生命的細(xì)胞基礎(chǔ)課件

第二章生命的細(xì)胞基礎(chǔ)第二章生命的細(xì)胞基礎(chǔ)1第一節(jié)細(xì)胞的基本概念

第一節(jié)細(xì)胞的基本概念

2一、細(xì)胞的大小、形態(tài)和數(shù)量生命的基本單位——細(xì)胞細(xì)胞大小人類卵細(xì)胞100m人類肝細(xì)胞18～20m人類小淋巴細(xì)胞4～5m鴕鳥卵細(xì)胞12cm支原體0.1m人和動(dòng)物的細(xì)胞直徑一般在10～100m之間。人體內(nèi)最大的細(xì)胞是卵細(xì)胞，直徑約100m，最小的細(xì)胞直徑只有4～5m。一、細(xì)胞的大小、形態(tài)和數(shù)量生命的基本單位——細(xì)胞細(xì)3一、細(xì)胞的大小、形態(tài)和數(shù)量生命的基本單位——細(xì)胞細(xì)胞的形態(tài)多種多樣，大小也不一致，這是與細(xì)胞功能相適應(yīng)的。凡是游離的細(xì)胞大多數(shù)呈球形或橢圓形。一、細(xì)胞的大小、形態(tài)和數(shù)量生命的基本單位——細(xì)胞4二、細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)光鏡下結(jié)構(gòu)細(xì)胞膜細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞核電鏡下結(jié)構(gòu)膜相結(jié)構(gòu)非膜相結(jié)構(gòu)細(xì)胞膜內(nèi)質(zhì)網(wǎng)高爾基復(fù)合體線粒體溶酶體過氧化氫體核膜核糖體中心粒微管微絲中等纖維細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)核仁染色質(zhì)核基質(zhì)二、細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)光鏡下結(jié)構(gòu)細(xì)胞膜細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞核電鏡下結(jié)構(gòu)膜相5細(xì)胞膜細(xì)胞質(zhì)由膜相結(jié)構(gòu)組成的細(xì)胞器的膜與質(zhì)膜在化學(xué)組成、分子結(jié)構(gòu)和功能活動(dòng)方面具有很多共性，因而把質(zhì)膜和細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)總稱為生物膜。(biomembrane)。電子顯微鏡下，生物膜呈“兩暗一明”的鐵軌樣形態(tài)，又被稱為單位膜(unitmembrane)。細(xì)胞膜細(xì)胞質(zhì)由膜相結(jié)構(gòu)組成的細(xì)胞器的膜與質(zhì)膜在化學(xué)組成、分子6第二章生命的細(xì)胞基礎(chǔ)課件7過氧化物酶體線粒體核膜以及各種小泡細(xì)胞膜內(nèi)質(zhì)網(wǎng)高爾基復(fù)合體溶酶體膜相結(jié)構(gòu)過氧化物酶體細(xì)胞膜膜相結(jié)構(gòu)8非膜相結(jié)構(gòu)染色體核糖體染色質(zhì)中間纖維中心粒微絲，微管非膜相結(jié)構(gòu)染色體核糖體染色質(zhì)中間纖維中心粒微絲，微管9生命的基本單位——細(xì)胞三、原核細(xì)胞與真核細(xì)胞原核細(xì)胞生命的基本單位——細(xì)胞三、原核細(xì)胞與真核細(xì)胞原核細(xì)胞10生命的基本單位——細(xì)胞三、原核細(xì)胞與真核細(xì)胞真核細(xì)胞生命的基本單位——細(xì)胞三、原核細(xì)胞與真核細(xì)胞真核細(xì)胞11原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的主要區(qū)別特征原核細(xì)胞真核細(xì)胞細(xì)胞大小較小，1～10m較大，10～100m細(xì)胞壁肽聚糖纖維素（植物細(xì)胞）細(xì)胞質(zhì)僅有核糖體，無(wú)胞質(zhì)環(huán)流各種細(xì)胞器，存在胞質(zhì)環(huán)流核糖體70S（50S＋30S）80S（60S＋40S）細(xì)胞骨架無(wú)有內(nèi)膜系統(tǒng)無(wú)有細(xì)胞核擬核（無(wú)核膜、核仁）有核膜、核仁染色體單組多組細(xì)胞分裂無(wú)絲分裂有絲分裂、減數(shù)分裂生命的基本單位——細(xì)胞原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的主要區(qū)別特征原核細(xì)胞真核細(xì)胞細(xì)胞大小12第二節(jié)細(xì)胞膜及其表面第二節(jié)細(xì)胞膜及其表面13構(gòu)成細(xì)胞的三大要素細(xì)胞膜（質(zhì)膜）一套遺傳信息一套完整的代謝系統(tǒng)細(xì)胞構(gòu)成細(xì)胞的三大要素細(xì)胞膜（質(zhì)膜）一套遺傳信息一套完整的代謝系14一細(xì)胞膜的化學(xué)組成成分含量脂類30%-60%蛋白質(zhì)20%-70%糖類2%-10%其他水，無(wú)機(jī)鹽，金屬離子等一細(xì)胞膜的化學(xué)組成成分含量脂類30%-60%蛋白質(zhì)20%-15

（一）膜脂(membranelipid)

是細(xì)胞膜的基本組成成分，構(gòu)成細(xì)胞膜的基本骨架。

主要有三種類型：磷脂（phospholipid）

膽固醇（cholesterol）

糖脂（glycolipid）

（一）膜脂(membranelipid)主要有三16第二章生命的細(xì)胞基礎(chǔ)課件17

磷脂酰膽堿(卵磷脂)磷脂酰絲氨酸磷脂酰乙醇胺（腦磷脂)

1.磷脂磷脂分子：均含有極性基團(tuán)、磷酸基團(tuán)和非極性基團(tuán)，形成親水頭部和疏水尾部，稱為雙親分子。甘油磷酸脂鞘磷脂磷脂酰肌醇磷脂酰膽堿(卵磷脂)1.磷脂甘油磷酸18CH3POCH2CH2NCH—CH—CH2OOCOOCOO脂肪酸脂肪酸CH3CH3磷脂酰膽堿（卵磷脂）OCH—CH—CH2OC磷脂酰乙醇胺（腦磷脂）POCH2CH2NH2OOCOOO脂肪酸脂肪酸OPOCH2H—C—COOHNH2OCOCH—CH—CH2OOCOO脂肪酸脂肪酸磷脂酰絲氨酸OCH3POCH2CH2NCH—CH—CH2OOCOOCOO19脂肪酸脂肪酸脂肪酸磷酸甘油酯極性頭部基團(tuán)（親水）非極性尾部基團(tuán)（疏水）CH—CH—CH2OOP—OOOON︳COCO甘油磷酸磷酸化醇“雙型性分子”脂脂肪酸脂肪酸磷酸甘油酯極性頭部基團(tuán)（親水）非極性尾20

2.膽固醇

羥基為極性頭部，非極性的類固醇環(huán)和一個(gè)非極性的碳?xì)湮膊?。穩(wěn)定膜和調(diào)節(jié)膜的流動(dòng)性

2.膽固醇

羥基為極性頭部，非極性的類固醇213.糖脂

所有細(xì)胞中，糖脂均位于質(zhì)膜非胞質(zhì)面，糖基暴露于細(xì)胞表面，其作用可能作為某些大分子的受體，參與細(xì)胞識(shí)別及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。

