透性或选择通透性。2.影响物质扩散跨膜的因素（1）分子大小（2）脂溶性（3）是否带电荷2022/12/1337细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制一、膜的选择通透性和简单扩散（一）膜的选择通透性2022/13.选择通透性的意义（1）细胞能选择性地摄取和排出物质（2）维持细胞质膜内外、细胞器膜内外的差异（3）维持细胞内环境的稳定2022/12/1338细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制3.选择通透性的意义2022/12/1138细胞生物学与遗（二）简单扩散（Simplediffusion）1.特点（1）从高浓度侧向低浓度侧的物理扩散（2）不消耗代谢能，消耗浓度差自身的势能（3）不需特殊蛋白协助（4）扩散速度取决于分子大小、带电荷情况、极性和脂溶性强弱2.条件（1）物质能自由透过膜；（2）膜两侧存在浓度差2022/12/1339细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制（二）简单扩散（Simplediffusion）2022/结构由内层的生物膜和外层的包被蛋白构成，直径50~100nm；胞吐作用是细胞向胞外运输大分子物质的方式，是胞吞作用的逆过程。生理状态下，细胞膜处于液晶态，分子既有排列的有序性，又有流动性，处于运动状态功能鞘磷脂及其代谢

产物神经酰胺、鞘胺醇、

1磷酸鞘胺醇参与细胞

分化、凋亡、增殖等多

种活动。翻转运动旋转运动烃链旋转异构运动外被质膜，内含纵向排列的微管。电压门控通道主要存在于可兴奋细胞。细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制由JDanielli&HDavson于1935年根据膜的物理性质推理出。（2）脂肪酸链的长度脂肪酸链短流动性强；二、细胞膜的分子结构模型排出的物质包括残余物和功能性物质。CH–O–C–(CH2)14–CH3（1）结构细胞表面的细长突起或丝状物。又称入胞作用或内吞作用。电压闸门Na+通道瞬时开放，整个细胞膜去极化，形成动作电位。二、膜转运蛋白介导的跨膜运输膜转运蛋白(transportmembraneprotein)是膜上具有物质转运功能的跨膜蛋白，包括通道蛋白和载体蛋白。转运极性分子和离子等不能经简单扩散跨膜的物质。2022/12/1340细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制结构由内层的生物膜和外层的包被蛋白构成，直径50~100n（一）离子通道介导的易化扩散1.通道蛋白的功能介导易化扩散易化扩散在转运蛋白介导下，极性分子和离子顺电化学梯度跨膜转运称易化扩散。2.通道蛋白介导易化扩散的特点（1）由4~5个以上的亚单位构成的亲水通道，水溶性物质可通过；（2）对物质转运具有高度选择性（3）转运速度快（每秒钟内可通过106~108个离子，比载体蛋白转运的最快速率快1000倍）（4）依赖膜两侧物质的浓度差实现物质运输；2022/12/1341细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制（一）离子通道介导的易化扩散2022/12/1141细胞生物乙酰胆碱受体通道的结构ReturntoPage412022/12/1342细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制乙酰胆碱受体通道的结构ReturntoPage41203.离子通道举例（1）配体门控通道配体门控通道都是受体偶联离子通道，或称离子通道偶联受体。与胞外特定配体结合后构象改变，“闸门”打开，允许某种离子快速跨膜转运。乙酰胆碱受体是典型的配体门控通道。2022/12/1343细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制3.离子通道举例2022/12/1143细胞生物学与遗传学教（2）电压门控通道跨膜电位的改变诱发通道蛋白构象改变，通道开放，离子顺浓度梯度扩散通过通道。通道开放时间只有几毫秒，随即迅速自发关闭。电压门控通道主要存在于可兴奋细胞。2022/12/1344细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制（2）电压门控通道2022/12/1144细胞生物学与遗传学（3）应力激活通道通道受应力作用，构象改变，“闸门”开启，离子顺浓度梯度进入细胞，引起膜电位变化，产生电信号。如内耳毛细胞感受声波振动，含羞草感受外力2022/12/1345细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制（3）应力激活通道2022/12/1145细胞生物学与遗传学离子通道活动举例(神经肌肉接头处离子通道的作用)1.神经冲动传至神经末梢，突触前膜去极化，电压闸门Ca2+通道开放，Ca2+进入细胞，乙酰胆碱释放至突触间隙。2.乙酰胆碱结合于突触后膜乙酰胆碱受体，偶联的阳

