细胞生物学细胞4章

脂肪酸链长短不一，通常14~24个碳原子，一条脂肪酸链不含双键，另一条含有一个或几个双键，形成30°弯曲细胞膜的化学组成与分子结构磷脂酰乙醇胺磷脂酰丝氨酸磷脂酰胆碱鞘磷脂磷脂酰肌醇本文档共56页；当前第1页；编辑于星期二\5点30分细胞膜的化学组成与分子结构磷脂酰胆碱本文档共56页；当前第2页；编辑于星期二\5点30分鞘磷脂(sphingomyelin,SM)是细胞膜上唯一不以甘油为骨架的磷脂，在膜中含量较少，在神经元细胞膜中含量较多鞘磷脂以鞘氨醇代替甘油，鞘氨醇的氨基结合不饱和脂肪酸链鞘磷脂的代谢产物神经酰胺、鞘氨醇、1-磷酸鞘氨醇参与细胞活动；神经酰胺是第二信使、1-磷酸鞘氨醇在细胞外通过G蛋白偶联受体起作用，在细胞内与靶蛋白作用2.胆固醇能够稳定膜和调节膜流动性胆固醇分子较小，散布在磷脂分子之间；动物细胞胆固醇含量高，在有的膜内胆固醇与磷脂之比达1:1；植物细胞膜中含胆固醇极少胆固醇极性头部为羟基团，紧靠磷脂极性头部；非极性疏水结构为甾环和烃链，对磷脂的脂肪酸尾部的运动有干扰作用胆固醇分子调节膜的流动性和加强膜的稳定性，没有胆固醇，细胞膜会解体细胞膜的化学组成与分子结构本文档共56页；当前第3页；编辑于星期二\5点30分细胞膜的化学组成与分子结构本文档共56页；当前第4页；编辑于星期二\5点30分3.糖脂主要位于质膜的非胞质面糖脂含量占膜脂总量5%以下，遍布原核、真核细胞表面细菌和植物的糖脂均是甘油磷脂衍生物，一般是磷脂酰胆碱衍生来动物糖脂都是鞘氨醇衍生物，称为鞘糖脂，糖基取代磷脂酰胆碱，成为极性头部已发现40多种糖脂，区别在于极性头部不同，由1至几个糖残基构成细胞膜的化学组成与分子结构最简单的糖脂是脑苷脂，极性头部只是一个半乳糖/葡萄糖残基最复杂的糖脂是神经节苷脂，极性头部有七个糖残基；在神经细胞膜中最丰富，占总膜脂5%~10%本文档共56页；当前第5页；编辑于星期二\5点30分细胞膜的化学组成与分子结构本文档共56页；当前第6页；编辑于星期二\5点30分膜蛋白执行细胞膜的多种重要功能膜蛋白：转运蛋白、酶、连接蛋白、受体蛋白膜蛋白含量：轴突髓鞘﹤25%、线粒体内膜≈75%、大多膜50%(蛋白质分子数：脂类分子数=1:50)根据膜蛋白与脂双层结合方式，分为三类：内在膜蛋白、外在膜蛋白、脂锚定蛋白细胞膜的化学组成与分子结构3.β-sheetbarrel5.共价连接脂肪酸链

6.连接寡糖链锚定细胞外表面

7.8.非共价连接其他膜蛋白本文档共56页；当前第7页；编辑于星期二\5点30分1.内在膜蛋白又称跨膜蛋白，占膜蛋白总量70%~80%；分单次跨膜、多次跨膜、多亚基跨膜三种类型跨膜区域20~30个疏水氨基酸残基，通常N端在细胞外侧内在膜蛋白跨膜结构域与膜脂结合区域，作用方式：①疏水氨基酸形成α-螺旋，跨膜并与脂双层脂肪酸链通过范德华力相互作用②某些α-螺旋外侧非极性，内侧是极性链，形成特异性畸形分子的跨膜通道多数跨膜区域是α-螺旋，也有以β-折叠片多次穿膜形成筒状结构，称β-筒，如孔蛋白(porin)2.外在膜蛋白又称外周蛋白，占膜蛋白总量20%~30%；完全在脂双层之外，胞质侧或胞外侧，通过非共价键附着膜脂或膜蛋白细胞膜的化学组成与分子结构本文档共56页；当前第8页；编辑于星期二\5点30分胞质侧的外周蛋白形成纤维网络，为膜提供机械支持，也连接整合蛋白，如红细胞的血影蛋白和锚蛋白外周蛋白为水溶性蛋白，与膜结合较弱，改变溶液离子浓度或pH，可分离它们而不破坏膜结构3.