大學精品課件：膜結構 被動轉運

1、第二章 細胞的基本功能 Chapter II The essential Function of the Cells 細胞是人體的基本結構單位，也是基本機能單位,本章討論： 細胞膜結構 跨膜物質轉運 細胞信號轉導 生物電現(xiàn)象 肌細胞的收縮活動,第一節(jié) 細胞膜的結構和物質轉運功能 一、 膜的化學組成和分子結構 Composition and Molecular Structure of the Cell Membrane 細胞膜或質膜（plasma membrane) 組成膜的成分：脂質、蛋白質、少量糖類 排列形式：液態(tài)鑲嵌模型假說 (fluid mosaic model) 膜是以液態(tài)的脂質雙分

2、子層為基架，其間鑲嵌著許多具有不同結構和功能的蛋白質,脂質Lipids雙分子層： 組成： 1. 磷脂. Phospholipid ： 種類：磷脂酰膽堿 phosphatidylcholine 磷脂酰絲氨酸 phosphatidylserine 磷脂酰乙醇胺 phosphatidylethanolamine 磷脂酰肌醇 phosphatidylinositol,特點： a.雙嗜性特性 amphipathic（雙嗜性）molecule: hydrophilic（ 親水性的）and hydrophobic（疏水性的） 由于其分子結構有磷酸和堿基的一端是親水性的、極性 的；而脂酰基鏈的一端是疏水性的、

3、非極性的，因此，極 性端都朝向膜的內(nèi)表面或外表面，形成雙層結構。 b. 溶點低：體溫下呈液態(tài)（fluidity） c. 分子可移動：但主要作側向運動，很少作“掉頭”運動或跨 層運動。 d. 磷脂酰肌醇在信息跨膜轉導中有重要作用 膽固醇 Steroids （少） 聯(lián)系臨床：膽固醇的含量 與膜的流動性成反比,細胞膜蛋白 Proteins 結構：-螺旋或球形結構 （肽鏈反復折疊形成） 存在形式： 表面蛋白(peripheral protein): 肽鏈中帶電氨基酸與膜表面脂質的極性基團相吸引，或以離子鍵與膜中的整合蛋白結合，附著于膜的內(nèi)表面或外表面。 整合蛋白 (integrated protein

4、): 肽鏈一次或多次穿越脂質雙層，形成球形結構的蛋白質,功能 Function of the membrane protein ： 可分為： 酶蛋白 Enzymes 轉運蛋白 Carriers for glucose and amino acid Transport 受體蛋白 Receptors 通道蛋白 Channels for some ions 細胞膜的功能主要由蛋白質完成,三）細胞膜糖類 Carbohydrate: 少， 以共價鍵的形式和膜脂質或蛋白質結合，形成糖 脂lipopolysaccharide或糖蛋白protein- lysaccharide， 糖鏈僅存在于細胞膜外側,作用T

5、he function of Carbohydrate ： 糖鏈中單糖的排列順序中的特異性，作為它們所結合的蛋白質的特異性“標志”，在免疫或與其他化學分子結合時，可作為膜的“可識別”部分,本章討論： 細胞膜結構 跨膜物質轉運 細胞信號轉導 生物電現(xiàn)象 肌細胞的收縮活動,二 、 物質的跨膜物質轉運 Transport across the cell membrane,擴散 diffusion: 兩種不同濃度的同種物質的溶液相鄰地方在一 起，則高濃度區(qū)域中的溶質分子將向低濃度區(qū)域發(fā) 生凈移動，這種現(xiàn)象稱為擴散,一）單純擴散 （simple diffusion ） 1. 概念：脂溶性、小分子物質直接

6、通過膜脂質雙層，順濃度差的跨膜轉運,單純擴散(simple diffusion,2. 常見物質： The substances that can be transported through the membrane by simple diffusion. (1) 氣體gases: （O2 、CO2、NO、 CO、N2） (2) 其他脂溶性分子 other lipid-soluble molecules: 乙醇alcohol ,類固醇激素steroid hormones,尿 素urea等 水分子是極性分子，但可高度通透，因分子極 小、不帶電荷。（也可通過水通道轉運,二）易化擴散,A概念：有些