离子通道开放，Na+流入肌细胞，质膜局部去极化。3.电压闸门Na+通道瞬时开放，整个细胞膜去极化，形成动作电位。2022/12/1346细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制离子通道活动举例(神经肌肉接头处离子通道的作用)1.神经冲动4.肌浆网上Ca2+通道开放，Ca2+流入细胞质，引起细胞内肌原纤维收缩。神经-肌肉接头处的几种闸门通道2022/12/1347细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制4.肌浆网上Ca2+通道开放，Ca2+流入细胞质，引起细胞内表41离子通道的主要类型与功能通道类型典型位置功能K+漏通道大多数动物细胞质膜维持膜静息电位*电压闸门Na+通道神经细胞轴突质膜开放时Na+内流，产生动作电位电压闸门K+通道神经细胞轴突质膜开放时K+通过，恢复静息电位电压闸门Ca2+通道神经末梢质膜开放时Ca2+通过，激发神经递质释放2022/12/1348细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制表41离子通道的主要类型与功能通道类型典型位置功能K+漏乙酰胆碱受体通道神经肌肉接头处的肌细胞质膜乙酰胆碱与通道蛋白结合后通道开放，胞外Na+内流，细胞膜去极化、肌肉收缩。-氨基丁酸受体通道多数神经元（突触）质膜-氨基丁酸与受体结合后通道开放，Cl-通过;抑制性突触信号应力激活的阴离子通道内耳听觉毛细胞感觉声波振动并将信号传递给听觉神经元乙酰胆碱受体通道和GABA（-氨基丁酸）受体通道都是受体偶联离子通道，或称离子通道偶联受体。2022/12/1349细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制乙酰胆碱受体通道神经肌肉接头处的肌细胞质膜乙酰胆碱与通道蛋白（二）载体蛋白介导的易化扩散1.载体蛋白的功能介导易化扩散和主动运输。2.载体蛋白的功能特点（1）通过载体蛋白构型改变实现物质转运；（2）具有选择性、特异性、饱和性，存在最大转运速度；（3）转运功能可被竞争性抑制（4）可进行单一物质的单向运输和两种物质的协同运输（同向运输和对向运输）（5）运输速度比简单扩散和主动运输快，但比通道运输慢。2022/12/1350细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制（二）载体蛋白介导的易化扩散2022/12/1150细胞生物通过载体蛋白构型改变实现物质转运（上图）载体蛋白介导的易化扩散存在最大转运速度（右图）2022/12/1351细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制通过载体蛋白构型改变实现物质转运（上图）2022/12/11（三）载体蛋白介导的主动运输定义/特征载体蛋白介导，极性分子和离子，逆电化学梯度（载体蛋白具有载体和酶的双重功能），消耗代谢能功能维持细胞内外物质浓度差和膜电位类别①离子泵直接驱动的主动运输②离子梯度驱动的协同运输2022/12/1352细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制（三）载体蛋白介导的主动运输2022/12/1152细胞生物1.离子泵直接驱动的主动运输（1）Na+K+泵结构由224个亚单位构成，亚单位是跨膜蛋白，胞质侧有ATP结合位点，亚单位在膜外侧并糖基化。基态构象泵开口于胞内，结合Na+后引起构象变化，泵开口于胞外。功能Na+K+泵具有ATP酶活性，故又称Na+K+ATP酶。从细胞内泵出Na+，从细胞外泵入K+，以维持细胞内外的Na+、K+梯度。2022/12/1353细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制1.离子泵直接驱动的主动运输2022/12/1153细胞生物Na+K+泵的结构模型（基态构象）亚单位局催化活性，亚单位功能不清楚2022/12/1354细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制Na+K+泵的结构模型（基态构象）亚单位局催化活性，亚单转运机制载体去磷酸化，构型复原，

K+被运至细胞内并释放载体蛋白改变构型，Na+被转运至细胞表面并释放胞内Na+与载体蛋白结合载体蛋白水解ATP并使自身磷酸化细胞外的K+与载体蛋白结合2022/12/1355细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制转运机制载体去磷酸化，构型复原，K+被运至细胞内并释放载体每个循环消耗一个ATP分子，泵出3个Na+，泵进2个K+。2022/12/1356细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制每个循环消耗一个ATP分子，泵出3个Na+，泵进2个K+。22022/12/1357细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制2022/12/1157细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制（2）Ca2+泵存在部位主要存在于肌浆网上，由一条大约由1000个氨基酸残基的肽链构成，10次穿膜（螺旋）；转运原理与Na+K+泵相似，通过磷酸化和去磷酸化改变构象、结合与释放Ca2+。水解1分子ATP转运2个Ca2+。功能维持胞浆内的低Ca2+浓度和肌细胞肌浆网中的高Ca2+浓度。参与控制细胞分泌、神经递质释放、肌肉收缩等多种重要活动。2022/12/1358细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制（2）Ca2+泵2022/12/1158细胞生物学与遗传学教2.离子梯度驱动的协同运输

（1）特点特定载体蛋白与某种离子泵协同作用、与某种离子跨膜同时发生；是逆浓度梯度的主动运输，所需动力来自膜两侧离子的电化学梯度；膜两侧的电化学梯度需要离子泵的运转来维持。（2）类型同向运输(symport):如小肠对葡萄糖与钠的吸收对向运输(antiport):如细胞对钠与氢的转运2022/12/1359细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制2.离子梯度驱动的协同运输2022/12/1159细胞生物Na+驱动葡萄糖泵易化扩散载体2022/12/1360细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制Na+驱动葡萄糖泵易化扩散载体2022/12/1160细胞生Na+H+交换载体为对向运输系统，偶联H+流出与Na+流入，对维持细胞pH起重要作用。2022/12/1361细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制Na+H+交换载体为对向运输系统，偶联H+流出与Na+流入，葡萄糖转运蛋白2022/12/1362细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制葡萄糖转运蛋白2022/12/1162细胞生物学与遗传学教研主动运输的特点逆电化学梯度运输需代谢能直接水解ATP功能利用离子浓度梯度的势能都由载体蛋白介导2022/12/1363细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制主动运输的特点2022/12/1163细胞生物学与遗传学教研三种运输方式特性比较特性简单扩散易化扩散主动运输转运蛋白无需载体蛋白通道蛋白载体蛋白消耗能量无无ATP水解或离子电化学梯度运输方向顺浓度梯度顺浓度梯度逆浓度梯度特异性无有有同一物质可有多种运输方式，细胞根据生理活动的需要运用各种不同方式、通过不同体系、在不同条件下完成各种小分子的跨膜运输。2022/12/1364细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制三种运输方式特性比较特性简单扩散易化扩散主动运输转运蛋白无需第三节大分子和颗粒物质的跨膜运输大分子和颗粒物的运输方式是膜泡运输（vesiculartransport）。

