高中生物-細(xì)胞膜課件

1、任何細(xì)胞的外表都有一層極薄的膜包圍，借此把細(xì)胞內(nèi)的原生質(zhì)和外界環(huán)境分隔開來，這層膜叫做細(xì)胞膜或質(zhì)膜。 1細(xì)胞膜的化學(xué)組成 細(xì)胞膜主要是由脂類(30%-80%)和蛋白質(zhì)(20%-70%)組成，此外含有少量的糖類，形成糖脂和糖蛋白。 1膜脂 細(xì)胞膜所包含的脂類主要有三種：磷脂、膽固醇和糖脂，構(gòu)成膜的主要支架。 二、細(xì)胞膜第一頁，編輯于星期五：十點 二十三分。三種脂類均具有親水、脂性質(zhì)。它們包括一個親水的極性頭和一個疏水的非極性末端，這種一頭親水一頭疏水的分子稱為雙型性分子或稱雙親媒性分子。磷脂在脂類中含量最為豐富，占脂類的50-75%。它具有一個極性頭和兩個由脂肪酸鏈形成的非極性尾。膽固醇廣泛分布

2、在動物細(xì)胞膜中，細(xì)菌質(zhì)膜不含，其存在能增加脂雙層的穩(wěn)定性。2膜蛋白 細(xì)胞膜中膜蛋白的種類相當(dāng)多，細(xì)胞膜的主要功能是由膜蛋白來實現(xiàn)的，可分為兩大根本類型：外在膜蛋白(或稱外周膜蛋白)和內(nèi)在膜蛋白(或稱整合膜蛋白)。 第二頁，編輯于星期五：十點 二十三分。外在膜蛋白：分布細(xì)胞膜的內(nèi)外外表，為水溶性蛋白，結(jié)合松散用比較溫和的方法即可從膜上別離。內(nèi)在膜蛋白：分布于磷脂雙層中，甚至橫跨整個膜，結(jié)合緊密，只有采用較為劇烈的方式如去垢劑，才能別離。第三頁，編輯于星期五：十點 二十三分。 3膜糖類 膜結(jié)構(gòu)中的糖類主要是與膜脂、膜蛋白以共價鍵形成的糖脂、糖蛋白。膜糖只存在于質(zhì)膜的外外表，它們與細(xì)胞識別有關(guān)。 2

3、細(xì)胞膜的分子結(jié)構(gòu)模型 2流動鑲嵌模型 1靜態(tài)單位膜模型 蛋白質(zhì)-脂雙層-蛋白質(zhì)暗-明-暗Singer和Nicolson于1972年通過對已有的模型進(jìn)行修正而提出的第四頁，編輯于星期五：十點 二十三分。脂雙分子層是細(xì)胞膜的主要結(jié)構(gòu)支架，磷脂分子以疏水性尾部相對，極性頭部朝向水相；膜蛋白為球蛋白，分布于脂雙層外表或鑲嵌脂分子中，有的甚至橫跨整個脂雙層；膜結(jié)構(gòu)中蛋白質(zhì)分子和脂類分子都能運(yùn)動，具有流動性。 第五頁，編輯于星期五：十點 二十三分。3.膜的流動性和不對稱性膜的流動性是膜結(jié)構(gòu)的根本特征，是指膜結(jié)構(gòu)分子的運(yùn)動性，包括膜脂和膜蛋白的運(yùn)動，也是膜表現(xiàn)正常生理功能的條件1膜脂的流動性運(yùn)動方式：側(cè)向擴(kuò)

4、散、旋轉(zhuǎn)運(yùn)動、旋轉(zhuǎn)異構(gòu)運(yùn)動、左右擺動和翻轉(zhuǎn)溫度：脂分子從液晶狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槟z狀態(tài)的溫度稱變相溫度。變相溫度越低，膜的流動性越大，反之越小。膜脂 的脂肪酸鏈：脂肪酸鏈的類型：飽和程度越高脂肪酸鏈，流動性越小。脂肪酸鏈的長度：脂肪酸鏈越長流動性越小。影響因素第六頁，編輯于星期五：十點 二十三分。膽固醇：膽固醇對膜脂的流動性的調(diào)節(jié)隨溫度的不同而改變，在變相溫度以上，使脂肪酸的運(yùn)動性減弱，降低膜的流動性，在變相溫度以下，阻止磷脂脂肪酸鏈的相互作用，緩解低溫引起膜脂流動性劇烈下降。膜蛋白的流動性：細(xì)胞膜中蛋白質(zhì)能以側(cè)向擴(kuò)散方式運(yùn)動。如人鼠細(xì)胞膜融合實驗。膜蛋白中與脂類的相互作用，內(nèi)在蛋白與外在蛋白的相互作

