医学细胞生物学-细胞膜-课件

医学细胞生物学第一章第三章第四章第五章第六章第七章第十章第十一章第十二章第十三章第十四章细胞的概论细胞膜与物质运输细胞内膜系统线粒体细胞骨架细胞核细胞信号转导细胞增殖与细胞周期细胞分化干细胞细胞衰老与死亡医学细胞生物学第一章第三章第四章1第三章细胞膜与物质运输﹡基本概念﹡细胞膜的化学成分﹡细胞膜的分子结构模型﹡细胞膜的生物学特性﹡细胞膜的功能第三章细胞膜与物质运输﹡基本概念﹡细胞膜的化学成分﹡细胞2基本概念生物膜内膜细胞的内膜系统细胞膜（质膜）内膜细胞质内的所有的膜结构除线粒体膜以外的细胞质内的所有的膜结构基本概念生物膜内膜细胞的内膜系统细胞膜（质膜）内膜细胞质内的3组成细胞膜的基本化学成分膜脂膜蛋白膜糖约占50%约占40

～

50%约占1～10%组成细胞膜的基本化学成分膜脂膜蛋白膜糖约占50%约占4膜的类型494454187670435242792430844300人红细胞小鼠肝细胞变形虫质膜髓鞘线粒体内膜菠菜叶绿体片层膜

蛋白质脂类糖类膜的类型49435胆固醇cholesterol磷phospholipid：生物膜的主要成份

脂糖脂glycolipid膜脂质胆固醇cholesterol磷phospholipid：生物6脂肪酸脂肪酸极性头部基团（亲水）非极性尾部基团（疏水）甘油磷酸胆碱磷脂脂肪酸脂肪酸极性头部基团非极性尾部基团甘油磷酸胆碱7磷脂分子胆固醇分子亲水头部疏水尾部降低膜脂分子的活动度加强膜的稳定性限制小分子物质穿膜的量胆固醇磷脂分子胆固醇分子亲水头部疏水尾部降低膜脂分子的活动度加强膜8糖脂亲水头部疏水尾部可能作为细胞表面受体，与细胞识别、黏附、信号转导有关糖亲水头部疏水尾部可能作为细胞表面受体，与细胞识别、黏附、信9①、②整合蛋白；③、④脂锚定蛋白；⑤、⑥外周蛋白内嵌蛋白（整合蛋白，包含跨膜蛋白）：共价键外周蛋白（附着蛋白）:非共价键和离子键、膜内外侧脂锚定蛋白（脂连接蛋白）：共价键、膜内外侧膜蛋白①、②整合蛋白；③、④脂锚定蛋白；⑤、⑥外周蛋白内嵌蛋白（整10膜蛋白穿膜方式（跨膜蛋白）脂质双层非胞质面胞质面胞质面单次跨膜多次跨膜多亚基跨膜膜蛋白穿膜方式（跨膜蛋白）脂质双层非胞质面胞质面胞质面单次跨11膜蛋白功能参与物质运输作为细胞外信号受体黏附作用酶催化作用膜蛋白功能参与物质运输作为细胞外信号受体黏附作用酶催化作用12膜糖分子的存在形式主要分布膜糖糖脂（寡聚糖）糖蛋白（寡聚糖）蛋白聚糖（多聚糖）细胞被在质膜的外表面细胞器膜的内侧面上（位于腔面）膜糖分子的存在形式主要分布膜糖糖脂（寡聚糖）糖蛋白（寡聚糖13

膜糖的功能保护和滑润细胞功能：细胞间的识别和粘附炎症反应中，有清除细菌的作用帮助新合成的蛋白进行运输和定位

膜抗原的分子基础膜糖的功能保护和滑润细胞功能：细胞间的识别和粘附炎症反应中14三种化学成分如何组装细胞膜?细胞膜学说的纷争单位膜模型1959流动镶嵌模型1972晶格镶嵌模型1975板块镶嵌模型1977片层结构模型1935脂筏模型1988三种化学成分如何组装细胞膜?细胞膜学说的纷争单位膜模型15片层结构模型“三明治”“两暗一明”单位膜模型脂类分子蛋白质蛋白质脂类分子糖蛋白蛋白质物理方法测定细胞表面张力超薄切片电镜观察片层结构模型“三明治”“两暗一明”单位膜模型脂类分子蛋白质蛋16单位膜模型（两暗一明）（红细胞细胞膜×280,000）细胞膜细胞质单位膜模型（两暗一明）（红细胞细胞膜×280,000）17