从细胞的一种膜结构出芽或内陷形成囊泡，同时包裹被运输物，脱离后运输到另一膜结构并与之融合，这一过程被称为

膜泡运输或囊泡运输。囊泡运输是沿微管运行的。2022/12/1365细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制第三节大分子和颗粒物质的跨膜运输大分子和颗粒物的运输方式是膜泡运输包括胞吞作用（endocytosis）吞噬作用（phagocytosis）胞饮作用（pinocytosis）受体介导的胞吞作用胞吐作用（exocytosis）2022/12/1366细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制膜泡运输包括2022/12/1166细胞生物学与遗传学教研室一、胞吞作用定义质膜内陷，包裹细胞外物质形成胞吞泡，脱离质膜进入细胞内的物质运输方式。

又称入胞作用或内吞作用。类型根据胞吞物质的大小、状态和特异程度，可分三类吞噬作用胞饮作用受体介导的胞吞作用2022/12/1367细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制一、胞吞作用定义质膜内陷，包裹细胞外物质形成胞吞泡，脱离质膜（一）吞噬作用1.定义细胞通过质膜内陷或形成伪足，摄入固体颗粒；形成的小囊泡称为吞噬泡或吞噬体2.细胞类别为中性粒细胞，单核细胞，巨噬细胞等3.功能在机体防御中起重要作用2022/12/1368细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制（一）吞噬作用2022/12/1168细胞生物学与遗传学教研（二）胞饮作用1.定义细胞通过质膜内陷摄入液滴的过程，形成的小囊泡称为胞饮体或胞饮泡。2.细胞类型常见于巨噬细胞，白细胞，毛细血管内皮细胞，肾小管上皮细胞，小肠上皮细胞等。3.主要功能防御，摄取营养2022/12/1369细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制（二）胞饮作用2022/12/1169细胞生物学与遗传学教研（三）受体介导的内吞作用定义细胞通过受体的介导摄取胞外特异性大分子或颗粒物的过程。特征被吞物质需与细胞表面受体结合，因此具有选择性和特异性。内吞后形成有被囊泡。2022/12/1370细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制（三）受体介导的内吞作用2022/12/1170细胞生物学与1.有被囊泡的形成过程（1）形成受体配体复合物（2）形成有被小窝（3）形成有被囊泡2022/12/1371细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制1.有被囊泡的形成过程2022/12/1171细胞生物学与遗形成配体受体复合物形成有被小窝形成有被小泡脱去外被与早期内体和溶酶体融合水解包含物2022/12/1372细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制形成配体受体复合物2022/12/1172细胞生物学与遗传学进一步了解有被囊泡（coatedvesicle）结构由内层的生物膜和外层的包被蛋白构成，直径50~100nm；形成由质膜、内质网、高尔基体的特定区域出芽或内陷形成；有被囊泡形成过程中有网格蛋白、衔接蛋白和发动蛋白参与。2022/12/1373细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制进一步了解有被囊泡（coatedvesicle）2022/网格蛋白(clathrin)由3条重链和3条轻链构成3曲臂结构，囊泡形成过程中装配成有5边形和6边形网孔的笼子，位于小泡表面。牵拉质膜形成有被小泡，决定其外部特征。决定物质的运输方向。三曲臂结构的网格蛋白聚合形成五边形和六边形网孔的小笼TriskelionstructureofclathrinandCoatedvesicle2022/12/1374细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制网格蛋白(clathrin)三曲臂结构的网格蛋白聚合形成五衔接蛋白（adaptin)结合网格蛋白与受体；催化网格蛋白聚合；动力素(dynamin)GTP结合蛋白，分解GTP拉近颈部的膜使其融合，掐断衣被小泡。2022/12/1375细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制衔接蛋白（adaptin)2022/12/1175细胞生物学非胞质面胞质面2022/12/1376细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制非胞质面胞质面2022/12/1176细胞生物学与遗传学教研包被囊泡形成过程示意图2022/12/1377细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制包被囊泡形成过程示意图2022/12/1177细胞生物学与遗Clathrincoatedvesicles(50~100nm)2022/12/1378细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制Clathrincoatedvesicles(50~2.受体介导的LDL内吞作用（1）LDL颗粒结构胆固醇酯（中心）游离胆固醇（外围）磷脂（外围）载脂蛋白（球形颗粒组织者）（2）LDL受体结构单次跨膜糖蛋白（839aa）2022/12/1379细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制2.受体介导的LDL内吞作用2022/12/1179细胞生物（3）受体介导的LDL内吞过程形成配体-受体复合物形成有被小窝形成有被小泡小泡脱去外被与早期内体和溶酶体融合水解包含物2022/12/1380细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制（3）受体介导的LDL内吞过程形成配体-受体复合物2022/二、胞吐作用胞吐作用是细胞向胞外运输大分子物质的方式，是胞吞作用的逆过程。排出的物质包括残余物和功能性物质。细胞分泌活动是典型的胞吐作用，可分为固有分泌(constitutivesecretion)和调节性分泌(regulatedsectetion)。2022/12/1381细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制二、胞吐作用胞吐作用是细胞向胞外运输大分子物质的方式，是胞吞（一）固有分泌途径分泌泡形成后随即转运到质膜内侧并分泌出细胞。所有动物细胞都有这种分泌活动。（二）调节性分泌途径分泌泡形成后被储存于细胞内，只有细胞接收到细胞外信号时，才将分泌物释放到细胞外。仅分泌激素、酶、神经递质的特化细胞有这种分泌活动。2022/12/1382细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制（一）固有分泌途径2022/12/1182细胞生物学与遗传学2022/12/1383细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制2022/12/1183细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制第四节细胞表面及其特化结构一、细胞表面（cellsurface）1.定义结构上包括细胞质膜和细胞外被（cellcoat），是一个多功能体系。2.功能保护细胞，细胞内外物质运输，稳定细胞内环境；细胞识别、信息传递；细胞连接与粘附2022/12/1384细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制第四节细胞表面及其特化结构一、细胞表面（cellsur二、细胞表面的特化机构1.微绒毛（microvillus）（1）结构细胞质和质膜共同构成指状突起，直径约为0.1m；中心有纵向排列的微丝。（2）作用扩大细胞表面积，提高与外界物质交换的效率。2022/12/1385细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制二、细胞表面的特化机构1.微绒毛（microvillus）22.纤毛和鞭毛（1）结构细胞表面的细长突起或丝状物。外被质膜，内含纵向排列的微管。纤毛短、数量多，鞭毛长、数量少。（2）作用运动2022/12/1386细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制2.纤毛和鞭毛2022/12/1186细胞生物学与遗传学教研3.