7、不溶于脂質或溶解度很小的物質，它們在細胞膜中特殊蛋白質的協(xié)助下，從高濃度一側向低濃度一側移動。 B類型：參與易化擴散的鑲嵌蛋白質，有載體蛋白和通道蛋白,a。通道介導的易化擴散,概念：細胞內(nèi)外液中的帶電離子的跨 膜轉運，通過離子通道進行的擴散。 離子通道：使離子跨過膜屏障進行轉運的蛋白質孔道,II特點： 相對特異性 具有開放、關閉的特性（激活、失活、備用,門控離子通道分類,電壓門控通道 90mv Na+備用狀態(tài)；-70mv被激活開放，1ms后失活，失活歷時10ms 化學門控通道 如：KAch 機械門控通道 如：觸覺的神經(jīng)末梢、聽覺的毛細胞,快鈉通道,化學門控通道： KAch,機械門控通道： 聽覺

8、的毛細胞,b載體介導的易化擴散,I概念： 被轉運物質與載體蛋白質結合 形成可溶于脂質的復合物 該復合物在到達膜的低濃度一側后，被轉運物質與載體分離，而后進入低濃度側， 載體則返回膜的高濃度側，以便進行下一輪物質轉運 如：GS、AA,載體運輸?shù)奶攸c,較高的結構特異性 飽和現(xiàn)象 競爭性抑制,通道蛋白的不同的構像或構型使通道處于不同的的機能狀態(tài)。 備用 激活 失活,本章討論： 細胞膜結構 跨膜物質轉運 細胞信號轉導 生物電現(xiàn)象 肌細胞的收縮活動,第二節(jié)細胞的信號轉導 signal transduction 細胞外信息：配體（包括激素hormones 、遞質neurotransmitters 、細胞因

9、子cytokines和各種能量形式的刺激等）完成細胞間的信息轉導 信號轉導 signal transduction：通常不同形式的外界信號作用于細胞時，并不進入細胞或直接影響細胞內(nèi)過程，而是作用于細胞表面的受體（少數(shù)類固醇激素和甲狀腺素除外）通過引起膜結構中一種或數(shù)種特殊蛋白質分子的變構作用，將細胞外界環(huán)境變化的信息傳遞到膜內(nèi)（跨膜信號轉導），通過多級的、由信號分子構成的信號轉導系統(tǒng)傳遞信息，并具有信號放大功能（細胞內(nèi)信號轉導），再引發(fā)被作用細胞相應的功能改變，這一過程稱為信號轉導,一、G蛋白耦聯(lián)受體介導的信號轉導 Signal transduction mediated by G prote

10、in-linked receptor （一） 參與G蛋白耦聯(lián)受體信號轉導的信號分子 signal molecules participating參與 in signal transduction（圖2-13） 和膜上三種蛋白質有關： 受體 receptor：是細胞的某一特殊部分，能與到達膜表面的外 來化學信號作特異性結合引發(fā)細胞產(chǎn)生特定的生理效應 鳥苷酸結合蛋白G蛋白 guanine nucleotide- binding protein G蛋白效應器（效應器酶、通道）G protein effector 和細胞內(nèi)成分有關： 第二信使 蛋白激酶,1. G蛋白耦聯(lián)受體 G-protein-lin

11、ked receptor： 是細胞的某一特殊部分，能與到達膜表面的外來化 學信號作特異性結合引發(fā)細胞產(chǎn)生特定的生理效應 已確定近300多種 受體結構： 每種受體都由一條7次穿膜的肽鏈組成 seven-spanning receptors 膜外側N端部分或深入脂質雙層的跨膜螺旋可與配體結合 Receptors site 胞漿側不同部位或C端部分可與膜上G蛋白結合 activating site ，G蛋白可被激活（圖2-14） 配體 Ligands : Ach, adrenaline ,Glutamate et,2 . G蛋白(G protein) 鳥苷酸結合蛋白 GTP結合蛋白(GTP-bindi