脂锚定蛋白又称脂连接蛋白，位于膜的两侧，以共价键结合于脂类分子；此种锚定方式与细胞恶变有关还有糖基磷脂酰肌醇锚定蛋白(GPI)，通过蛋白质C端与磷脂酰肌醇连接的寡糖链共价结合脂锚定蛋白在膜上运动性增大，有利于结合更多蛋白，有利于更快地与胞外蛋白结合、反应GPI-锚定蛋白分布极广，100种以上，如多种水解酶、免疫球蛋白、细胞黏附分子、膜受体等细胞膜的化学组成与分子结构本文档共56页；当前第9页；编辑于星期二\5点30分研究膜蛋白功能，可用去垢剂将膜蛋白分离出来；如离子型去垢剂：十二烷基磺酸钠(SDS)(引起蛋白质变性)；非离子去垢剂：TritonX-100(对蛋白质比较温和)细胞膜的化学组成与分子结构本文档共56页；当前第10页；编辑于星期二\5点30分膜糖类覆盖细胞膜表面细胞膜的糖类，占质膜重量2%~10%；大多以低聚糖或多聚糖共价结合膜蛋白，形成糖蛋白；或以低聚糖共价结合膜脂，形成糖脂所有糖链朝向细胞外表面形成低聚糖的单糖类型：半乳糖、甘露糖、岩藻糖、半乳糖胺、葡萄糖、葡萄糖胺、唾液酸等唾液酸残基在糖链末端，形成细胞外表面净负电荷糖蛋白和糖脂中低聚糖侧链功能：可能帮助蛋白质膜上定位、固定，防止翻转；参与细胞与外环境的作用细胞膜的化学组成与分子结构本文档共56页；当前第11页；编辑于星期二\5点30分ABO血型抗原细胞膜的化学组成与分子结构本文档共56页；当前第12页；编辑于星期二\5点30分细胞膜的特性脂双层与蛋白质围成屏障，还执行物质运输、信号转导、细胞识别、能量转化等功能膜的不对称性决定膜功能的方向性1.膜脂的不对称性脂双层的膜脂分布不对称，在含量、比例上有差异细胞膜的化学组成与分子结构

SM：鞘磷脂；PC：磷脂酰胆碱；

PS：磷脂酰丝氨酸；PE：磷脂酰乙醇胺；PI：磷脂酰肌醇；CL：二磷脂酰甘油本文档共56页；当前第13页；编辑于星期二\5点30分不同膜性细胞器的脂质组成不同：质膜：鞘磷脂、磷脂酰胆碱、胆固醇等核膜、内质网膜、线粒体外膜：磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺、磷脂酰肌醇线粒体内膜：心磷脂2.膜蛋白的不对称性各种膜蛋白在质膜中有特定位置，分布绝对不对称酶和受体多分布于质膜的外侧面，而腺苷酸环化酶定位内侧面3.膜糖的不对称性糖脂、糖蛋白的寡糖链只分布于质膜外表面(远离细胞质)；而内膜系统的寡糖链只分布于膜腔内表面(远离细胞质)细胞膜的化学组成与分子结构本文档共56页；当前第14页；编辑于星期二\5点30分不同脂双层区域，膜组分分布不均一；比如功能微区“脂筏”，富含鞘磷脂和胆固醇，和特定种类膜蛋白，参与细胞内吞、囊泡运输、信号转导等，脂筏周围磷脂富含不饱和脂肪酸，流动性高膜组分分布不对称的意义：各组分分布不对称跟膜功能不对称、膜的方向性有关膜的流动性是膜功能活动的保证膜的流动性主要是膜脂流动性、膜蛋白的运动性1.膜脂双分子层是二维流体细胞内外的水环境使膜脂分子不能从脂双层逸出，只能在二维平面交互位置脂双分子层既有有序的固定性，又有液体的流动性——液晶态正常体温下，膜呈液晶态；当温度下降到临界温度(膜的相变温度)，膜脂转为晶态细胞膜的化学组成与分子结构本文档共56页；当前第15页；编辑于星期二\5点30分2.