褶皱细胞表面的扁形突起，也称片状伪足。广泛存在于巨噬细胞、白细胞表面。巨噬细胞（左）和白细胞（右）表面的褶皱2022/12/1387细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制3.褶皱巨噬细胞（左）和白细胞（右）表面的褶皱2022/1第五节细胞膜异常与疾病一、载体蛋白异常与疾病二、离子通道缺陷与疾病三、膜受体异常与疾病2022/12/1388细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制第五节细胞膜异常与疾病一、载体蛋白异常与疾病2022/1一、载体蛋白异常与疾病胱氨酸尿症1.临床表现尿液中含大量胱氨酸，肾、输尿管及膀胱结石。2.发病机制肾小管上皮细胞膜转运胱氨酸及二氨基氨基酸（赖、精、鸟）载

体蛋白异常，原尿中四种氨

基酸重吸收发生障碍；尿液

中胱氨酸达到饱和后析出结

晶，形成尿路结石。肾结石输尿管结石2022/12/1389细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制一、载体蛋白异常与疾病胱氨酸尿症肾结石输尿管结石2022/1二、离子通道缺陷与疾病囊性纤维化（cysticfibrosis,CF）1.临床表现外分泌腺管被粘稠分泌物堵塞引起一系列症状；慢性咳嗽，痰粘量大，反复肺部感染；慢性腹泻，消化不良，生长发育迟缓2.发病机制基因突变致Cl等物质的通道蛋白功能缺陷，水、电解质跨膜转运障碍，外分泌腺的功能紊乱，分泌液中酸性糖蛋白含量增加、粘稠。2022/12/1390细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制二、离子通道缺陷与疾病囊性纤维化（cysticfibros三、膜受体异常与疾病家族性高胆固醇血症1.临床表现高血脂，动脉硬化、冠心病、心绞痛、心肌梗死2.发病机制细胞膜上LDL受体缺陷或缺乏，由此受体介导的LDL胞吞作用不能进行；胞内羟基甲基戊二酰辅酶A还原酶活性不能受到抑制，持续合成胆固醇。2022/12/1391细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制三、膜受体异常与疾病家族性高胆固醇血症2022/12/1192022/12/1392细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制2022/12/1192细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制细胞膜与物质的跨膜运输细胞膜与物质的跨膜运输（优选）细胞膜与物质的跨膜运输2022/12/1394细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制（优选）细胞膜与物质的跨膜运输2022/12/112细胞生物主要教学内容一、细胞膜的化学组成二、细胞膜的分子结构三、细胞膜的特性四、细胞膜的主要功能膜脂膜蛋白膜糖片层结构模型单位膜模型液态镶嵌模型流动性不对称性物质运输(信号转导)2022/12/1395细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制主要教学内容一、细胞膜的化学组成膜脂片层结构模型流动性物质运第一节细胞膜的化学组成和分子结构一、细胞膜的化学组成二、细胞膜的分子结构三、细胞膜的特性膜脂膜蛋白膜糖片层结构模型单位膜模型液态镶嵌模型脂阀模型流动性不对称性2022/12/1396细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制第一节细胞膜的化学组成和分子结构一、细胞膜的化学组成膜脂一、细胞膜的化学组成膜脂与膜蛋白的比例与膜的功能；膜糖分布膜脂膜蛋白膜糖类生物膜的化学组成2022/12/1397细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制一、细胞膜的化学组成膜脂与膜蛋白的比例与膜的功能；膜脂生物膜（一）膜脂1.磷脂类别结构极性头部+非极性尾部甘油磷脂磷脂酰胆碱（PC）磷脂酰乙醇胺（PE）磷脂酰丝氨酸（PS）磷脂酰肌醇（PI）鞘磷脂2022/12/1398细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制（一）膜脂甘油磷脂磷脂酰胆碱（PC）鞘磷脂2022/12/1（1）甘油磷脂结构2分子脂肪酸—1分子甘油—1分子磷酸—1个极性小分子（含氨碱或醇类）。功能构成生物膜的基本骨架成分。头部极性小分子的不同决定着甘油磷脂的种类。2022/12/1399细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制（1）甘油磷脂头部极性小分子的不同决定着甘油磷脂的种类。20CH2–O–C–(CH2)14–CH3CH–O–C–(CH2)14–CH3CH2–O–C–(CH2)14–CH3OOOCH2–O–C–(CH2)14–CH3CH–O–C–(CH2)14–CH3CH2–O–C–(CH2)14–CH3OOOCCH–O–C–(CH2)14–CH3CH2–O–C–(CH2)14–CH3OOO3HC-14(2HC)-C-O-2H2022/12/13100细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制CH2–O–C–(CH2)14–CH3OOOCH2–O–C–类别以头部磷脂酰碱基的不同，有磷脂酰胆碱，磷脂酰乙醇胺，磷脂酰丝氨酸，磷脂酰肌醇等。2022/12/13101细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制类别以头部磷脂酰碱基的不同，有磷脂酰胆碱，磷脂酰乙醇胺，磷脂（2）鞘磷脂结构以鞘胺醇取代甘油，连接头部和尾部。功能鞘磷脂及其代谢