3.糖脂

所有細(xì)胞中，糖脂均位于質(zhì)膜非胞質(zhì)面，糖基22

（二）膜蛋白

根據(jù)膜蛋白與脂雙層結(jié)合的不同方式，膜蛋白可分為兩種基本類型：

整合蛋白(integralprotein)

周邊蛋白(peripheralprotein)

（二）膜蛋白

根據(jù)膜蛋白與脂雙層結(jié)合的不同方式23

24

（三）膜糖類

在真核細(xì)胞中占細(xì)胞膜重量的2%～10%。它們大多是與蛋白質(zhì)或脂類分子以共價(jià)鍵結(jié)合形成糖蛋白或糖脂的形式，在細(xì)胞表面形成細(xì)胞外衣。（三）膜糖類

在真核細(xì)胞中占細(xì)胞25細(xì)胞內(nèi)膜糖類糖類+膜脂共價(jià)鍵糖脂糖類+膜蛋白糖蛋白共價(jià)鍵脂雙層膜蛋白細(xì)胞衣細(xì)胞內(nèi)膜糖類糖類+膜脂共價(jià)鍵糖脂糖類+膜蛋白糖蛋白共價(jià)26二、細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)模型細(xì)胞膜研究簡(jiǎn)史：1925年，Gorter和Grendel提出紅細(xì)胞膜由雙層磷脂分子組成。1935年，Danielli和Davson提出“片層結(jié)構(gòu)模型”。1959年，Robertson提出“單位膜模型”。

1972年，Singer和Nicolson提出“流動(dòng)鑲嵌模型”。

1975年，D.F.Wallach提出“晶格鑲嵌模型”。

1977年，JainMK和WhiteHB提出“板塊鑲嵌模型”。

1988年，Simon提出“脂筏模型”。二、細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)模型細(xì)胞膜研究簡(jiǎn)史：27（一）片層結(jié)構(gòu)模型(lamellastructuremodel)

細(xì)胞膜是由兩層磷脂分子構(gòu)成，內(nèi)外側(cè)表面還覆蓋著一層球形蛋白質(zhì)分子，形成蛋白質(zhì)-磷脂一蛋白質(zhì)三層夾板式結(jié)構(gòu)。（一）片層結(jié)構(gòu)模型(lamellastructurem28（二）單位膜模型（unitmembranemodel）

細(xì)胞膜都呈現(xiàn)清晰的兩暗夾一明的三層結(jié)構(gòu)。（二）單位膜模型（unitmembranemodel）29

（三）流動(dòng)鑲嵌模型（fluidmosaicmode）

流動(dòng)的脂類雙分子層構(gòu)成了細(xì)胞膜的連續(xù)主體，蛋白質(zhì)分子無(wú)規(guī)則地分散在脂類的海洋中。強(qiáng)調(diào)了膜的流動(dòng)性及不對(duì)稱性，較好解釋了生物膜的功能特點(diǎn)。（三）流動(dòng)鑲嵌模型（fluidmosaic30

（四）脂筏模型（lipidraftmodel）

生物膜上膽固醇和鞘磷脂富集而形成有序脂相，如同脂筏一樣載著各種蛋白，是一種動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)。

（四）脂筏模型（lipidraftmodel）31第二章生命的細(xì)胞基礎(chǔ)課件32三、細(xì)胞膜的特性

膜的不對(duì)稱性膜的流動(dòng)性生物膜具有兩個(gè)明顯的特性三、細(xì)胞膜的特性

膜的不對(duì)稱性膜的流動(dòng)性生物膜具有兩個(gè)明顯33

（一）細(xì)胞膜的不對(duì)稱性

1.膜脂分布的不對(duì)稱性

2.膜蛋白分布的不對(duì)稱性（一）細(xì)胞膜的不對(duì)稱性

1.膜脂分布34脂質(zhì)雙分子層中，各層所含的磷脂種類有明顯不同。細(xì)胞膜非胞質(zhì)側(cè)：頭部含有膽堿的磷脂分子（磷脂酰膽堿.鞘磷脂）。胞質(zhì)側(cè)：末端含有氨基的磷脂分子（磷脂酰乙醇胺和磷脂酰絲氨酸）。1、膜脂的不對(duì)稱性脂質(zhì)雙分子層中，各層所含的磷脂種類有明顯不同。細(xì)胞膜非胞質(zhì)側(cè)35第一.膜蛋白分布是絕對(duì)不對(duì)稱的．各種膜蛋白在質(zhì)膜中都有一定的位置。第二.糖蛋白上的低聚糖殘基均位于膜的非胞質(zhì)側(cè)。第三.膜蛋白顆粒在內(nèi)外兩層中分布的不對(duì)稱。2、膜蛋白的不對(duì)稱性第一.膜蛋白分布是絕對(duì)不對(duì)稱的．各種膜蛋白在質(zhì)膜中都有一定的36膜糖類分布在細(xì)胞膜的外表面膜糖類分布在細(xì)胞膜的外表面37糖脂（鏈）糖蛋白整個(gè)蛋白糖細(xì)胞外液細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞骨架收縮器外周蛋白膽固醇糖脂（鏈）糖蛋白整個(gè)蛋白糖細(xì)胞外液細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞骨架收縮器外周蛋38(1)側(cè)向擴(kuò)散運(yùn)動(dòng):相鄰分子互換位置速率達(dá)107次/秒,一個(gè)脂質(zhì)分子移動(dòng)距離達(dá)104nm/20秒。（2）翻轉(zhuǎn)（3）旋轉(zhuǎn)（4）伸縮和振蕩運(yùn)動(dòng)1．膜脂分子的運(yùn)動(dòng)（二）細(xì)胞膜的流動(dòng)性生物膜是一種動(dòng)態(tài)的結(jié)構(gòu)，具有膜脂的流動(dòng)性（fluidity）和膜蛋白的運(yùn)動(dòng)性（mobi1ity）。(1)側(cè)向擴(kuò)散運(yùn)動(dòng):相鄰分子互換位置速率達(dá)107次/391970年，Edidin等人運(yùn)用細(xì)胞融合技術(shù)和熒光免疫技術(shù)，證實(shí)了膜蛋白的流動(dòng)性。2．膜蛋白的運(yùn)動(dòng)性有橫向擴(kuò)散和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)兩種運(yùn)動(dòng)方式（1）橫向擴(kuò)散（2）旋轉(zhuǎn)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)1970年，Edidin等人運(yùn)用細(xì)胞融合技術(shù)和熒光免疫技術(shù)，40小鼠細(xì)胞標(biāo)記人膜蛋白抗體+人膜蛋白（抗原）異核細(xì)胞抗小鼠膜蛋白抗體+熒光素B抗人膜蛋白抗體+熒光素A標(biāo)記小鼠膜蛋白抗體+小鼠膜蛋白（抗原）人細(xì)胞孵育（370C,40分鐘）誘導(dǎo)融合膜蛋白(抗原）小鼠細(xì)胞標(biāo)記人膜蛋白抗體+人膜蛋白（抗原）異核細(xì)胞抗小鼠膜蛋41四.膜功能