膜脂分子能进行多种运动在相变温度以上，膜脂分子可进行如下5种运动：①侧向扩散运动：脂质分子间交换位置；107次/秒；主要运动方式②翻转运动：从脂双层一层翻转到另一层，需要翻转酶，在内质网发生③旋转运动：膜脂分子自旋运动④伸缩振荡运动：脂肪酸链伸缩最快，甘油骨架次之，亲水头部最慢，显示膜的流动梯度细胞膜的化学组成与分子结构⑤烃链的旋转异构运动：烃链沿C-C自由旋转，产生旋转异构体；低温时，烃链呈反式构象；温度升高，歪扭构象增多，烃链流动性高烃链中各-CH2-之间的构象转换，是膜流动性的基础本文档共56页；当前第16页；编辑于星期二\5点30分3.多种因素影响膜脂的流动性①脂肪酸链的饱和程度：饱和脂肪酸链排列紧密，流动性小，相变温度高；不饱和脂肪酸则反之温度下降时，细胞的饱和酶催化单键去饱和为双键，产生含两个不饱和脂肪酸链的磷脂分子，增强膜的流动性②脂肪酸链的长短：脂肪酸链短，相互作用弱，流动性大，相变温度低；脂肪酸链长则反之③胆固醇的双重调节作用：相变温度以上时，胆固醇的固醇环结合部分烃链，限制膜的流动性；相变温度以下时，胆固醇隔开磷脂分子，干扰晶态形成，防止低温时膜流动性的突然降低④卵磷脂与鞘磷脂的比值：哺乳类，卵磷脂+鞘磷脂占膜脂50%；卵磷脂不饱和程度高，流动性大；而鞘磷脂相反随着衰老，细胞膜中卵磷脂与鞘磷脂的比值下降，流动性也随之下降细胞膜的化学组成与分子结构本文档共56页；当前第17页；编辑于星期二\5点30分相变温度以上相变温度以下细胞膜的化学组成与分子结构本文档共56页；当前第18页；编辑于星期二\5点30分⑤膜蛋白的影响：膜蛋白插入脂双层，使周围膜脂分子不能活动，嵌入蛋白越多，膜脂流动性越差此外，膜脂的极性基团、环境温度、pH、离子强度、金属离子等可影响膜脂的流动性4.膜蛋白的运动性细胞膜的化学组成与分子结构①侧向扩散：人鼠杂交细胞表面抗原分布变化可证明②旋转运动：速度比侧向扩散慢；不同膜蛋白速度不同，有些膜蛋白无法运动；膜蛋白周围脂质的流动性影响膜蛋白的流动性膜蛋白的运动不需要消耗能量本文档共56页；当前第19页；编辑于星期二\5点30分膜流动性的意义：生物膜的各种功能都是在膜的流动状态下进行的，膜的流动过低，代谢终止细胞膜的分子结构模型1890年，ErnestOverton发现溶于脂肪的物质容易穿过膜，而非脂溶性难；1925年，从血影中抽提出磷脂，在水面上铺成单分子层，面积与血影面积之比约为2:1片层结构模型1935年，JamesDanielli和HughDavson发现细胞膜的表面张力显著低于油-水界面表面张力，推测质膜中有蛋白质；提出“片层结构模型”(蛋白-磷脂----蛋白三层夹板式结构)细胞膜的化学组成与分子结构本文档共56页；当前第20页；编辑于星期二\5点30分单位膜模型1959年，J.D.Robertson电镜观察细胞膜“两暗夹一明”———单位膜单位膜模型：膜蛋白是单层肽链以β折叠通过静电作用与磷脂极性端结合细胞膜的化学组成与分子结构本文档共56页；当前第21页；编辑于星期二\5点30分流动镶嵌模型1972年提出，磷脂双层构成膜的连续主体；强调球形蛋白质镶嵌在脂双分子层内；膜是一种动态的、不对称的具有流动性特点的