細生-第4章第四章細胞膜和物質跨膜運輸

掌握小分子物質跨膜方式及特點，大分子和顆粒物質的胞吞和胞吐作用，受體細胞膜概細胞膜（cellmemberane)：是包圍在細胞外周的一層薄膜，又稱質膜（plasmamembrane).單位膜：“二暗一明”的膜式結構叫三層夾板式結構細胞內膜：細胞內除了細胞膜以外的細胞內所有膜性結構。生物膜：細胞膜和細胞內膜的統(tǒng)稱。細胞膜的維持細胞的形態(tài)、內環(huán)境穩(wěn)定、物 、能量轉換、信息傳遞、免疫、等三、細胞膜的分子結構模細胞膜的化學組成主要是脂類、蛋白質和糖類 脂類 約化 蛋白質：約組 糖類 （一）膜脂——細胞膜的基本組甘油磷脂的化學結甘磷脂酰膽油磷脂酰乙醇磷脂磷脂酰絲氨非極性尾部為順式，在烴鏈中產(chǎn)生30o彎曲。醇環(huán)固定在磷脂分子頭部的烴鞘半乳糖苷鞘半乳糖苷腦苷

神經(jīng)節(jié)苷％）疾病與糖脂：兒童所患的性（Tay-sachsdisease）就是因為在神經(jīng)節(jié)苷脂GM2加工成為GM3，結果A型：膜脂寡糖鏈的末端是N-乙酰半乳糖胺，GalNAcB型：末端是半乳糖，GalO脂(a)水溶液中的磷脂分子團；(b)球形脂；(c)平面脂膜；(d）用于疾病治療的脂的示意圖脂是根據(jù)磷脂分子可在水相中形成穩(wěn)定的脂雙層膜的 （1）脂的應脂中裹入DNA可用于轉移在臨床治療中,脂作為藥物或酶等載研究膜脂與膜蛋白及其生物學性質（二）蛋白質——細胞膜功能膜蛋白：生物膜所含的蛋白質質完成的。如：載體連接受體各類整合蛋白（integral外周蛋白（peripheral脂錨定蛋白（lipid-anchored整合蛋白（integral外在蛋白(Peripheral脂錨定蛋白(lipid-anchored（三）膜糖——覆蓋在細胞表糖類約占細胞膜總重量糖胞的2％～10％ 萼）共價 糖類+膜糖

糖脂 類糖類+膜蛋

共價鍵糖蛋 細胞N-連接；O-連——不對（一）細胞膜的不對稱膜脂和糖脂的不對稱脂質雙分子層中，各層所含磷脂種類有明顯不同*膜蛋白的不對稱性是指每種膜蛋白分子在細胞膜上都有特定的排布方向，與其功能相適應，這是膜蛋白不對稱性的主要因素。是生物膜膜蛋白的不對稱性包整合蛋外周蛋4.膜不對膜脂、膜蛋白及膜糖分布的不對稱性導致了膜功能的不對稱性和方向性。保證了生命活動的高度有序性。糖脂是位于脂雙層的外側，——可能作為細胞外配體(ligand)的受體磷脂酰膽堿——在衰老的淋巴細胞外表面，作為讓吞噬細胞吞噬的信號；磷脂酰膽堿出現(xiàn)在血小板的外表面，作為血凝固的信號。細胞膜的流動性膜的脂和蛋白質分子的運動性。膜膜脂膜脂分子的運側向擴散：同一平面上相鄰的脂分子交換位置旋轉運動：膜脂分子圍繞與膜平面垂直的軸進行快速旋轉擺動運動：膜脂分子圍繞與膜平面垂直的軸進行左右擺動伸縮震蕩：脂肪酸鏈沿著與縱軸進行伸縮震蕩運動翻轉運動：膜脂分子從脂雙層的一層翻轉到另一層。是在翻轉（flippase）的催化下完成影響膜脂流動性的因膽固醇相變溫度以下，膽固醇的含量增加可晶態(tài)的形成脂肪酸鏈的飽和度：脂肪酸鏈所含雙鍵越多越不飽和，使膜流動性增加卵磷脂/鞘磷脂：該比例高則膜流動性增加，因為鞘磷脂粘度高于卵磷脂其他因素：膜蛋白和膜脂的結合方式、溫度、酸堿度、離子強度等膜蛋③如果沒有膜的流動性，細胞外的營養(yǎng)物質無法進入，細細胞就要停止新陳代謝而。⑤如果沒有流動轉換是不可能的 E.Overton1895現(xiàn)凡是溶于脂肪的物質很容易透過植物的細胞膜， E.Gorter&F.Grendel1925用提取了人類紅細胞質膜的脂類成分，將其鋪展在水面，測出膜脂展開的面積二倍于細胞表面積，因而推測細胞膜由雙層脂分子組成。 J.Danielli&H.Davson1935發(fā)現(xiàn)質膜的表面張力比油－水界面 J.D.Robertson1959用超薄切片技術獲得了清晰的細胞膜， S.J.Singer&G.Nicolson1972根據(jù)免疫熒光技術、冰凍蝕刻技術的研究結果，在”單位膜”模型的基礎上提出”流動鑲嵌模型”。強調膜的流動性和膜蛋白分布的不對稱性。 K.Simonsetal(1997):脂筏模型（lipidrafts FunctionalraftsinCellmembranes.Nature387:569-572（二）單位膜模（三）流動鑲嵌模（四）脂筏第二節(jié)小分子物質的跨膜基本途徑