产物神经酰胺、鞘胺醇、

1磷酸鞘胺醇参与细胞

分化、凋亡、增殖等多

种活动。鞘胺醇为约18碳的长链氨基2醇，脂肪酸以酰胺键结合于鞘胺醇。2022/12/13102细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制（2）鞘磷脂鞘胺醇为约18碳的长链氨基2醇，脂肪酸以酰胺键结2.胆固醇结构极性头部为羟基团，非极性尾部包括固醇环和烃链。定位散布在磷脂分子间，极性与非极性部位与磷脂的对应。功能调节膜的流动性，增强膜的稳定性。2022/12/13103细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制2.胆固醇2022/12/1111细胞生物学与遗传学教研室陈3.糖脂分布动物细胞质膜外表面，约占质膜外层脂类的5%；具有很大的种属差异性和组织差异性。结构由寡糖（极性头部）与脂类（非极性尾部）构成。功能细胞表面受体，参与细胞识别与信号转导。TurntoPage152022/12/13104细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制3.糖脂TurntoPage152022/12/111Returntopage122022/12/13105细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制Returntopage122022/12/1113细半乳糖脑苷脂是一种最简单的糖脂，头部极性基团只有一个半乳糖，是髓鞘中的主要糖脂。神经节苷脂极性头部含有半乳糖、半乳糖胺、葡萄糖、唾液酸等，神经细胞膜中含量丰富。Returntopage122022/12/13106细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制半乳糖脑苷脂是一种最简单的糖脂，头部极性基团只有一个半乳糖，膜脂与水混合后的状态及脂质膜的特性与水混合可形成三种结构:胶粒、双层膜囊和双分子层。2022/12/13107细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制膜脂与水混合后的状态及脂质膜的特性2022/12/1115结构由内层的生物膜和外层的包被蛋白构成，直径50~100nm；下图：-折叠构象跨膜蛋白CH2–O–C–(CH2)14–CH3膜糖功能吸附水分，形成粘性表面，使细胞免受机械损伤或化学损伤；定义/特征载体蛋白介导，极性分子和离子，逆电化学梯度（载体蛋白具有载体和酶的双重功能），消耗代谢能膜两侧成分的不同决定了膜两侧功能的差异。Clathrincoatedvesicles(50~100nm)（4）扩散速度取决于分子大小、带电荷情况、极性和脂溶性强弱螺旋疏水区跨膜1次至多次，或以桶的形式跨膜，亲水部分位于膜内外两侧；细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制膜的流动性是指膜脂和膜蛋白处于不断的运动状态胞吐作用是细胞向胞外运输大分子物质的方式，是胞吞作用的逆过程。发病机制基因突变致Cl等物质的通道蛋白功能缺陷，水、电解质跨膜转运障碍，外分泌腺的功能紊乱，分泌液中酸性糖蛋白含量增加、粘稠。定义生物膜选择性地让某些物质透过的功能特性称为半透性或选择通透性。膜脂的不对称性如卵磷脂和鞘磷脂多分布在膜的外层；如内耳毛细胞感受声波振动，含羞草感受外力（二）简单扩散（Simplediffusion）脂质分子排成双层构成膜的连续主体，既具有晶体分子排列的有序性，又具有液体的流动性；细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制形成的膜具有自动封闭性在水中自动封闭成中空的稳定结构——脂质体（liposome）。小的脂质体可融合成大的脂质体，大的脂质体破裂后可形成小的脂质体，自然状态下是粘滞的二维流体。2022/12/13108细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制结构由内层的生物膜和外层的包被蛋白构成，直径50~100n（二）膜蛋白膜蛋白的功能细胞内外物质运输（转运蛋白）细胞信号传导（受体蛋白）细胞之间、细胞与细胞间质之间的相互作用（连接蛋白）催化相关代谢反应（酶）膜蛋白的含量可低至25%，高至75%，多在40~50%。2022/12/13109细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制（二）膜蛋白2022/12/1117细胞生物学与遗传学教研室1.内在蛋白螺旋疏水区跨膜1次至多次，或以桶的形式跨膜，亲水部分位于膜内外两侧；以共价键与胞质面脂层连接（图48,AC）；为不溶性蛋白2.外在蛋白膜内外侧均有分布；以离子键、氢键附着于膜脂极性头部或内在蛋白表面（图48,G,H）；为可溶性蛋白2022/12/13110细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制1.内在蛋白2022/12/1118细胞生物学与遗传学教研3.脂锚定蛋白（原属外在蛋白）膜两侧均有分布，不贯穿脂双层；以共价键直接与膜脂分子结合或通过寡糖链间接与膜脂分子链接（图48,DF）；属可溶性蛋白2022/12/13111细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制3.脂锚定蛋白（原属外在蛋白）2022/12/1119细胞ThetypesofproteinsbindingtothemembraneA,B,C:integralproteinD,E,F:lipidanchoredproteinG,H:peripheralproteinReturntoPage18ReturntoPage192022/12/13112细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制Thetypesofproteinsbindin左图：-螺旋构象跨膜蛋白下图：-折叠构象跨膜蛋白2022/12/13113细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制左图：-螺旋构象跨膜蛋白下图：-折叠构象跨膜蛋白2022（三）膜糖类1.膜糖的种类主要有半乳糖，半乳糖氨，葡萄糖，葡萄糖氨，甘露糖，岩藻糖，唾液酸（N乙酰神经氨酸）。占膜物质的2~10%。2.膜糖存在形式均以寡糖链与蛋白质或脂类结合；分布于动物细胞表面，构成cellcoat或称glycocalyx。3.膜糖功能吸附水分，形成粘性表面，使细胞免受机械损伤或化学损伤；直接参与细胞识别、配体受体识别、细胞免疫和粘附作用。2022/12/13114细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制（三）膜糖类2022/12/1122细胞生物学与遗传学教研室生物膜的组成成分与分子结构2022/12/13115细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制生物膜的组成成分与分子结构2022/12/1123细胞生物学二、细胞膜的分子结构模型（一）片层结构模型1.细胞膜是蛋白质磷脂蛋白质的三夹板样结构2.由JDanielli&HDavson于1935年根据膜的物理性质推理出。什么是生物膜的分子结构模型？2022/12/13116细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制二、细胞膜的分子结构模型（一）片层结构模型什么是生物膜的分子（二）单位膜模型1.细胞膜呈暗明暗的三夹板样结构，暗层各2nm，明层3.5nm，总厚度7nm2.由D.H.Robertson于1959年根据电镜观察结果提出，表明了生物膜在形态结构上的共同点2022/12/13117细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制（二）单位膜模型2022/12/1125细胞生物学与遗传学教（三）液态镶嵌模型1.脂质分子排成双层构成膜的连续主体，既具有晶体分子排列的有序性，又具有液体的流动性；蛋白子分子以多种形式与脂分子结合；强调膜的流动性和蛋白分布的不对称性2.由Singer&Nilson于1972年提出，较好地解释了生物膜的功能特性2022/12/13118细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制（三）液态镶嵌模型2022/12/1126细胞生物学与遗传学（四）脂筏模型1.定义膜中富含胆固醇、鞘磷脂和一些特定蛋白质的区域称为脂筏。2.特点厚度较大，流动性较低。3.功能参与信号转导、受体介导的胞吞作用，胆固醇代谢、运输2022/12/13119细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制（四）脂筏模型2022/12/1127细胞生物学与遗传学教研2022/12/13120细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制2022/12/1128细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制多数神经元（突触）质膜细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制通道开放时间只有几毫秒，随即迅速自发关闭。配体门控通道都是受体偶联离子通道，或称离子通道偶联受体。神经-肌肉接头处的几种闸门通道占膜物质的2~10%。定义/特征载体蛋白介导，极性分子和离子，逆电化学梯度（载体蛋白具有载体和酶的双重功能），消耗代谢能如内耳毛细胞感受声波振动，含羞草感受外力细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制D,E,F:lipidanchoredprotein二、离子通道缺陷与疾病细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制电压闸门Na+通道瞬时开放，整个细胞膜去极化，形成动作电位。膜糖的种类主要有半乳糖，半乳糖氨，葡萄糖，葡萄糖氨，甘露糖，岩藻糖，唾液酸（N乙酰神经氨酸）。Clathrincoatedvesicles(50~100nm)螺旋疏水区跨膜1次至多次，或以桶的形式跨膜，亲水部分位于膜内外两侧；尿液