(一)界膜和細(xì)胞區(qū)域化細(xì)胞區(qū)域化在細(xì)胞質(zhì)中劃分了許多以膜包被的特定功能的區(qū)室,即細(xì)胞區(qū)域化。四.膜功能(一)界膜和細(xì)胞區(qū)域化細(xì)胞區(qū)域化在細(xì)胞質(zhì)中劃分了42(二)調(diào)節(jié)運(yùn)輸某些物質(zhì)可以“自由通透”某些物質(zhì)出入細(xì)胞的障礙(二)調(diào)節(jié)運(yùn)輸某些物質(zhì)可以“自由通透”43第三節(jié)細(xì)胞膜與細(xì)胞內(nèi)外物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)

同細(xì)胞膜有關(guān)的物質(zhì)運(yùn)輸活動(dòng)有兩種形式：

1.小分子和離子的穿膜運(yùn)輸，它又分為被動(dòng)運(yùn)輸和主動(dòng)運(yùn)輸；

2.大分子和顆粒物質(zhì)的膜泡運(yùn)輸，它又分為胞吞作用和胞吐作用。第三節(jié)細(xì)胞膜與細(xì)胞內(nèi)外物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)同細(xì)胞膜有關(guān)44

一、小分子物質(zhì)的穿膜運(yùn)輸

（一）被動(dòng)運(yùn)輸（passivetransport）是指物質(zhì)順濃度梯度，由濃度高的一側(cè)通過膜運(yùn)輸?shù)綕舛鹊偷囊粋?cè)的穿膜擴(kuò)散，轉(zhuǎn)運(yùn)的動(dòng)力來(lái)自物質(zhì)的濃度梯度，不需要消耗細(xì)胞的代謝能量。被動(dòng)運(yùn)輸簡(jiǎn)單擴(kuò)散離子通道擴(kuò)散易化擴(kuò)散一、小分子物質(zhì)的穿膜運(yùn)輸451.簡(jiǎn)單擴(kuò)散（simplediffusion）

一些物質(zhì)不需要膜蛋白的幫助，能順濃度梯度自由擴(kuò)散，通過膜的脂雙層，如苯、醇、類固醇類激素以及O2、N2等就是通過這種方式。1.簡(jiǎn)單擴(kuò)散（simplediffusion46高濃度低濃度電化學(xué)梯度高濃度低濃度電化學(xué)梯度472.離子通道擴(kuò)散（channel-mediateddiffusion）

膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（transportprotein）：是指細(xì)胞膜上負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)運(yùn)不能通過單純擴(kuò)散穿膜的物質(zhì)的蛋白質(zhì)。如負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)運(yùn)各種離子、葡萄糖、氨基酸及各種代謝產(chǎn)物的載體蛋白和通道蛋白。

2.離子通道擴(kuò)散（channel-mediated48通道蛋白形成一種水溶性通道，當(dāng)通道開放時(shí)特定的溶質(zhì)(一般是無(wú)機(jī)離子)可經(jīng)過通道穿越細(xì)胞膜。

載體蛋白與特定的溶質(zhì)結(jié)合，改變構(gòu)象使溶質(zhì)穿越細(xì)胞膜。膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白主要有兩類：

載體蛋白既可介導(dǎo)被動(dòng)運(yùn)輸(易化擴(kuò)散)，也可介導(dǎo)逆電化學(xué)梯度的主動(dòng)運(yùn)輸；而通道蛋白只能介導(dǎo)順電化學(xué)梯度的被動(dòng)運(yùn)輸。載體蛋白：通道蛋白：通道蛋白形成一種水溶性通道，當(dāng)通道開放時(shí)特定的溶質(zhì)(一般是無(wú)49高濃度低濃度通道蛋白通道蛋白高濃度低濃度通道蛋白通道蛋白50

閘門通道（gatedchannel）這類轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白或蛋白復(fù)合物所形成的孔道與上述的通道蛋白所形成的孔道不同，它具有“閘門”的作用。閘門不是連續(xù)開放，而是瞬時(shí)開放，在對(duì)特定的刺激發(fā)生反應(yīng)的瞬時(shí)打開，其他時(shí)間是關(guān)閉的。（1）配體閘門通道：當(dāng)配體與細(xì)胞表面受體結(jié)合時(shí)，引起閘門開啟。（2）電壓閘門通道：膜電位變化（去極化）引起閘門開啟。閘門通道（gatedchannel）這類轉(zhuǎn)運(yùn)51閘門通道示意圖

閘門通道示意圖52物質(zhì)順濃度梯度經(jīng)過通道蛋白擴(kuò)散到細(xì)胞膜的另一側(cè)。通道蛋白配體高濃度低濃度物質(zhì)順濃度梯度經(jīng)過通道蛋白擴(kuò)散到細(xì)胞膜的另一側(cè)。通道蛋白配體533.易化擴(kuò)散（facilitateddiffusion）

借助于載體蛋白順濃度梯度的物質(zhì)運(yùn)輸方式叫易化擴(kuò)散。一些非脂溶性或親水性的物質(zhì)，如糖、氨基酸、核苷酸和金屬離子等。

轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)時(shí)膜載體蛋白的構(gòu)象變化3.易化擴(kuò)散（facilitateddiffusion54可運(yùn)輸一些親水性物質(zhì)和無(wú)機(jī)離子等。載體蛋白高濃度低濃度可運(yùn)輸一些親水性物質(zhì)和無(wú)機(jī)離子等。載體蛋白高濃度低濃度55載體擴(kuò)散的特點(diǎn)：（1）載體蛋白具有高度的特異性。（2）通過載體易位機(jī)制轉(zhuǎn)運(yùn)。（3）載體蛋白的飽和性。載體擴(kuò)散的特點(diǎn)：（1）載體蛋白具有高度的特異性。56Km轉(zhuǎn)運(yùn)分子濃度→載體介導(dǎo)的易化擴(kuò)散簡(jiǎn)單擴(kuò)散轉(zhuǎn)運(yùn)速率Vmax1/2Vmax

當(dāng)所有的結(jié)合部位均被溶質(zhì)分子占據(jù)。這時(shí)的轉(zhuǎn)運(yùn)速率達(dá)到最大值(Vmax)。而每種載體蛋白對(duì)它所結(jié)合的溶質(zhì)都有一定的結(jié)合常數(shù)(Km)，這相當(dāng)于轉(zhuǎn)運(yùn)率達(dá)到最大值的1／2時(shí)溶質(zhì)的濃度。

Km轉(zhuǎn)運(yùn)分子濃度→載體介導(dǎo)的易化擴(kuò)散簡(jiǎn)單擴(kuò)散轉(zhuǎn)運(yùn)571.離子泵具有載體和酶的雙重作用，具有專一性，如鈉鉀泵、鈣泵、質(zhì)子泵等。