结构1975年，“晶格镶嵌模型”膜脂可逆地进行“有序(液态)”和“无序(晶态)”相变，流动性是局部的1977年，“板块镶嵌模型”流动的脂双层中存在能独立移动脂类板块细胞膜的化学组成与分子结构本文档共56页；当前第22页；编辑于星期二\5点30分脂筏模型脂双层中由特殊脂质和蛋白质组成的微区，富含胆固醇和鞘脂类，聚集特定种类膜蛋白；此膜区较厚，称“脂筏”，其周围富含不饱和磷脂，流动性较高脂筏的两个特点：许多蛋白聚集在脂筏内，便于相互作用；脂筏提供有利于蛋白质变构的环境，形成有效构象脂筏功能：参与信号转导、受体介导内吞作用、胆固醇代谢运输等细胞膜的化学组成与分子结构本文档共56页；当前第23页；编辑于星期二\5点30分细胞在生命活动中，与细胞外环境频繁物质交换，有几条不同途径膜的选择性通透和简单扩散小分子透过脂双层的速度，取决于分子的大小和它在脂质中的相对溶解度；分子量越小，脂溶性越强，通过脂双层的速率越快简单扩散(simplediffusion):小分子的热运动使分子自由地由膜一侧扩散到另一侧，前提：溶质在膜两侧有一定浓度差，溶质必须能透过膜脂溶性物质如醇、苯、甾类激素、O2、CO2、NO、H2O通过简单扩散跨膜简单扩散不需要运输蛋白协助，顺浓度梯度由高浓度向低浓度方向扩散，不消耗能量；也称“被动扩散”passivediffusion小分子物质的跨膜运输本文档共56页；当前第24页；编辑于星期二\5点30分膜转运蛋白介导的跨膜运输除了水和非极性小分子，绝大多数溶质如各种离子、葡萄糖、氨基酸、核苷酸等都不能简单扩散穿膜转运膜中特定膜蛋白——膜转运蛋白(跨膜蛋白，每种只转运一种特定类型溶质)膜转运蛋白分两类：载体蛋白、通道蛋白载体蛋白：与特定溶质结合，改变构象使溶质穿越细胞膜通道蛋白：形成水溶性通道，贯穿脂双层，通道开放时，特定溶质可穿越脂双层所有通道蛋白和许多载体蛋白，转运溶质分子不消耗能量，消耗顺电化学浓度梯度的势能逆电化学浓度梯度转运溶质，需要载体蛋白参与，还需要消耗能量；这种利用代谢产生的能量进行逆浓度梯度的转运，称“主动运输”小分子物质的跨膜运输本文档共56页；当前第25页；编辑于星期二\5点30分小分子物质的跨膜运输本文档共56页；当前第26页；编辑于星期二\5点30分离子通道高效转运各种离子各种带电离子和亲水分子，难以直接穿膜转运，而其高效率的穿膜速率是借助膜上的通道蛋白完成；已发现100余种通道蛋白，跨膜转运各种离子，也称“离子通道”离子通道在膜上形成亲水跨膜孔道，有选择地让某些离子通过到质膜另一侧通道蛋白的四个特点：①只介导被动运输，溶质从膜的高浓度一侧自由扩散到低浓度一侧②离子通道对被转运离子的大小所带电荷有高度选择性③转运效率高，通道允许106~108个特定离子/秒通过，比最快效率的载体蛋白高1000倍④离子通道不是持续开放，有开和关两种构象，受信号调控根据通道门控机制不同和通透离子的种类，分为三大类：小分子物质的跨膜运输本文档共56页；当前第27页；编辑于星期二\5点30分小分子物质的跨膜运输1.