中胱氨酸达到饱和后析出结

晶，形成尿路结石。①离子泵直接驱动的主动运输功能鞘磷脂及其代谢

产物神经酰胺、鞘胺醇、

1磷酸鞘胺醇参与细胞

分化、凋亡、增殖等多

种活动。细胞类型常见于巨噬细胞，白细胞，毛细血管内皮细胞，肾小管上皮细胞，小肠上皮细胞等。三、细胞膜的特性（一）细胞膜的不对称性1.膜脂的不对称性如卵磷脂和鞘磷脂多分布在膜的外层；脑磷脂、磷脂酰丝氨酸和磷脂酰肌醇多分布在膜的内层。2.膜蛋白的不对称性膜两面蛋白的数量、种类和基团种类与性质不同。3.膜糖的不对称性糖链均分布在非胞质面。膜两侧成分的不同决定了膜两侧功能的差异。2022/12/13121细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制多数神经元（突触）质膜三、细胞膜的特性（一）细胞膜的不对称性ReturntpPage292022/12/13122细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制ReturntpPage292022/12/1130细ReturntpPage292022/12/13123细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制ReturntpPage292022/12/1131细（二）细胞膜的流动性1.膜脂双分子层是二维流体膜的流动性是指膜脂和膜蛋白处于不断的运动状态生理状态下，细胞膜处于液晶态，分子既有排列的有序性，又有流动性，处于运动状态温度的改变使膜可以在液晶态和晶态之间转变，这种膜脂状态的改变称为相变，发生相变的临界温度称为膜的相变温度2022/12/13124细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制（二）细胞膜的流动性2022/12/1132细胞生物学与遗传2.膜脂分子的运动侧向运动尾部摆动伸缩震荡翻转运动旋转运动