5、用、膜蛋白復(fù)合體的形成、膜蛋白與細(xì)胞骨架的作用等都影響和限制蛋白質(zhì)的流動。第七頁，編輯于星期五：十點 二十三分。2不對稱性蛋白質(zhì)在脂雙層中不對稱的鑲嵌分布膜結(jié)構(gòu)成分的不對稱性是膜結(jié)構(gòu)的又一重要特征，主要表現(xiàn)在以下方面：脂分子的不對稱性。一般卵磷脂、鞘磷脂多分布于脂雙層的外層，而腦磷脂多分布于內(nèi)層。糖類的不對稱性分布。只存在于細(xì)胞膜的外外表，脂分子蛋白質(zhì)構(gòu)成糖脂糖蛋白。第八頁，編輯于星期五：十點 二十三分。4細(xì)胞膜的生物學(xué)功能1細(xì)胞膜與物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸 被動運(yùn)輸由高濃度到低濃度，動力物質(zhì)本身的濃度差，不需要細(xì)胞為其提供能量。自由擴(kuò)散簡單擴(kuò)散：物質(zhì)順濃度梯度直接穿過脂雙層進(jìn)行運(yùn)輸。影響擴(kuò)散速度的因素

6、：物質(zhì)本身分子大小：分子越小，空間阻力越小物質(zhì)極性大小：極性越小，脂溶性越大擴(kuò)散速度越快濃度差：濃度差越大，擴(kuò)散速度越快此外環(huán)境溫度也影響擴(kuò)散速度第九頁，編輯于星期五：十點 二十三分。協(xié)助擴(kuò)散協(xié)助擴(kuò)散的蛋白稱膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，有以下幾種類型：通道蛋白：由膜蛋白的親水區(qū)形成橫跨細(xì)胞膜的水通道，允許大小適宜的分子或離子順濃度梯度通過。門通道蛋白：有些膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白形成的親水通道不是連續(xù)開放，僅在特定條件刺激下瞬時開放，稱門通道蛋白載體蛋白：具有高度的特異性，與特定物質(zhì)結(jié)合后通過本身構(gòu)象變化轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)的一類蛋白。第十頁，編輯于星期五：十點 二十三分。與自由擴(kuò)散相比，協(xié)助擴(kuò)散的特點：需要膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的協(xié)助對被轉(zhuǎn)運(yùn)物

7、質(zhì)具有高度的選擇性轉(zhuǎn)運(yùn)速度快具有飽和效應(yīng)主動運(yùn)輸由ATP直接提供能量的主動運(yùn)輸由膜上一種特殊膜蛋白-泵參與完成，泵特異性識別并結(jié)合某一物質(zhì)，利用ATP將物質(zhì)逆濃度梯度運(yùn)輸。第十一頁，編輯于星期五：十點 二十三分。協(xié)同運(yùn)輸伴隨運(yùn)輸Na+K+泵：由AB兩個亞基組成，A亞基為跨膜蛋白，既有Na+的結(jié)合位點，也要K的結(jié)合位點，又有ATP酶活性，稱Na+K+ATP酶。B亞基為糖蛋白。一般認(rèn)為Na+K+泵首先在膜內(nèi)側(cè)與Na+結(jié)合，ATP酶活性被激活后，由ATP供能使泵的構(gòu)象改變，將Na+輸出;與此同時，泵與細(xì)胞膜外側(cè)K結(jié)合，發(fā)生去磷酸化后構(gòu)象再次改變，K+輸入細(xì)胞。每消耗1個ATP分子，可使細(xì)胞內(nèi)減少3個