配体门控通道(ligand-gatedchannel)离子通道型受体，与细胞外特定配体结合，构象改变，允许某种离子快速跨膜扩散如乙酰胆碱受体(acetylcholinereceptor,nAChR)：4种5个亚单位组成，每个亚单位由1个大的跨膜N端，4段跨膜(M1~M4)和1个短的C端组成受体上有两个结合位点，无Ach时，各个M2共同组成的孔道关闭，M2上的亮氨酸残基伸向孔内形成纽扣结构；结合Ach后，孔区构象改变，亮氨酸残基滑出，孔道开放，膜外高浓度Na+内流，胞内高浓度K+外流本文档共56页；当前第28页；编辑于星期二\5点30分还有许多神经递质受体，如γ氨基丁酸受体、甘氨酸受体、5-羟色胺受体等，都是单一肽链4次穿膜形成亚单位，5个亚单位组成跨膜离子通道；通透Na+、K+、Ca2+等阳离子2.电压门控通道膜两侧跨膜电位的改变是控制电压门控通道开放与关闭直接因素此类通道蛋白分子部分基团对跨膜电位改变敏感，可改变构象打开通道，开放时间只有几毫秒，随即自发关闭；主要分布在神经元、肌细胞、腺上皮细胞等，包括：钾通道、钙通道、钠通道、氯通道3.应力激活通道通道蛋白应力改变构象，通道开放，离子跨膜内耳毛细胞顶部的听毛，受到声波振动而弯曲，应力门控通道开放，离子跨膜进入毛细胞，声信号传递给神经元细菌与古细菌的应力激活通道均为跨膜蛋白五聚体，通透阳离子小分子物质的跨膜运输本文档共56页；当前第29页；编辑于星期二\5点30分一些离子通道持续开放，大多数开放时间短暂，几个毫秒后关闭；离子通道的开放、关闭是连续相继的，以调节细胞活动离子通道活动(神经-肌肉接头处)：①神经冲动→神经末梢→细胞去极化→电压门控Ca2+通道开放→细胞外Ca2+涌入细胞→胞内突触小泡释放乙酰胆碱至突触间隙②释放的乙酰胆碱→结合突触后膜的乙酰胆碱受体→通道开放，Na+流入肌细胞→肌细胞膜局部去极化小分子物质的跨膜运输本文档共56页；当前第30页；编辑于星期二\5点30分③肌细胞去极化→诱发膜上Na+通道开放→大量Na+涌入肌细胞，使整个肌细胞膜进一步去极化④肌细胞膜的去极化→使肌浆网上Ca2+通道开放→Ca2+大量释放如胞质→肌原纤维收缩小分子物质的跨膜运输本文档共56页；当前第31页；编辑于星期二\5点30分载体蛋白介导的易化扩散非脂溶性/亲水性小分子，如葡萄糖、氨基酸、核苷酸、代谢物等，不能简单扩散入膜，在载体蛋白介导下，不消耗代谢能量，顺物质浓度梯度/电化学梯度进行转运，称“易化扩散”易化扩散转运特异性强，速率非常快载体蛋白对结合的溶质高度专一性，结合溶质分子后，载体构象变化，送溶质分子到膜的另一侧；然后随构象变化，载体对溶质的亲和力下降，释放溶质，载体蛋白构象恢复小分子物质的跨膜运输本文档共56页；当前第32页；编辑于星期二\5点30分葡萄糖是人体最基本的最直接的能量来源，多数细胞(低浓度葡萄糖)从血流和组织液中(高浓度葡萄糖)，通过易化扩散获取葡萄糖人类基因组编码12种葡萄糖载体蛋白，均含有12次跨膜的α-螺旋，α-螺旋含有丝氨酸、苏氨酸、天冬氨酸和谷氨酸残基，其侧链与葡萄糖羟基形成氢键，是葡萄糖结合位点以红细胞为例，膜上存在5万个葡萄糖载体蛋白，占膜总蛋白5%小分子物质的跨膜运输本文档共56页；当前第33页；编辑于星期二\5点30分载体蛋白介导的主动运输细胞内的K+浓度是细胞外的20倍以上；而Na+正好相反而细胞外的Ca2+浓度要高于细胞内1000倍这些浓度梯度由主动运输产生，对维持生命活动至关重要主动运输需要消耗能量，能量来源包括：ATP、光吸收、电子传递、顺浓度梯度的其他物质的流动等；可分为：ATP直接供能、ATP间接供能1.离子泵直接水解ATP进行主动运输离子泵具有专一性，水解ATP，转运特定离子Na+-K+泵：镶嵌在脂双层中，由两个α亚基两个β亚基组成四聚体α亚基胞质面有3个高亲和Na+结合位点；α亚基膜外表面有2个高亲和K+结合位点小分子物质的跨膜运输本文档共56页；当前第34页；编辑于星期二\5点30分小分子物质的跨膜运输水解1分子ATP，输出3个Na+