四、主動后三者都是需要膜轉運蛋白介導的跨膜方小分子的熱運動可使分子以擴散的方式從分子或離子以擴散的方式跨膜轉運中，不需要特點

③沒有膜蛋白的協(xié)助，也稱擴散條件（二）膜的選擇通透二、膜蛋白介導的跨膜載體蛋

能特異性結合溶質分子，通過構象的改變進行物質的蛋白質，可介導運 特點③載體蛋白又稱為通透酶(Permease):通道蛋道蛋白參與的只是，并且是從高濃度向低濃度，所以不消耗能量。特點（二）離子通道——高效轉運各種離特點

通道，如乙酰膽堿受體(如圖）體，和陰離子通道，如甘氨酸和γ－水通道（water1991年Agre發(fā)現(xiàn)第一個水通道蛋白CHIP28（28KD）， 細胞迅速膨脹，5分鐘內破裂。純化的CHIP28 2003年Agre與離子通道的研究者MacKinnon同獲化三、易化擴散-載體介主動根據(jù)主動過程所需能量來源的不同可主動的特點是①逆濃度梯度（逆化學梯度）主動所需的能量來源主要有①協(xié)同中的離子梯度動力ATP驅動的泵通過水解ATP③光驅動的泵利用光能物質，見于細菌（二）離子泵水解ATP進行主動ABC運器（ABC離子濃度驅動的協(xié)同（1）工作原理Na+-K+泵的作用①維持細胞的滲透性，保持細胞的體積②維持低Na+高K+的細胞內環(huán)境③維持細胞的靜息電位（2）P型離子泵，每分解一個ATP分子，泵出2個Ca2+。位于肌質網(wǎng)上的鈣離子泵占鈉鈣交換器（Na+-Ca2+exchanger），屬于反向協(xié)同體系，通過鈉鈣交（3）.質子P-type：如植物細胞膜上的H+泵、動物胃表皮細胞的H+-K（胃酸）V-type：存在于各類小泡膜上，水解ATP產(chǎn)生能量，但不發(fā)F-type：利用質子動力勢合成ATP，即ATP合酶，位于細菌質膜、線粒體內膜、類囊體膜上。（4）.ABC運最早發(fā)現(xiàn)于細菌，是一龐大的蛋白，都有兩個高度保守的ATP結合區(qū)（ATPbindingcassette），故名。ABC轉運器與病原體對藥物的抗性有關。MDR（multidrugprotein）是第一個被發(fā)現(xiàn)的真核細胞ABC轉運器，是多藥抗性蛋白，約40%患者的癌細胞內該過度表達。MammalianMDR1靠間接提供能量完成主動。所需能量來自膜兩側離子的動物細胞中常常利用膜兩側Na+濃度梯度來驅動植物細胞和細菌常利用H+濃度梯度來驅動分為：同向協(xié)同（symport）和反向協(xié)同（antiport）（1）同向協(xié)同和1、同向協(xié)同隨著Na+的進入。某些細菌對2、反向協(xié)同33如Na+驅動的Cl--HCO即Na+與HCO-的進入伴隨著Cl-33（三）主動 的比(易化擴散脂否是ATP無有有無有有第三節(jié)大分子和顆粒物質的跨膜膜泡完成大分子與顆粒性物質的跨膜。在轉運 根據(jù)物質的方向分為：胞吞作用和胞吐作用（一）吞噬作（二）胞飲作（三）受體介導的內吞作二、胞吐作用吞噬作用（較大的固體顆粒物質，如細菌、細胞碎片等胞飲作用（物質為液體或極小的顆粒物質定義：細胞膜凹陷或形成偽足，攝入直徑大于250nm的顆粒物質（如細菌、細胞碎片等）的過程，形成的泡稱為吞噬體或吞噬泡。特點 胞吞物為大分子和顆粒物微絲和結合蛋白細胞分布性粒細巨噬細作用：防御侵染和清除工在機體防御中發(fā)揮重要作用\吞作用稱為胞飲作用（pinocytosis）特點胞吞泡的形成：配體和受體結 網(wǎng)格蛋白