细胞内脂双层膜蛋白细胞衣流动镶嵌模型（1972年）膜脂构成了生物膜的结构骨架膜蛋白以多种方式与脂双分子层结合膜糖覆盖细胞膜表面脂分子、蛋白质分子是流动的细胞内脂双层膜蛋白细胞衣流动镶嵌模型（1972年）膜脂构成18优点：缺点:强调了膜的流动性和不对称性忽略了膜的整体性和稳定性优点：缺点:强调了膜的流动性和不对称性忽略了膜的整体性和稳定19晶格镶嵌模型1975沃利奇（Wallach）观点:脂质是可逆地进行从无序到有序晶格液态晶格镶嵌模型1975沃利奇（Wallach）观点:脂质是20板块镶嵌模型1977Jain和White

观点：在流动的类脂双分子层中存在许多大小不同、刚度较大的、彼此独立移动的类脂板块(有序结构板块)液晶态（无序结构板块）晶态（有序结构板块）板块镶嵌模型1977Jain和White观点：在流动的类21脂筏模型1988Simon

观点：细胞质膜中具有富含胆固醇和鞘脂的微结构域，介于无序液体和液晶之间，称为有序脂相①非筏区②脂筏区③脂筏区膜蛋白④非筏区膜蛋白⑤糖基化修饰⑥锚定蛋白⑦胆固醇⑧糖脂功能◆参与信号转导（通道）◆参与细胞蛋白质转运◆胆固醇代谢运输等脂筏区比非筏区流动性小结构特点动态结构脂筏区比非筏区高约0.4～1nm左右脂筏模型1988Simon观点：细胞质膜中具有富含胆固醇22细胞膜有何特征？有选择性的、半透性的膜不对称性

流动性

膜的分子结构膜的组成特性细胞膜有何特征？有选择性的、半透性的膜不对称性流动性23不对称性脂质双分子层、糖分子和膜蛋白决定了膜功能的方向性不对称性脂质双分子层、糖分子和膜蛋白决定了膜功能的方向性24膜脂的流动性侧向扩散旋转摆动翻转膜脂的流动性侧向扩散旋转摆动翻转25

膜蛋白的流动性膜功能活动的保证膜蛋白的流动性膜功能活动的保证26细胞膜的功能维持细胞内环境的相对稳定物质运输细胞免疫细胞识别信息传递代谢调控能量转换细胞膜的功能维持细胞内环境的相对稳定物质运输细胞免疫细胞识别27细胞膜如何完成运输物质的功能？物质分子的大小穿膜运输膜泡运输运输方式穿膜运输膜泡运输孔门运输小分子物质和离子细胞膜内外，各细胞器之间大分子物质和颗粒物细胞核内外细胞膜如何完成运输物质的功能？物质分子的大小穿膜运输膜泡运输28

细胞质基质

细胞核

线粒体

过氧化物酶体

内质网

高尔基体

晚期内体

溶酶体

早期内体

分泌小泡

细胞外孔门运输穿膜运输膜泡运输穿膜运输小分子物质和离子膜泡运输大分子物质和颗粒物孔门运输大分子物质和颗粒物细胞质基质细胞核线粒体过氧化物酶体29小分子物质和离子的穿膜运输物质运输的条件、动力细胞膜具选择通透性膜两侧的浓度差、电位差膜K+→Cl→KCl0.1MKCl0.01M膜KCl0.1MKCl0.01M不会出现电位差++++K+→出现电位差++膜KCl0.1MKCl0.01MNaCl0.01MNaCl0.1M++←Na+K+→离子运输决定于不同离子的相对通透性小分子物质和离子的穿膜运输物质运输的条件、动力细胞膜具选择通30被动运输主动运输穿膜运输特点①顺浓度梯度被动运输②不耗能③有时需载体①逆浓度梯度主动运输②消耗能量③需要载体简单扩散（被动扩散）协助扩散（促进扩散）被动运输主动运输穿膜运输特点①顺浓度梯度被动运输②不耗能31简单扩散（持续开放）协助扩散（持续、瞬间开放）

转运蛋白

通道蛋白载体蛋白

①顺浓度梯度②不耗能③不需载体①顺浓度梯度②不耗能③需载体（转运蛋白）

水通道蛋白（2003年诺贝尔化学奖）与特定溶质结合，载体蛋白自身构象变化，使溶质穿膜运输。如葡萄糖、氨基酸等通道蛋白构象变化，形成通道，溶质穿过通道如Na+、K+、H2O等。高度选择性，速度快被动运输简单扩散（持续开放）协助扩散（持续、瞬间开放）转运蛋白32高浓度低浓度脂质双分子层电化学梯度简单扩散