，转入2个K+多数动物细胞消耗1/3的ATP维持Na+-K+泵；胞内低Na+胞外高K+，维持渗透压、产生维持膜电位、各种新陈代谢提供必要离子浓度本文档共56页；当前第35页；编辑于星期二\5点30分Ca2+泵：Ca2+-ATP酶同样有磷酸化和去磷酸化过程，并改变构象，每水解1分子ATP，逆浓度梯度转出细胞或泵人肌浆网2个Ca2+肌浆网是肌细胞特化的内质网，是Ca2+储存场所2.离子浓度驱动的协调运输细胞主动运输建立膜两侧的各种离子浓度梯度，储存了膜两侧的势能，此势能可供细胞此势能可供细胞运输小分子物质的跨膜运输Ca2+泵：Ca2+-ATP酶同样有磷酸化和去磷酸化过程，并改变构象，每水解1分子ATP，逆浓度梯度转出细胞或泵人肌浆网2个Ca2+肌浆网是肌细胞特化的内质网，是Ca2+储存场所2.离子浓度驱动的协调运输细胞主动运输建立膜两侧的各种离子浓度梯度，储存了膜两侧的势能，此势能可供细胞此势能可供细胞运输Ca2+泵：Ca2+-ATP酶同样有磷酸化和去磷酸化过程，并改变构象，每水解1分子ATP，逆浓度梯度转出细胞或泵人肌浆网2个Ca2+肌浆网是肌细胞特化的内质网，是Ca2+储存场所2.离子浓度驱动的协调运输细胞主动运输建立膜两侧的各种离子浓度梯度，储存了膜两侧的势能，此势能可供细胞此势能可供细胞运输Ca2+泵：Ca2+-ATP酶同样有磷酸化和去磷酸化过程，并改变构象，每水解1分子ATP，逆浓度梯度转出细胞或泵人肌浆网2个Ca2+肌浆网是肌细胞特化的内质网，是Ca2+储存场所2.离子浓度驱动的协调运输细胞主动运输建立膜两侧的各种离子浓度梯度，储存了膜两侧的势能，此势能可供细胞此势能可供细胞运输Ca2+泵：Ca2+-ATP酶同样有磷酸化和去磷酸化过程，并改变构象，每水解1分子ATP，逆浓度梯度转出细胞或泵人肌浆网2个Ca2+肌浆网是肌细胞特化的内质网，是Ca2+储存场所2.离子浓度驱动的协调运输细胞主动运输建立膜两侧的各种离子浓度梯度，储存了膜两侧的势能，此势能可供细胞此势能可供细胞运输Ca2+泵：Ca2+-ATP酶同样有磷酸化和去磷酸化过程，并改变构象，每水解1分子ATP，逆浓度梯度转出细胞或泵人肌浆网2个Ca2+肌浆网是肌细胞特化的内质网，是Ca2+储存场所2.离子浓度驱动的协调运输细胞主动运输建立膜两侧的各种离子浓度梯度，储存了膜两侧的势能，此势能可供细胞此势能可供细胞运输其它溶质分子协同运输(cotransport)：由Na+-K+泵(或H+泵)与载体蛋白协同作用，间接消耗ATP完成的主动运输方式此种跨膜运输的直接动力来自膜两侧的离子电化学梯度，这种梯度是Na+-K+泵等消耗ATP维持的若溶质运输方向与Na+顺电化学梯度转移方向相同，为同向运输；反之为对向运输本文档共56页；当前第36页；编辑于星期二\5点30分协同运输由特异载体蛋白完成，参与葡萄糖同向运输的载体蛋白为“Na+/葡萄糖