鈉鉀泵：具有載體和酶的活性。由大小兩個(gè)亞基組成，大亞基為跨膜的脂蛋白，是該酶的催化部分，其細(xì)胞內(nèi)端有3個(gè)Na＋和1個(gè)ATP結(jié)合部位，外端有2個(gè)K＋和1個(gè)哇巴因結(jié)合部位，通過反復(fù)磷酸化和去磷酸化進(jìn)行活動(dòng)。

（二）主動(dòng)運(yùn)輸（activetransport）指物質(zhì)從低濃度一側(cè)向高濃度一側(cè)的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)，即逆濃度梯度方向的運(yùn)輸，這種運(yùn)輸既需要細(xì)胞膜上的載體蛋白參與，也需要消耗細(xì)胞的代謝能。（二）主動(dòng)運(yùn)輸（activetransport58細(xì)胞質(zhì)Na+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+小亞基大亞基大亞基ATPADP+Pi鉀濃度梯度[30倍]鈉濃度梯度[13倍]小亞基大亞基大亞基小亞基大亞基大亞基Pi鈉結(jié)合部位鉀結(jié)合部位Na+Na+Na+Na+K+Na++Mg+PiPiK+K+K+大亞基小亞基大亞基大亞基小亞基大亞基大亞基細(xì)胞質(zhì)Na+Na+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K59細(xì)胞質(zhì)Na+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+小亞基大亞基大亞基ATPADP+Pi鉀濃度梯度[30倍]鈉濃度梯度[13倍]小亞基大亞基大亞基小亞基大亞基大亞基Pi鈉結(jié)合部位鉀結(jié)合部位Na+Na+Na+Na+K+Mg+PiPiK+K+K+大亞基小亞基大亞基大亞基小亞基大亞基大亞基細(xì)胞質(zhì)Na+Na+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K60第二章生命的細(xì)胞基礎(chǔ)課件61

鈉鉀泵工作原理鈉鉀泵工作原理622.離子梯度驅(qū)動(dòng)的主動(dòng)運(yùn)輸——伴隨運(yùn)輸

伴隨運(yùn)輸是與離子梯度相偶聯(lián)的主動(dòng)運(yùn)輸過程，具體地講，這種過程是由膜上的Na+-K+泵和特異性的載體蛋白共同協(xié)作完成的。根據(jù)溶質(zhì)運(yùn)輸方向與離子順電化學(xué)梯度轉(zhuǎn)移方向的關(guān)系，分為同向運(yùn)輸與逆向運(yùn)輸。2.離子梯度驅(qū)動(dòng)的主動(dòng)運(yùn)輸——伴隨運(yùn)輸伴隨運(yùn)輸是63離子梯度驅(qū)動(dòng)的主動(dòng)運(yùn)輸離子梯度驅(qū)動(dòng)的主動(dòng)運(yùn)輸64小腸上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)葡萄糖入血小腸上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)葡萄糖入血65

上述各種“主動(dòng)運(yùn)輸”方式的特點(diǎn)是：①主動(dòng)運(yùn)輸為小分子物質(zhì)逆濃度或電化學(xué)梯度跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)；②需要消耗量，可直接利用水解ATP或來(lái)自離子電化學(xué)梯度提供能量；③需要膜上特異性載體介導(dǎo)，這些載體蛋白不僅具有結(jié)構(gòu)上的特異性(特異的結(jié)合位點(diǎn))，而且具有結(jié)構(gòu)上的可變性(構(gòu)象變化影響親和力的改變)。上述各種“主動(dòng)運(yùn)輸”方式的特點(diǎn)是：66

二、大分子和顆粒物質(zhì)的膜泡運(yùn)輸

膜泡運(yùn)輸（membrane-vesicletransport）：大分子和顆粒物質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)的轉(zhuǎn)運(yùn)是由膜包圍形成小泡進(jìn)行運(yùn)輸。

膜泡運(yùn)輸特點(diǎn)：①伴隨著膜的運(yùn)動(dòng)，主要是膜本身結(jié)構(gòu)的融合、重組和移位。②與主動(dòng)運(yùn)輸一樣，也需要能量的供應(yīng)。膜泡運(yùn)輸又分為胞吞作用和胞吐作用。二、大分子和顆粒物質(zhì)的膜泡運(yùn)輸膜泡運(yùn)輸（membra67

當(dāng)被攝入物質(zhì)附著于細(xì)胞表面，膜表面發(fā)生內(nèi)陷，由細(xì)胞膜把環(huán)境中的大分子和顆粒物質(zhì)包圍成小泡，脫離細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的轉(zhuǎn)運(yùn)過程。根據(jù)吞入物質(zhì)的狀態(tài)、大小及特異程度不同而分為吞噬作用、胞飲作用和受體介導(dǎo)的胞吞作用三種方式。

（一）胞吞作用（endocytosis）當(dāng)被攝入物質(zhì)附著于細(xì)胞表面，膜表面發(fā)生內(nèi)陷，由細(xì)68

1．吞噬作用（phagocytosis）

細(xì)菌或細(xì)胞碎片等物質(zhì)吸附在細(xì)胞表面，吸附區(qū)域的細(xì)胞膜向內(nèi)凹陷形成囊泡，囊泡從膜上分離下來(lái)，進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)的過程。在原生動(dòng)物中，吞噬作用是獲取營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的重要方式；在哺乳動(dòng)物中，主要是消滅異物，在機(jī)體防衛(wèi)系統(tǒng)中起重要作用。1．吞噬作用（phagocytosis）細(xì)692.胞飲作用（pinocytosis）

細(xì)胞膜內(nèi)陷，非特異性攝入溶質(zhì)和液體的過程，形成的小囊泡稱為胞飲體（pinosome）或胞飲小泡（pinocyticvesicle）。常見于巨噬細(xì)胞、白細(xì)胞、小腸上皮細(xì)胞、毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞等。2.胞飲作用（pinocytosis）細(xì)胞膜70胞吐作用吞噬作用吞噬體phagosome胞飲作用吞飲體pinosome胞吐作用吞噬作用吞噬體phagosome胞飲作用吞飲體pin715m吞噬性白血細(xì)胞酵母細(xì)胞5m吞噬性白血細(xì)胞酵母細(xì)胞723.受體介導(dǎo)的胞吞作用（receptormediatedendocytosis）

細(xì)胞通過受體的介導(dǎo)攝取細(xì)胞外特異性蛋白質(zhì)或其他化合物的過程。為細(xì)胞提供了高效、選擇性地?cái)z取細(xì)胞外大分子物質(zhì)的方式。具有選擇性和高效性的特點(diǎn)。3.受體介導(dǎo)的胞吞作用（receptormedi73細(xì)胞質(zhì)LDL顆粒LDL受體有被小窩有被小泡無(wú)被小泡胞內(nèi)體受體與大分子顆粒分開胞內(nèi)體部分胞內(nèi)體部分