8、Na+增加2個K+第十二頁，編輯于星期五：十點 二十三分。有些物質(zhì)的運(yùn)輸并不需要ATP供能，而是以另一種物質(zhì)的濃度梯度為動力稱協(xié)同運(yùn)輸。如兩種物質(zhì)的運(yùn)輸方向一致稱通向協(xié)同，相反稱反向協(xié)同。如氨基酸和葡萄糖的主動運(yùn)輸，伴隨著Na+的同向協(xié)同運(yùn)輸。該過程不直接需要ATP供能，但Na+濃度梯度的維持需要泵的工作，因此協(xié)同運(yùn)輸是一類靠ATP間接供能的主動運(yùn)輸。 內(nèi)吞和外排 大分子物質(zhì)或顆粒物質(zhì) 內(nèi)吞物質(zhì)性質(zhì)：較大固體顆粒物質(zhì)為吞噬作用，內(nèi)吞溶液或極細(xì)顆粒，稱胞飲作用。吞噬泡胞飲泡 內(nèi)吞和外排都需要細(xì)胞提供能量 第十三頁，編輯于星期五：十點 二十三分。 通過細(xì)胞膜物質(zhì)運(yùn)輸?shù)奈宸N形式1簡單擴(kuò)散；2協(xié)助擴(kuò)散

9、；3伴隨運(yùn)輸；4主動運(yùn)輸；5內(nèi)吞外排作用第十四頁，編輯于星期五：十點 二十三分。 封閉連接 緊密連接是封閉連接的主要形式，相鄰細(xì)胞膜緊靠在一起，中間沒有間隙，一般存在于上皮細(xì)胞及內(nèi)皮細(xì)胞間，緊密連接可阻止物質(zhì)在細(xì)胞間隙自由擴(kuò)散，起封閉作用。細(xì)胞連接是多細(xì)胞有機(jī)體中相鄰細(xì)胞通過細(xì)胞質(zhì)膜相互聯(lián)系，協(xié)同作用的重要組織方式。根據(jù)行使功能的不同，細(xì)胞連接可分為封閉連接、錨定連接、通訊連接。 2細(xì)胞膜與細(xì)胞連接 第十五頁，編輯于星期五：十點 二十三分。錨定連接 錨定連接在機(jī)體組織內(nèi)分布很廣泛。通過錨定連接可將相鄰細(xì)胞的骨架系統(tǒng)或?qū)⒓?xì)胞與基質(zhì)相連，形成一個堅挺、有序的細(xì)胞群。橋粒錨定連接具有兩種不同形式：與

10、中間纖維相連接的錨定連接主要包括橋粒和半橋粒；與肌動蛋白纖維相連接的錨定連接主要包括粘著帶與粘著斑。相鄰細(xì)胞間紐扣樣連接方式，連接處存在25 nm的間隙，間隙中央有一層高電子密度的物質(zhì)，連接處細(xì)胞膜下方細(xì)胞質(zhì)顯著濃縮呈板狀稱胞質(zhì)斑，其中存在一些中間纖維。橋粒主要存在于上皮細(xì)胞間，起機(jī)械支持作用，使組織具有較強(qiáng)的抗張與抗拉能力。第十六頁，編輯于星期五：十點 二十三分。通訊連接 通訊連接包括間隙連接、植物細(xì)胞中的胞間連絲、神經(jīng)細(xì)胞間的化學(xué)突觸。 粘著帶連接處相鄰細(xì)胞膜存在15 nm20 nm的間隙，細(xì)胞膜下方細(xì)胞質(zhì)增濃，肌動蛋白組成的環(huán)形微絲穿行其中。一般位于緊密連接下方，又稱中間連接，具有機(jī)械支