协同转运蛋白”在质膜外表面结合2个Na+和1分子葡萄糖，当Na+顺浓度梯度进入细胞，葡萄糖利用Na+电化学浓度差的势能，与相伴进入细胞；载体蛋白构象变化，失去对葡萄糖的亲和力，与之分离，并恢复构象进入细胞的Na+被Na+-K+泵泵出细胞外，以保持的跨膜浓度梯度小肠上皮、肾细胞等在质膜上均含大量顺Na+跨膜浓度梯度驱动的同向运输载体蛋白，每种载体蛋白专一地转入细胞某一种糖或氨基酸葡萄糖一旦进入小肠细胞，再以易化扩散方式进入血流小分子物质的跨膜运输本文档共56页；当前第37页；编辑于星期二\5点30分脊椎动物都有Na+驱动的对向运输载体，如Na+-H+交换载体，此载体藕联Na+顺浓度梯度流进与H+泵出，从而清除细胞代谢过程产生的过多H+，胞内pH上升Na+-H+交换载体的激活和引起pH升高对启动细胞增殖很重要许多真核细胞有阴离子载体，称“Cl--HCO3-交换器”，在调节细胞内pH方面起重要作用，泵出HCO3-，胞内pH下降以上两种交换载体，在pH升高或降低时激活或失活，调节胞内pH主动运输特点：①逆浓度或电化学梯度跨膜转运②消耗能量，直接水解ATP或离子电化学梯度提供能量③膜上特异性载体蛋白介导，载体特异结合转运溶质，载体构象可变小分子物质的跨膜运输本文档共56页；当前第38页；编辑于星期二\5点30分小分子物质的跨膜运输本文档共56页；当前第39页；编辑于星期二\5点30分大分子物质不能通过膜转运蛋白进入细胞，由膜包围形成膜泡，然后通过膜泡形成和融合来完成转运细胞摄入大分子或颗粒物质的过程，称胞吞作用(endocytosis)细胞排出大分子或颗粒物质的过程，称胞吐作用(exocytosis)胞吞胞吐涉及膜泡的融合与断裂，需要消耗能量，属于主动运输以上膜泡运输转运量较大，也称批量运输；膜泡运输也发生于胞内各种膜性细胞器胞吞作用吞噬作用phagocytosis免疫系统的中性粒细胞、单核细胞、巨噬细胞在摄取大固体颗粒或分子复合物时进行细胞膜凹陷或形成伪足，将大颗粒包裹摄入细胞，形成膜泡“吞噬体”这些免疫细胞通过此方式吞噬入侵微生物、清除损伤和死亡细胞大分子和颗粒物质的跨膜运输本文档共56页；当前第40页；编辑于星期二\5点30分胞饮作用pinocytosis细胞非特异摄取细胞外液滴的过程；胞饮发生在质膜的特殊区域，质膜内陷形成小窝，包围液体物质，形成“胞饮体”，直径小于150nm胞饮作用分为两种类型：①液相内吞：非特异固有内吞作用，摄入细胞外液及可溶性物质；②吸附内吞：细胞外大分子/小颗粒物质以某种方式吸附在细胞表面，具有一定特异性在能形成伪足或具有高度可活动膜细胞中多见，如巨噬细胞、白细胞、毛细血管细胞、肾小管上皮细胞、小肠上皮细胞等受体介导的内吞作用receptormediatedendocytosis细胞通过受体的介导摄取细胞外专一性蛋白质或其它化合物的过程是细胞选择性高效性摄取细胞外大分子物质的方式，可特异性摄入胞外含量很低的成分，比胞饮作用内化效率高1000多倍大分子和颗粒物质的跨膜运输本文档共56页；当前第41页；编辑于星期二\5点30分1.