初級(jí)溶酶體吞噬溶酶體受體再循環(huán)細(xì)胞質(zhì)LDL顆粒LDL受體有被小窩有被小泡無(wú)被小泡胞內(nèi)體受體74

（二）胞吐作用（exocytsis）

細(xì)胞內(nèi)合成的物質(zhì)通過膜泡轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞膜，與質(zhì)膜融合后，將物質(zhì)排出細(xì)胞外的過程。細(xì)胞分泌產(chǎn)生的激素、酶類及未消化的殘?jiān)任镔|(zhì)運(yùn)出細(xì)胞的重要方式，可分為連續(xù)分泌和調(diào)節(jié)分泌兩類。（二）胞吐作用（exocytsis）75第四節(jié)細(xì)胞膜異常與疾病一、載體蛋白異常與疾病1、胱氨酸尿癥是一種遺傳性膜轉(zhuǎn)運(yùn)異常疾病，是由病人腎小管上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)胱氨酸及二氨基氨基酸(賴氨酸、精氨酸及鳥氨酸)的載體蛋白缺陷引起的疾病。

第四節(jié)細(xì)胞膜異常與疾病一、載體蛋白異常與疾病76

病人腎小管上皮細(xì)胞的胱氨酸載體蛋白異常對(duì)腎小球?yàn)V出的原尿中四種氨基酸重吸收發(fā)生障礙，尿中四種氨基酸排出過量形成尿路結(jié)石，引起腎損傷。病人腎小管上皮細(xì)胞的胱氨酸載體蛋白異常對(duì)腎小球?yàn)V出的原尿中77二、離子通道異常與疾病囊性纖維化(cysticfibrosis，CF）是白種人中最常見的致死性常染色體隱性遺傳病。由于大量黏液阻塞全身外分泌腺所致慢性阻塞性肺疾病和胰腺功能不全，CF臨床主要表現(xiàn)為慢性咳嗽、大量黏痰及反復(fù)發(fā)作的難治性肺部感染、長(zhǎng)期慢性腹瀉、吸收不良綜合征、生長(zhǎng)發(fā)育遲緩等。二、離子通道異常與疾病78

CF患者的質(zhì)膜上完全缺失囊性纖維跨膜轉(zhuǎn)導(dǎo)調(diào)節(jié)子（CFTR）離子通道，導(dǎo)致細(xì)胞向外轉(zhuǎn)運(yùn)C1-減少．Cl-和水將不能進(jìn)入呼吸道分泌的黏液中去，分泌的黏液水化不足黏度增大，造成纖毛擺動(dòng)困難，不能向外排除分泌物而易于引發(fā)細(xì)菌感染。

CF患者的質(zhì)膜上完全缺失囊性纖維跨膜轉(zhuǎn)導(dǎo)調(diào)節(jié)子（C79三、膜受體異常與疾病1、家族性高膽固醇血癥

是一種常染色體顯性遺傳病，LDL受體缺乏或受體結(jié)構(gòu)異常，重型純合子病人常在20歲前后出現(xiàn)動(dòng)脈硬化，死于冠心病。

三、膜受體異常與疾病80第二章生命的細(xì)胞基礎(chǔ)課件81第二章生命的細(xì)胞基礎(chǔ)課件822、重癥肌無(wú)力

是一種自身免疫性疾病，也是一種受體異常的疾病?；颊卟⒉蝗鄙貼型乙酰膽堿受體(N-Ach)，但是產(chǎn)生了抗N-Ach的抗體。此抗體與神經(jīng)一肌接頭處突觸后膜上的受體結(jié)合，使乙酰膽堿不能與受體結(jié)合，從而封閉了乙酰膽堿的作用，引起重癥肌無(wú)力癥。2、重癥肌無(wú)力83第二章生命的細(xì)胞基礎(chǔ)課件84第二章生命的細(xì)胞基礎(chǔ)第二章生命的細(xì)胞基礎(chǔ)85第一節(jié)細(xì)胞的基本概念

第一節(jié)細(xì)胞的基本概念

86一、細(xì)胞的大小、形態(tài)和數(shù)量生命的基本單位——細(xì)胞細(xì)胞大小人類卵細(xì)胞100m人類肝細(xì)胞18～20m人類小淋巴細(xì)胞4～5m鴕鳥卵細(xì)胞12cm支原體0.1m人和動(dòng)物的細(xì)胞直徑一般在10～100m之間。人體內(nèi)最大的細(xì)胞是卵細(xì)胞，直徑約100m，最小的細(xì)胞直徑只有4～5m。一、細(xì)胞的大小、形態(tài)和數(shù)量生命的基本單位——細(xì)胞細(xì)87一、細(xì)胞的大小、形態(tài)和數(shù)量生命的基本單位——細(xì)胞細(xì)胞的形態(tài)多種多樣，大小也不一致，這是與細(xì)胞功能相適應(yīng)的。凡是游離的細(xì)胞大多數(shù)呈球形或橢圓形。一、細(xì)胞的大小、形態(tài)和數(shù)量生命的基本單位——細(xì)胞88二、細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)光鏡下結(jié)構(gòu)細(xì)胞膜細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞核電鏡下結(jié)構(gòu)膜相結(jié)構(gòu)非膜相結(jié)構(gòu)細(xì)胞膜內(nèi)質(zhì)網(wǎng)高爾基復(fù)合體線粒體溶酶體過氧化氫體核膜核糖體中心粒微管微絲中等纖維細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)核仁染色質(zhì)核基質(zhì)二、細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)光鏡下結(jié)構(gòu)細(xì)胞膜細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞核電鏡下結(jié)構(gòu)膜相89細(xì)胞膜細(xì)胞質(zhì)由膜相結(jié)構(gòu)組成的細(xì)胞器的膜與質(zhì)膜在化學(xué)組成、分子結(jié)構(gòu)和功能活動(dòng)方面具有很多共性，因而把質(zhì)膜和細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)總稱為生物膜。(biomembrane)。電子顯微鏡下，生物膜呈“兩暗一明”的鐵軌樣形態(tài)，又被稱為單位膜(unitmembrane)。細(xì)胞膜細(xì)胞質(zhì)由膜相結(jié)構(gòu)組成的細(xì)胞器的膜與質(zhì)膜在化學(xué)組成、分子90第二章生命的細(xì)胞基礎(chǔ)課件91過氧化物酶體線粒體核膜以及各種小泡細(xì)胞膜內(nèi)質(zhì)網(wǎng)高爾基復(fù)合體溶酶體膜相結(jié)構(gòu)過氧化物酶體細(xì)胞膜膜相結(jié)構(gòu)92非膜相結(jié)構(gòu)染色體核糖體染色質(zhì)中間纖維中心粒微絲，微管非膜相結(jié)構(gòu)染色體核糖體染色質(zhì)中間纖維中心粒微絲，微管93生命的基本單位——細(xì)胞三、原核細(xì)胞與真核細(xì)胞原核細(xì)胞生命的基本單位——細(xì)胞三、原核細(xì)胞與真核細(xì)胞原核細(xì)胞94生命的基本單位——細(xì)胞三、原核細(xì)胞與真核細(xì)胞真核細(xì)胞生命的基本單位——細(xì)胞三、原核細(xì)胞與真核細(xì)胞真核細(xì)胞95原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的主要區(qū)別特征原核細(xì)胞真核細(xì)胞細(xì)胞大小較小，1～10m較大，10～100m細(xì)胞壁肽聚糖纖維素（植物細(xì)胞）細(xì)胞質(zhì)僅有核糖體，無(wú)胞質(zhì)環(huán)流各種細(xì)胞器，存在胞質(zhì)環(huán)流核糖體70S（50S＋30S）80S（60S＋40S）細(xì)胞骨架無(wú)有內(nèi)膜系統(tǒng)無(wú)有細(xì)胞核擬核（無(wú)核膜、核仁）有核膜、核仁染色體單組多組細(xì)胞分裂無(wú)絲分裂有絲分裂、減數(shù)分裂生命的基本單位——細(xì)胞原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的主要區(qū)別特征原核細(xì)胞真核細(xì)胞細(xì)胞大小96第二節(jié)細(xì)胞膜及其表面第二節(jié)細(xì)胞膜及其表面97構(gòu)成細(xì)胞的三大要素細(xì)胞膜（質(zhì)膜）一套遺傳信息一套完整的代謝系統(tǒng)細(xì)胞構(gòu)成細(xì)胞的三大要素細(xì)胞膜（質(zhì)膜）一套遺傳信息一套完整的代謝系98一細(xì)胞膜的化學(xué)組成成分含量脂類30%-60%蛋白質(zhì)20%-70%糖類2%-10%其他水，無(wú)機(jī)鹽，金屬離子等一細(xì)胞膜的化學(xué)組成成分含量脂類30%-60%蛋白質(zhì)20%-99