11、持作用，主要存在于上皮組織細(xì)胞間。胞間連絲是植物細(xì)胞間特有的連接方式。如圖1120所示，在胞間連絲連接處的細(xì)胞壁不連續(xù)，相鄰細(xì)胞的細(xì)胞膜共同形成20 nm 40nm的管狀結(jié)構(gòu)，是物質(zhì)從一個植物細(xì)胞進(jìn)入到另一個植物細(xì)胞的通路，它在植物細(xì)胞間的物質(zhì)運(yùn)輸和信息傳遞中具有重要作用。 第十七頁，編輯于星期五：十點 二十三分。化學(xué)突觸是存在于可興奮細(xì)胞之間的連接方式，它通過釋放神經(jīng)遞質(zhì)來傳導(dǎo)神經(jīng)沖動。化學(xué)突觸是相對于電突觸而言的，它們共同完成可興奮細(xì)胞之間的通訊。 第十八頁，編輯于星期五：十點 二十三分。間隙連接 兩個細(xì)胞的質(zhì)膜之間有23 nm的間隙又稱縫隙連接。構(gòu)成間隙連接的根本單位稱連接小體或連接子。

12、連接子是一種顆粒結(jié)構(gòu)，由6個跨膜蛋白分子構(gòu)成中央為1.52 nm的孔道，一些小分子可通過。相鄰細(xì)胞膜連接子兩兩相對，形成一個間隙連接，為細(xì)胞間物質(zhì)交換、信息傳遞提供直接通道。間隙連接主要分布于上皮、平滑肌及心肌等組織細(xì)胞間。第十九頁，編輯于星期五：十點 二十三分。間隙連接 兩個細(xì)胞的質(zhì)膜之間有23 nm的間隙又稱縫隙連接。構(gòu)成間隙連接的根本單位稱連接小體或連接子。連接子是一種顆粒結(jié)構(gòu)，由6個跨膜蛋白分子構(gòu)成中央為1.52 nm的孔道，一些小分子可通過。相鄰細(xì)胞膜連接子兩兩相對，形成一個間隙連接，為細(xì)胞間物質(zhì)交換、信息傳遞提供直接通道。間隙連接主要分布于上皮、平滑肌及心肌等組織細(xì)胞間。第二十頁，

13、編輯于星期五：十點 二十三分。信號跨膜傳遞 體內(nèi)激素、神經(jīng)遞質(zhì)和藥物對細(xì)胞代謝的調(diào)節(jié)作用都與細(xì)胞膜密切相關(guān)。各種含氮激素、神經(jīng)遞質(zhì)和某些藥物在影響它們靶細(xì)胞的機(jī)能活動時，并不直接進(jìn)入這些細(xì)胞內(nèi)，而只作用于細(xì)胞膜上的相應(yīng)受體(是一種復(fù)雜的膜蛋白)，使受體發(fā)生構(gòu)象的改變，從而激活了另一個膜蛋白(腺苷酸環(huán)化酶)的活性。腺苷酸環(huán)化酶被激活后，可催化細(xì)胞內(nèi)的腺苷三磷酸(ATP)變?yōu)榄h(huán)腺苷酸(cAMP)，cAMP作為第二信使進(jìn)一步催化細(xì)胞內(nèi)一系列連鎖反響，以調(diào)節(jié)細(xì)胞的代謝，產(chǎn)生一定的生理作用或藥理作用。cAMP信號通路：細(xì)胞外化學(xué)信號分子與靶細(xì)胞膜上相應(yīng)受體結(jié)合，通過調(diào)節(jié)靶細(xì)胞內(nèi)cAMP的水平引起細(xì)胞反響的信號通路。第二十一頁，編輯于星期五：十點 二十三分。cAMP信號通路由細(xì)胞膜5種成分組成：刺激型激素受體(Rs)、抑制型激素受體(Ri)、刺激型調(diào)節(jié)蛋白(Gs)、抑制型調(diào)節(jié)蛋白(Gi)、腺苷酸環(huán)化酶.刺激型激素受體(Rs)、抑制型激素受體(Ri):位于細(xì)胞膜外外表，既可特異性識別胞外化學(xué)信號分子并與之結(jié)合，又可與G蛋白作用。第二十二頁，編輯于星期五：十點 二十三分。刺激型調(diào)節(jié)蛋白(Gs)、抑制型調(diào)節(jié)蛋白(Gi)：均為與GTP結(jié)合的調(diào)節(jié)蛋白，又稱G蛋白。主要是將受體與腺苷酸環(huán)化酶偶聯(lián)起來，將細(xì)胞外信號跨膜轉(zhuǎn)化為細(xì)胞