freediffusion

顺浓度梯度②不耗能③不需载体

高浓度低浓度电化学梯度简单扩散freediffusi33高浓度低浓度葡萄糖分子载体蛋白通道蛋白配体与待运输分子结合自身构象变化

自身构象改变形成通道Na+有选择性的运输

高浓度低浓度葡萄糖分子载体蛋白通道蛋白配体与待运输分子结合自34

物质运输的方向通蛋白道++++++––––––通蛋白道++++++––––––通蛋白道电位差：细胞膜内外的电势差称膜电位浓度差：膜两侧分子、离子的浓度差别通常哺乳动物胞内带负电，胞外带正电无膜电位，依据离子浓度差运输++++++++++有膜电位和浓度差，依据二者合力-电化学梯度物质运输的方向通蛋白道++++++––––––通蛋35主动运输①逆浓度梯度②消耗能量③需要载体特点能量来源ATPADP+Pi光耦联运输势能ATP泵光能泵主动运输①逆浓度梯度②消耗能量③需要载体特点能量来源36Na+Na+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+小亚基大亚基大亚基ATPADP+Pi钾浓度内是外的[30倍]钠浓度外是内的[13倍]小亚基大亚基大亚基小亚基大亚基大亚基Pi钾结合部位Na+Na+Na+Na+K+Mg+PiPiK+K+K+小亚基大亚基大亚基小亚基大亚基大亚基①离子泵（直接利用ATP能量）

Na+-K+泵钠结合部位Na+Na+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+37细胞内小肠腔Na+-H+交换载体Na+/G运输蛋白②协同运输（间接利用ATP能量）一物质被动运输时产生的势能推动另一物质进行主动运输共运输对向运输葡萄糖H+Na+Na+被动运输主动运输细胞内小肠腔Na+-H+交换载体Na+/G运输蛋白②协同运38运输方式：形成膜泡运输的物质:蛋白质、脂类、多糖、细胞等不依赖于膜转运蛋白借助于独立的膜性小泡各细胞器之间完成运输运输特点大分子物质和颗粒物质的膜泡运输细胞与外环境间完成运输胞吞胞吐单向双相运输方式：形成膜泡运输的物质:蛋白质、脂类、多糖、细胞等不依39运输过程：大分子物质和颗粒物质的膜泡运输囊泡囊泡的膜：来自于质膜、细胞器的膜囊泡里的内容物：来自于细胞器、细胞质、细胞外囊泡囊泡内容物囊泡内容物运输过程：大分子物质和颗粒物质的膜泡运输囊泡囊泡的膜：来自于40核胞吐分泌性蛋白以运输囊泡的形式从内质网出发，经高尔基体最后与细胞膜融合，初步完成出胞过程物质出胞的一种运输酶、激素、未分解的物质细胞与外环境间完成运输核胞吐分泌性蛋白以运输囊泡的形式从内质网出发，经高尔基体最后41运输途径蛋白被持续不断地分泌到胞外，不受调节固有性胞吐途径（连续性分泌）如：糖蛋白、免疫球蛋白、膜蛋白、驻留蛋白等分泌物高度浓缩暂时储存在分泌泡中，遇到细胞外信号的刺激时大量释放到胞外（分泌量大）调节性胞吐途径（特性化细胞）如：消化酶、胰岛素、乳汁蛋白、酶、神经递质等运输途径蛋白被持续不断地分泌到胞外，不受调节固有性胞吐途径（42胞吞吞噬作用—少数特化细胞具有此作用胞饮作用—所有真核细胞具有此作用吞噬液态和小分子物质吞噬微生物、细胞碎片、衰老细胞、死细胞等如：巨噬细胞、白细胞等受体介导的胞吞作用—细胞膜上特化的区域具有此作用借助膜上的受体完成物质运输，具特异性●进入细胞途径●分转●溶酶体消化胞吞吞噬作用—少数特化细胞具有此作用胞饮作用—所有真43吞噬作用胞饮作用吞噬液态和小分子物质所有真核细胞具有此作用吞噬较大固体物质少数特化细胞具有此作用吞噬作用胞饮作用吞噬液态和小分子物质所有真核细胞具有此作用吞44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胞内体部分胞内体部分

初级溶酶体吞噬溶酶体受体再循环受体介导的胞吞作用细胞质LDL颗粒LDL受体有被小窝有被小泡无被小泡胞内体受体45胞吞●进入细胞途径吞噬作用胞饮作用受体介导的胞吞作用●分转内吞小泡内体由细胞内陷形成的膜性管道和囊泡组成，为运输胞吞物质的中转站pH5～6早期内体（质膜内侧）晚期内体（核附近）去向1受体返回细胞膜去向2去向3暂时储存在细胞内，之后直接分泌出细胞●溶酶体消化运输至溶酶体胞吞●进入细胞途径吞噬作用胞饮作用