（一）膜脂(membranelipid)

是細(xì)胞膜的基本組成成分，構(gòu)成細(xì)胞膜的基本骨架。

主要有三種類型：磷脂（phospholipid）

膽固醇（cholesterol）

糖脂（glycolipid）

（一）膜脂(membranelipid)主要有三100第二章生命的細(xì)胞基礎(chǔ)課件101

磷脂酰膽堿(卵磷脂)磷脂酰絲氨酸磷脂酰乙醇胺（腦磷脂)

1.磷脂磷脂分子：均含有極性基團(tuán)、磷酸基團(tuán)和非極性基團(tuán)，形成親水頭部和疏水尾部，稱為雙親分子。甘油磷酸脂鞘磷脂磷脂酰肌醇磷脂酰膽堿(卵磷脂)1.磷脂甘油磷酸102CH3POCH2CH2NCH—CH—CH2OOCOOCOO脂肪酸脂肪酸CH3CH3磷脂酰膽堿（卵磷脂）OCH—CH—CH2OC磷脂酰乙醇胺（腦磷脂）POCH2CH2NH2OOCOOO脂肪酸脂肪酸OPOCH2H—C—COOHNH2OCOCH—CH—CH2OOCOO脂肪酸脂肪酸磷脂酰絲氨酸OCH3POCH2CH2NCH—CH—CH2OOCOOCOO103脂肪酸脂肪酸脂肪酸磷酸甘油酯極性頭部基團(tuán)（親水）非極性尾部基團(tuán)（疏水）CH—CH—CH2OOP—OOOON︳COCO甘油磷酸磷酸化醇“雙型性分子”脂脂肪酸脂肪酸磷酸甘油酯極性頭部基團(tuán)（親水）非極性尾104

2.膽固醇

羥基為極性頭部，非極性的類固醇環(huán)和一個(gè)非極性的碳?xì)湮膊俊７€(wěn)定膜和調(diào)節(jié)膜的流動(dòng)性

2.膽固醇

羥基為極性頭部，非極性的類固醇1053.糖脂

所有細(xì)胞中，糖脂均位于質(zhì)膜非胞質(zhì)面，糖基暴露于細(xì)胞表面，其作用可能作為某些大分子的受體，參與細(xì)胞識(shí)別及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。

3.糖脂

所有細(xì)胞中，糖脂均位于質(zhì)膜非胞質(zhì)面，糖基106

（二）膜蛋白

根據(jù)膜蛋白與脂雙層結(jié)合的不同方式，膜蛋白可分為兩種基本類型：

整合蛋白(integralprotein)

周邊蛋白(peripheralprotein)

（二）膜蛋白

根據(jù)膜蛋白與脂雙層結(jié)合的不同方式107

108

（三）膜糖類

在真核細(xì)胞中占細(xì)胞膜重量的2%～10%。它們大多是與蛋白質(zhì)或脂類分子以共價(jià)鍵結(jié)合形成糖蛋白或糖脂的形式，在細(xì)胞表面形成細(xì)胞外衣。（三）膜糖類

在真核細(xì)胞中占細(xì)胞109細(xì)胞內(nèi)膜糖類糖類+膜脂共價(jià)鍵糖脂糖類+膜蛋白糖蛋白共價(jià)鍵脂雙層膜蛋白細(xì)胞衣細(xì)胞內(nèi)膜糖類糖類+膜脂共價(jià)鍵糖脂糖類+膜蛋白糖蛋白共價(jià)110二、細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)模型細(xì)胞膜研究簡(jiǎn)史：1925年，Gorter和Grendel提出紅細(xì)胞膜由雙層磷脂分子組成。1935年，Danielli和Davson提出“片層結(jié)構(gòu)模型”。1959年，Robertson提出“單位膜模型”。

1972年，Singer和Nicolson提出“流動(dòng)鑲嵌模型”。

1975年，D.F.Wallach提出“晶格鑲嵌模型”。

1977年，JainMK和WhiteHB提出“板塊鑲嵌模型”。

1988年，Simon提出“脂筏模型”。二、細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)模型細(xì)胞膜研究簡(jiǎn)史：111（一）片層結(jié)構(gòu)模型(lamellastructuremodel)

細(xì)胞膜是由兩層磷脂分子構(gòu)成，內(nèi)外側(cè)表面還覆蓋著一層球形蛋白質(zhì)分子，形成蛋白質(zhì)-磷脂一蛋白質(zhì)三層夾板式結(jié)構(gòu)。（一）片層結(jié)構(gòu)模型(lamellastructurem112（二）單位膜模型（unitmembranemodel）

細(xì)胞膜都呈現(xiàn)清晰的兩暗夾一明的三層結(jié)構(gòu)。（二）單位膜模型（unitmembranemodel）113

（三）流動(dòng)鑲嵌模型（fluidmosaicmode）

流動(dòng)的脂類雙分子層構(gòu)成了細(xì)胞膜的連續(xù)主體，蛋白質(zhì)分子無(wú)規(guī)則地分散在脂類的海洋中。強(qiáng)調(diào)了膜的流動(dòng)性及不對(duì)稱性，較好解釋了生物膜的功能特點(diǎn)。（三）流動(dòng)鑲嵌模型（fluidmosaic114

（四）脂筏模型（lipidraftmodel）

生物膜上膽固醇和鞘磷脂富集而形成有序脂相，如同脂筏一樣載著各種蛋白，是一種動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)。