有被小泡介導的選擇性示意胞飲作用和吞噬作用的特物轉運方胞吞泡形成機胞飲作溶小于連續(xù)的過網(wǎng)格蛋白和接合素蛋吞噬作大顆大于微絲和結合蛋定義有些物質如LDL（低密度脂蛋白）進入細胞必須特點LDL二、胞吐作用（外排作用排出細胞之外的過程。胞吐作用是將細胞產(chǎn)生的酶、結構性途調節(jié)性途（一）結構性途結構性（組成型）途徑：所有真核細胞都有從體囊泡向質膜的過程，其作用在于質網(wǎng)或體中或選擇性地進入溶酶體和調節(jié)性泡外，其余的蛋白均沿著粗面內質網(wǎng)→體→泡→細胞表面這一途徑完成其轉運過程。分布：存在所有的動物細胞中（二）調節(jié)性途 粘液或消化酶）在泡內，當細胞在受到胞外信號刺激時，泡與質膜融合并將內含物出去。其蛋白分選信號存在于蛋白本身，由體TGN上特殊的受體選擇性地包裝為小泡。分布：調節(jié)型的外排途徑存在于特化 細胞（一）細胞外定義：動物細胞表面的一層富含糖類物質的結構，稱為細胞外被或糖萼（glycoalyx）。用重金屬,如釕紅染色后，在電鏡下可顯示厚作用：保護，細胞通信，并與細胞表面的抗原性有紅細胞質膜上的糖鞘脂是AB0血型系統(tǒng)的血型抗原，糖鏈結構基本相同，膠是蛋白質合成的的重要場所,同時還參與多種生化反應。（一）（二）（一）細胞表面伸出的細長突起，廣泛存在于動物細胞表直徑約為0.1μm。內芯由肌動蛋白絲束組成肌動蛋白絲之間由許多微絨毛蛋白（villin）和絲束蛋白（fimbrin）組成的橫橋相連微絨毛處質膜有myosinI構成的側臂與肌動蛋白絲束相連，從而將肌動蛋白絲束固作用：擴大了細胞的表面積，有利于細胞同外環(huán)境的物質交換。如小腸上微絨毛，使細胞表面積擴大了30倍。小鼠腎曲管上皮細胞微絨毛，冰凍蝕（二）（三）著結構，與吞噬顆粒物質有關。肺巨噬細胞吞噬大腸桿菌（顯示褶皺第五節(jié)胞膜異常與疾