烃链旋转异构运动2022/12/13125细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制2.膜脂分子的运动侧向运动尾部摆动3.影响膜脂流动性的因素（1）脂肪酸链的饱和程度饱和程度低流动性强；（2）脂肪酸链的长度脂肪酸链短流动性强；（3）胆固醇的含量含量低流动性强；（4）卵磷脂与鞘磷脂的比值前者比值高流动性强；（5）内在蛋白含量含量低流动性强；（6）环境温度、pH值、离子强度、金属离子对膜的流动性均有一定影响2022/12/13126细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制3.影响膜脂流动性的因素（1）脂肪酸链的饱和程度饱和程度低流4.膜蛋白分子的运动侧向运动旋转运动生物膜的流动性是保证其正常功能的重要条件。2022/12/13127细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制4.膜蛋白分子的运动2022/12/1135细胞生物学与遗传第二节小分子物质的跨膜运输小分子物质跨膜运输的几条基本途径简单扩散易化扩散主动运输2022/12/13128细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制第二节小分子物质的跨膜运输小分子物质跨膜运输的几条基本途一、膜的选择通透性和简单扩散（一）膜的选择通透性1.定义生物膜选择性地让某些物质透过的功能特性称为半透性或选择通透性。2.影响物质扩散跨膜的因素（1）分子大小（2）脂溶性（3）是否带电荷2022/12/13129细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制一、膜的选择通透性和简单扩散（一）膜的选择通透性2022/13.选择通透性的意义（1）细胞能选择性地摄取和排出物质（2）维持细胞质膜内外、细胞器膜内外的差异（3）维持细胞内环境的稳定2022/12/13130细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制3.选择通透性的意义2022/12/1138细胞生物学与遗（二）简单扩散（Simplediffusion）1.特点（1）从高浓度侧向低浓度侧的物理扩散（2）不消耗代谢能，消耗浓度差自身的势能（3）不需特殊蛋白协助（4）扩散速度取决于分子大小、带电荷情况、极性和脂溶性强弱2.条件（1）物质能自由透过膜；（2）膜两侧存在浓度差2022/12/13131细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制（二）简单扩散（Simplediffusion）2022/结构由内层的生物膜和外层的包被蛋白构成，直径50~100nm；胞吐作用是细胞向胞外运输大分子物质的方式，是胞吞作用的逆过程。生理状态下，细胞膜处于液晶态，分子既有排列的有序性，又有流动性，处于运动状态功能鞘磷脂及其代谢

产物神经酰胺、鞘胺醇、

1磷酸鞘胺醇参与细胞

分化、凋亡、增殖等多

种活动。翻转运动旋转运动烃链旋转异构运动外被质膜，内含纵向排列的微管。电压门控通道主要存在于可兴奋细胞。细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制由JDanielli&HDavson于1935年根据膜的物理性质推理出。（2）脂肪酸链的长度脂肪酸链短流动性强；二、细胞膜的分子结构模型排出的物质包括残余物和功能性物质。CH–O–C–(CH2)14–CH3（1）结构细胞表面的细长突起或丝状物。又称入胞作用或内吞作用。电压闸门Na+通道瞬时开放，整个细胞膜去极化，形成动作电位。二、膜转运蛋白介导的跨膜运输膜转运蛋白(transportmembraneprotein)是膜上具有物质转运功能的跨膜蛋白，包括通道蛋白和载体蛋白。转运极性分子和离子等不能经简单扩散跨膜的物质。2022/12/13132细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制结构由内层的生物膜和外层的包被蛋白构成，直径50~100n（一）离子通道介导的易化扩散1.通道蛋白的功能介导易化扩散易化扩散在转运蛋白介导下，极性分子和离子顺电化学梯度跨膜转运称易化扩散。2.通道蛋白介导易化扩散的特点（1）由4~5个以上的亚单位构成的亲水通道，水溶性物质可通过；（2）对物质转运具有高度选择性（3）转运速度快（每秒钟内可通过106~108个离子，比载体蛋白转运的最快速率快1000倍）（4）依赖膜两侧物质的浓度差实现物质运输；2022/12/13133细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制（一）离子通道介导的易化扩散2022/12/1141细胞生物乙酰胆碱受体通道的结构ReturntoPage412022/12/13134细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制乙酰胆碱受体通道的结构ReturntoPage41203.离子通道举例（1）配体门控通道配体门控通道都是受体偶联离子通道，或称离子通道偶联受体。与胞外特定配体结合后构象改变，“闸门”打开，允许某种离子快速跨膜转运。乙酰胆碱受体是典型的配体门控通道。2022/12/13135细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制3.离子通道举例2022/12/1143细胞生物学与遗传学教（2）电压门控通道跨膜电位的改变诱发通道蛋白构象改变，通道开放，离子顺浓度梯度扩散通过通道。通道开放时间只有几毫秒，随即迅速自发关闭。电压门控通道主要存在于可兴奋细胞。2022/12/13136细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制（2）电压门控通道2022/12/1144细胞生物学与遗传学（3）应力激活通道通道受应力作用，构象改变，“闸门”开启，离子顺浓度梯度进入细胞，引起膜电位变化，产生电信号。如内耳毛细胞感受声波振动，含羞草感受外力2022/12/13137细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制（3）应力激活通道2022/12/1145细胞生物学与遗传学离子通道活动举例(神经肌肉接头处离子通道的作用)1.神经冲动传至神经末梢，突触前膜去极化，电压闸门Ca2+通道开放，Ca2+进入细胞，乙酰胆碱释放至突触间隙。2.乙酰胆碱结合于突触后膜乙酰胆碱受体，偶联的阳