（四）脂筏模型（lipidraftmodel）115第二章生命的細(xì)胞基礎(chǔ)課件116三、細(xì)胞膜的特性

膜的不對(duì)稱性膜的流動(dòng)性生物膜具有兩個(gè)明顯的特性三、細(xì)胞膜的特性

膜的不對(duì)稱性膜的流動(dòng)性生物膜具有兩個(gè)明顯117

（一）細(xì)胞膜的不對(duì)稱性

1.膜脂分布的不對(duì)稱性

2.膜蛋白分布的不對(duì)稱性（一）細(xì)胞膜的不對(duì)稱性

1.膜脂分布118脂質(zhì)雙分子層中，各層所含的磷脂種類有明顯不同。細(xì)胞膜非胞質(zhì)側(cè)：頭部含有膽堿的磷脂分子（磷脂酰膽堿.鞘磷脂）。胞質(zhì)側(cè)：末端含有氨基的磷脂分子（磷脂酰乙醇胺和磷脂酰絲氨酸）。1、膜脂的不對(duì)稱性脂質(zhì)雙分子層中，各層所含的磷脂種類有明顯不同。細(xì)胞膜非胞質(zhì)側(cè)119第一.膜蛋白分布是絕對(duì)不對(duì)稱的．各種膜蛋白在質(zhì)膜中都有一定的位置。第二.糖蛋白上的低聚糖殘基均位于膜的非胞質(zhì)側(cè)。第三.膜蛋白顆粒在內(nèi)外兩層中分布的不對(duì)稱。2、膜蛋白的不對(duì)稱性第一.膜蛋白分布是絕對(duì)不對(duì)稱的．各種膜蛋白在質(zhì)膜中都有一定的120膜糖類分布在細(xì)胞膜的外表面膜糖類分布在細(xì)胞膜的外表面121糖脂（鏈）糖蛋白整個(gè)蛋白糖細(xì)胞外液細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞骨架收縮器外周蛋白膽固醇糖脂（鏈）糖蛋白整個(gè)蛋白糖細(xì)胞外液細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞骨架收縮器外周蛋122(1)側(cè)向擴(kuò)散運(yùn)動(dòng):相鄰分子互換位置速率達(dá)107次/秒,一個(gè)脂質(zhì)分子移動(dòng)距離達(dá)104nm/20秒。（2）翻轉(zhuǎn)（3）旋轉(zhuǎn)（4）伸縮和振蕩運(yùn)動(dòng)1．膜脂分子的運(yùn)動(dòng)（二）細(xì)胞膜的流動(dòng)性生物膜是一種動(dòng)態(tài)的結(jié)構(gòu)，具有膜脂的流動(dòng)性（fluidity）和膜蛋白的運(yùn)動(dòng)性（mobi1ity）。(1)側(cè)向擴(kuò)散運(yùn)動(dòng):相鄰分子互換位置速率達(dá)107次/1231970年，Edidin等人運(yùn)用細(xì)胞融合技術(shù)和熒光免疫技術(shù)，證實(shí)了膜蛋白的流動(dòng)性。2．膜蛋白的運(yùn)動(dòng)性有橫向擴(kuò)散和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)兩種運(yùn)動(dòng)方式（1）橫向擴(kuò)散（2）旋轉(zhuǎn)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)1970年，Edidin等人運(yùn)用細(xì)胞融合技術(shù)和熒光免疫技術(shù)，124小鼠細(xì)胞標(biāo)記人膜蛋白抗體+人膜蛋白（抗原）異核細(xì)胞抗小鼠膜蛋白抗體+熒光素B抗人膜蛋白抗體+熒光素A標(biāo)記小鼠膜蛋白抗體+小鼠膜蛋白（抗原）人細(xì)胞孵育（370C,40分鐘）誘導(dǎo)融合膜蛋白(抗原）小鼠細(xì)胞標(biāo)記人膜蛋白抗體+人膜蛋白（抗原）異核細(xì)胞抗小鼠膜蛋125四.膜功能

(一)界膜和細(xì)胞區(qū)域化細(xì)胞區(qū)域化在細(xì)胞質(zhì)中劃分了許多以膜包被的特定功能的區(qū)室,即細(xì)胞區(qū)域化。四.膜功能(一)界膜和細(xì)胞區(qū)域化細(xì)胞區(qū)域化在細(xì)胞質(zhì)中劃分了126(二)調(diào)節(jié)運(yùn)輸某些物質(zhì)可以“自由通透”某些物質(zhì)出入細(xì)胞的障礙(二)調(diào)節(jié)運(yùn)輸某些物質(zhì)可以“自由通透”127第三節(jié)細(xì)胞膜與細(xì)胞內(nèi)外物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)

同細(xì)胞膜有關(guān)的物質(zhì)運(yùn)輸活動(dòng)有兩種形式：

1.小分子和離子的穿膜運(yùn)輸，它又分為被動(dòng)運(yùn)輸和主動(dòng)運(yùn)輸；

2.大分子和顆粒物質(zhì)的膜泡運(yùn)輸，它又分為胞吞作用和胞吐作用。第三節(jié)細(xì)胞膜與細(xì)胞內(nèi)外物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)同細(xì)胞膜有關(guān)128

一、小分子物質(zhì)的穿膜運(yùn)輸

（一）被動(dòng)運(yùn)輸（passivetransport）是指物質(zhì)順濃度梯度，由濃度高的一側(cè)通過膜運(yùn)輸?shù)綕舛鹊偷囊粋?cè)的穿膜擴(kuò)散，轉(zhuǎn)運(yùn)的動(dòng)力來(lái)自物質(zhì)的濃度梯度，不需要消耗細(xì)胞的代謝能量。被動(dòng)運(yùn)輸簡(jiǎn)單擴(kuò)散離子通道擴(kuò)散易化擴(kuò)散一、小分子物質(zhì)的穿膜運(yùn)輸1291.簡(jiǎn)單擴(kuò)散（simplediffusion）

一些物質(zhì)不需要膜蛋白的幫助，能順濃度梯度自由擴(kuò)散，通過膜的脂雙層，如苯、醇、類固醇類激素以及O2、N2等就是通過這種方式。1.簡(jiǎn)單擴(kuò)散（simplediffusion130高濃度低濃度電化學(xué)梯度高濃度低濃度電化學(xué)梯度1312.離子通道擴(kuò)散（channel-mediateddiffusion）

膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（transportprotein）：是指細(xì)胞膜上負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)運(yùn)不能通過單純擴(kuò)散穿膜的物質(zhì)的蛋白質(zhì)。如負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)運(yùn)各種離子、葡萄糖、氨基酸及各種代謝產(chǎn)物的載體蛋白和通道蛋白。

2.離子通道擴(kuò)散（channel-mediated132通道蛋白形成一種水溶性通道，當(dāng)通道開放時(shí)特定的溶質(zhì)(一般是無(wú)機(jī)離子)可經(jīng)過通道穿越細(xì)胞膜。

載體蛋白與特定的溶質(zhì)結(jié)合，改變構(gòu)象使溶質(zhì)穿越細(xì)胞膜。膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白主要有兩類：

載體蛋白既可介導(dǎo)被動(dòng)運(yùn)輸(易化擴(kuò)散)，也可介導(dǎo)逆電化學(xué)梯度的主動(dòng)運(yùn)輸；而通道蛋白只能介導(dǎo)順電化學(xué)梯度的被動(dòng)運(yùn)輸。載體蛋白：通道蛋白：通道蛋白形成一種水溶性通道，當(dāng)通道開放時(shí)特定的溶質(zhì)(一般是無(wú)133高濃度低濃度通道蛋白通道蛋白高濃度低濃度通道蛋白通道蛋白134