有被小窝和有被小泡的形成细胞膜上同类受体蛋白，往往集中在膜的特定区域，称“有被小窝”各种有被小窝约占质膜表面积2%，此处质膜向内凹陷，直径50~100nm，此处质膜内表面覆盖网格蛋白和衔接蛋白网格蛋白，又称“笼蛋白”，由3条重链和3条轻链组成；3个重链轻链的二聚体，形成三腿蛋白复合物三腿蛋白复合物具有自我装配能力，自动形成篮网结构网格蛋白作用：捕获膜上受体使之汇聚有被小窝；牵拉质膜向内凹陷形成有被小泡大分子和颗粒物质的跨膜运输本文档共56页；当前第42页；编辑于星期二\5点30分衔接蛋白参与有被小泡组成，处于网格蛋白与配体-受体复合物间不同类型的衔接蛋白结合不同类型受体，使细胞捕获不同配体网格由6边形转变成5边形，牵动质膜凹陷，此时发动蛋白(dynamin)——GTP结合蛋白，自动组装成一个螺旋状领圈结构，水解GTP，构象改变，将有被小泡从质膜上切离下来；之后，包被很快被脱去；小泡与内体融合，低pH使受体、配体分离大分子和颗粒物质的跨膜运输本文档共56页；当前第43页；编辑于星期二\5点30分大分子和颗粒物质的跨膜运输本文档共56页；当前第44页；编辑于星期二\5点30分2.受体介导的LDL内吞作用胆固醇是构成膜的成分，也是类固醇激素的前体；动物细胞通过受体介导的内吞作用摄入所需大部分胆固醇胆固醇在肝脏合成并包装成低密度脂蛋白(lowdensitylipoprotein,LDL)，在血液中运输LDL球状，分子量3106，直径22nm；中心是1500个酯化的胆固醇分子，外面包围800个磷脂分子和500个游离胆固醇分子载脂蛋白ApoB100是细胞膜上LDL受体的配体，组装LDL成颗粒大分子和颗粒物质的跨膜运输LDL与有被小窝处的LDL受体结合，进入细胞，脱被后与内体融合，内体的酸性环境使LDL与受体解离，LDL被酶分解，释放游离胆固醇；载脂蛋白被水解为氨基酸当细胞需要利用胆固醇时，制造LDL受体，摄入胆固醇；当细胞内游离胆固醇过多，停止合成LDL受体本文档共56页；当前第45页；编辑于星期二\5点30分大分子和颗粒物质的跨膜运输大分子和颗粒物质的跨膜运输动物细胞的许多重要物质的摄取都依赖受体介导的内吞作用，如50种以上的不同蛋白质、激素、生长因子、淋巴因子、铁、维生素等流感病毒和HIV病毒通过此途径感染细胞；肝细胞转运IgA也通过这种方式大分子和颗粒物质的跨膜运输本文档共56页；当前第46页；编辑于星期二\5点30分胞吐作用与胞吞作用相反，细胞内合成的物质通过囊泡转运到细胞膜，与质膜融合后，排出细胞外的过程；分为两种形式：1.结构性分泌途径constitutivepathwayofsecretion分泌蛋白在粗面内质网合成后，转运到高尔基体进行修饰、浓缩、分选，装入分泌囊泡，被转运到细胞膜，与膜融合，外排蛋白分泌蛋白：质膜外周蛋白、细胞外基质组分、营养成分、信号分子等2.调节性分泌途径regulatedpathwayofsecretion分泌蛋白合成后，包裹于分泌囊泡，储存于胞质中，受到细胞外信号刺激，引起细胞内Ca2+浓度瞬时升高，才启动胞吐作用此种分泌途径只存在于特化细胞，如分泌激素、酶、神经递质的细胞大分子和颗粒物质的跨膜运输本文档共56页；当前第47页；编辑于星期二\5点30分大分子和颗粒物质的跨膜运输本文档共56页；当前第48页；编辑于星期二\5点30分细胞表面(cellsurface)：包围在细胞质外层的一个结构复合体系和多功能体系细胞表面是细胞与外界相互作用、产生各种复杂功能的部位，以质膜为主体，包括细胞外被和胞质溶胶细胞外被和胞质溶