离子通道开放，Na+流入肌细胞，质膜局部去极化。3.电压闸门Na+通道瞬时开放，整个细胞膜去极化，形成动作电位。2022/12/13138细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制离子通道活动举例(神经肌肉接头处离子通道的作用)1.神经冲动4.肌浆网上Ca2+通道开放，Ca2+流入细胞质，引起细胞内肌原纤维收缩。神经-肌肉接头处的几种闸门通道2022/12/13139细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制4.肌浆网上Ca2+通道开放，Ca2+流入细胞质，引起细胞内表41离子通道的主要类型与功能通道类型典型位置功能K+漏通道大多数动物细胞质膜维持膜静息电位*电压闸门Na+通道神经细胞轴突质膜开放时Na+内流，产生动作电位电压闸门K+通道神经细胞轴突质膜开放时K+通过，恢复静息电位电压闸门Ca2+通道神经末梢质膜开放时Ca2+通过，激发神经递质释放2022/12/13140细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制表41离子通道的主要类型与功能通道类型典型位置功能K+漏乙酰胆碱受体通道神经肌肉接头处的肌细胞质膜乙酰胆碱与通道蛋白结合后通道开放，胞外Na+内流，细胞膜去极化、肌肉收缩。-氨基丁酸受体通道多数神经元（突触）质膜-氨基丁酸与受体结合后通道开放，Cl-通过;抑制性突触信号应力激活的阴离子通道内耳听觉毛细胞感觉声波振动并将信号传递给听觉神经元乙酰胆碱受体通道和GABA（-氨基丁酸）受体通道都是受体偶联离子通道，或称离子通道偶联受体。2022/12/13141细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制乙酰胆碱受体通道神经肌肉接头处的肌细胞质膜乙酰胆碱与通道蛋白（二）载体蛋白介导的易化扩散1.载体蛋白的功能介导易化扩散和主动运输。2.载体蛋白的功能特点（1）通过载体蛋白构型改变实现物质转运；（2）具有选择性、特异性、饱和性，存在最大转运速度；（3）转运功能可被竞争性抑制（4）可进行单一物质的单向运输和两种物质的协同运输（同向运输和对向运输）（5）运输速度比简单扩散和主动运输快，但比通道运输慢。2022/12/13142细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制（二）载体蛋白介导的易化扩散2022/12/1150细胞生物通过载体蛋白构型改变实现物质转运（上图）载体蛋白介导的易化扩散存在最大转运速度（右图）2022/12/13143细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制通过载体蛋白构型改变实现物质转运（上图）2022/12/11（三）载体蛋白介导的主动运输定义/特征载体蛋白介导，极性分子和离子，逆电化学梯度（载体蛋白具有载体和酶的双重功能），消耗代谢能功能维持细胞内外物质浓度差和膜电位类别①离子泵直接驱动的主动运输②离子梯度驱动的协同运输2022/12/13144细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制（三）载体蛋白介导的主动运输2022/12/1152细胞生物1.离子泵直接驱动的主动运输（1）Na+K+泵结构由224个亚单位构成，亚单位是跨膜蛋白，胞质侧有ATP结合位点，亚单位在膜外侧并糖基化。基态构象泵开口于胞内，结合Na+后引起构象变化，泵开口于胞外。功能Na+K+泵具有ATP酶活性，故又称Na+K+ATP酶。从细胞内泵出Na+，从细胞外泵入K+，以维持细胞内外的Na+、K+梯度。2022/12/13145细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制1.离子泵直接驱动的主动运输2022/12/1153细胞生物Na+K+泵的结构模型（基态构象）亚单位局催化活性，亚单位功能不清楚2022/12/13146细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制Na+K+泵的结构模型（基态构象）亚单位局催化活性，亚单转运机制载体去磷酸化，构型复原，

K+被运至细胞内并释放载体蛋白改变构型，Na+被转运至细胞表面并释放胞内Na+与载体蛋白结合载体蛋白水解ATP并使自身磷酸化细胞外的K+与载体蛋白结合2022/12/13147细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制转运机制载体去磷酸化，构型复原，K+被运至细胞内并释放载体每个循环消耗一个ATP分子，泵出3个Na+，泵进2个K+。2022/12/13148细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制每个循环消耗一个ATP分子，泵出3个Na+，泵进2个K+。22022/12/13149细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制2022/12/1157细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制（2）Ca2+泵存在部位主要存在于肌浆网上，由一条大约由1000个氨基酸残基的肽链构成，10次穿膜（螺旋）；转运原理与Na+K+泵相似，通过磷酸化和去磷酸化改变构象、结合与释放Ca2+。水解1分子ATP转运2个Ca2+。功能维持胞浆内的低Ca2+浓度和肌细胞肌浆网中的高Ca2+浓度。参与控制细胞分泌、神经递质释放、肌肉收缩等多种重要活动。2022/12/13150细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制（2）Ca2+泵2022/12/1158细胞生物学与遗传学教2.离子梯度驱动的协同运输

（1）特点特定载体蛋白与某种离子泵协同作用、与某种离子跨膜同时发生；是逆浓度梯度的主动运输，所需动力来自膜两侧离子的电化学梯度；膜两侧的电化学梯度需要离子泵的运转来维持。（2）类型同向运输(symport):如小肠对葡萄糖与钠的吸收对向运输(antiport):如细胞对钠与氢的转运2022/12/13151细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制2.离子梯度驱动的协同运输2022/12/1159细胞生物Na+驱动葡萄糖泵易化扩散载体2022/12/13152细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制Na+驱动葡萄糖泵易化扩散载体2022/12/1160细胞生Na+H+交换载体为对向运输系统，偶联H+流出与Na+流入，对维持细胞pH起重要作用。2022/12/13153细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制Na+H+交换载体为对向运输系统，偶联H+流出与Na+流入，葡萄糖转运蛋白2022/12/13154细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制葡萄糖转运蛋白2022/12/1162细胞生物学与遗传学教研主动运输的特点逆电化学梯度运输需代谢能直接水解ATP功能利用离子浓度梯度的势能都由载体蛋白