閘門通道（gatedchannel）這類轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白或蛋白復(fù)合物所形成的孔道與上述的通道蛋白所形成的孔道不同，它具有“閘門”的作用。閘門不是連續(xù)開放，而是瞬時(shí)開放，在對(duì)特定的刺激發(fā)生反應(yīng)的瞬時(shí)打開，其他時(shí)間是關(guān)閉的。（1）配體閘門通道：當(dāng)配體與細(xì)胞表面受體結(jié)合時(shí)，引起閘門開啟。（2）電壓閘門通道：膜電位變化（去極化）引起閘門開啟。閘門通道（gatedchannel）這類轉(zhuǎn)運(yùn)135閘門通道示意圖

閘門通道示意圖136物質(zhì)順濃度梯度經(jīng)過通道蛋白擴(kuò)散到細(xì)胞膜的另一側(cè)。通道蛋白配體高濃度低濃度物質(zhì)順濃度梯度經(jīng)過通道蛋白擴(kuò)散到細(xì)胞膜的另一側(cè)。通道蛋白配體1373.易化擴(kuò)散（facilitateddiffusion）

借助于載體蛋白順濃度梯度的物質(zhì)運(yùn)輸方式叫易化擴(kuò)散。一些非脂溶性或親水性的物質(zhì)，如糖、氨基酸、核苷酸和金屬離子等。

轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)時(shí)膜載體蛋白的構(gòu)象變化3.易化擴(kuò)散（facilitateddiffusion138可運(yùn)輸一些親水性物質(zhì)和無(wú)機(jī)離子等。載體蛋白高濃度低濃度可運(yùn)輸一些親水性物質(zhì)和無(wú)機(jī)離子等。載體蛋白高濃度低濃度139載體擴(kuò)散的特點(diǎn)：（1）載體蛋白具有高度的特異性。（2）通過載體易位機(jī)制轉(zhuǎn)運(yùn)。（3）載體蛋白的飽和性。載體擴(kuò)散的特點(diǎn)：（1）載體蛋白具有高度的特異性。140Km轉(zhuǎn)運(yùn)分子濃度→載體介導(dǎo)的易化擴(kuò)散簡(jiǎn)單擴(kuò)散轉(zhuǎn)運(yùn)速率Vmax1/2Vmax

當(dāng)所有的結(jié)合部位均被溶質(zhì)分子占據(jù)。這時(shí)的轉(zhuǎn)運(yùn)速率達(dá)到最大值(Vmax)。而每種載體蛋白對(duì)它所結(jié)合的溶質(zhì)都有一定的結(jié)合常數(shù)(Km)，這相當(dāng)于轉(zhuǎn)運(yùn)率達(dá)到最大值的1／2時(shí)溶質(zhì)的濃度。

Km轉(zhuǎn)運(yùn)分子濃度→載體介導(dǎo)的易化擴(kuò)散簡(jiǎn)單擴(kuò)散轉(zhuǎn)運(yùn)1411.離子泵具有載體和酶的雙重作用，具有專一性，如鈉鉀泵、鈣泵、質(zhì)子泵等。

鈉鉀泵：具有載體和酶的活性。由大小兩個(gè)亞基組成，大亞基為跨膜的脂蛋白，是該酶的催化部分，其細(xì)胞內(nèi)端有3個(gè)Na＋和1個(gè)ATP結(jié)合部位，外端有2個(gè)K＋和1個(gè)哇巴因結(jié)合部位，通過反復(fù)磷酸化和去磷酸化進(jìn)行活動(dòng)。

（二）主動(dòng)運(yùn)輸（activetransport）指物質(zhì)從低濃度一側(cè)向高濃度一側(cè)的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)，即逆濃度梯度方向的運(yùn)輸，這種運(yùn)輸既需要細(xì)胞膜上的載體蛋白參與，也需要消耗細(xì)胞的代謝能。（二）主動(dòng)運(yùn)輸（activetransport142細(xì)胞質(zhì)Na+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+小亞基大亞基大亞基ATPADP+Pi鉀濃度梯度[30倍]鈉濃度梯度[13倍]小亞基大亞基大亞基小亞基大亞基大亞基Pi鈉結(jié)合部位鉀結(jié)合部位Na+Na+Na+Na+K+Na++Mg+PiPiK+K+K+大亞基小亞基大亞基大亞基小亞基大亞基大亞基細(xì)胞質(zhì)Na+Na+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K143細(xì)胞質(zhì)Na+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+小亞基大亞基大亞基ATPADP+Pi鉀濃度梯度[30倍]鈉濃度梯度[13倍]小亞基大亞基大亞基小亞基大亞基大亞基Pi鈉結(jié)合部位鉀結(jié)合部位Na+Na+Na+Na+K+Mg+PiPiK+K+K+大亞基小亞基大亞基大亞基小亞基大亞基大亞基細(xì)胞質(zhì)Na+Na+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K144第二章生命的細(xì)胞基礎(chǔ)課件145

鈉鉀泵工作原理鈉鉀泵工作原理1462.離子梯度驅(qū)動(dòng)的主動(dòng)運(yùn)輸——伴隨運(yùn)輸

伴隨運(yùn)輸是與離子梯度相偶聯(lián)的主動(dòng)運(yùn)輸過程，具體地講，這種過程是由膜上的Na+-K+泵和特異性的載體蛋白共同協(xié)作完成的。根據(jù)溶質(zhì)運(yùn)輸方向與離子順電化學(xué)梯度轉(zhuǎn)移方向的關(guān)系，分為同向運(yùn)輸與逆向運(yùn)輸。2.離子梯度驅(qū)動(dòng)的主動(dòng)運(yùn)輸——伴隨運(yùn)輸伴隨運(yùn)輸是147離子梯度驅(qū)動(dòng)的主動(dòng)運(yùn)輸離子梯度驅(qū)動(dòng)的主動(dòng)運(yùn)輸148小腸上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)葡萄糖入血小腸上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)葡萄糖入血149

上述各種“主動(dòng)運(yùn)輸”方式的特點(diǎn)是：①主動(dòng)運(yùn)輸為小分子物質(zhì)逆濃度或電化學(xué)梯度跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)；②需要消耗量，可直接利用水解ATP或來(lái)自離子電化學(xué)梯度提供能量；③需要膜上特異性載體介導(dǎo)，這些載體蛋白不僅具有結(jié)構(gòu)上的特異性(特異的結(jié)合位點(diǎn))，而且具有結(jié)構(gòu)上的可變性(構(gòu)象變化影響親和力的改變)。上述各種“主動(dòng)運(yùn)輸”方式的特點(diǎn)是：150

二、大分子和顆粒物質(zhì)的膜泡運(yùn)輸

膜泡運(yùn)輸（membrane-vesicletransport）：大分子和顆粒物質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)的轉(zhuǎn)運(yùn)是由膜包圍形成小泡進(jìn)行運(yùn)輸。

膜泡運(yùn)輸特點(diǎn)：①伴隨著膜的運(yùn)動(dòng)，主要是膜本身結(jié)構(gòu)的融合、重組和移位。②與主動(dòng)運(yùn)輸一樣，也需要能量的供應(yīng)。膜