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關(guān)于細(xì)胞膜物質(zhì)運(yùn)輸估計(jì)細(xì)胞膜上與物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)有關(guān)的蛋白占核基因編碼蛋白的15~30%,細(xì)胞用在物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)方面的能量達(dá)細(xì)胞總消耗能量的2/3。兩類(lèi)主要轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白:載體蛋白:又稱做載體、通透酶和轉(zhuǎn)運(yùn)器。通道蛋白:能形成親水的通道,允許特定的溶質(zhì)通過(guò)。

第2頁(yè),共61頁(yè),2024年2月25日,星期天概括起來(lái),細(xì)胞膜的物質(zhì)運(yùn)輸方式包括小分子和離子的跨膜運(yùn)輸和大分子及顆粒物質(zhì)的膜泡運(yùn)輸兩類(lèi)??缒み\(yùn)輸有被動(dòng)運(yùn)輸和主動(dòng)運(yùn)輸之分,膜泡運(yùn)輸分為胞吞作用和胞吐作用兩種形式。胞吞作用和胞吐作用都需要能量供給,故也屬主動(dòng)運(yùn)輸。第3頁(yè),共61頁(yè),2024年2月25日,星期天第4頁(yè),共61頁(yè),2024年2月25日,星期天一、被動(dòng)運(yùn)輸(passivetransport)

被動(dòng)運(yùn)輸是指不消耗細(xì)胞代謝能,將物質(zhì)順濃度梯度,從濃度高的一側(cè)運(yùn)輸?shù)綕舛鹊偷囊粋?cè)的運(yùn)輸方式,運(yùn)輸動(dòng)力來(lái)自于濃度梯度和電位差。被動(dòng)運(yùn)輸又可分為簡(jiǎn)單擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散兩種形式,兩種方式的區(qū)別在于后者需要專一性膜蛋白的協(xié)助。第5頁(yè),共61頁(yè),2024年2月25日,星期天(一)簡(jiǎn)單擴(kuò)散(simplediffusion)

也叫自由擴(kuò)散(freediffusion):①沿濃度梯度(或電化學(xué)梯度)擴(kuò)散;②不需要提供能量;③沒(méi)有膜蛋白協(xié)助。第6頁(yè),共61頁(yè),2024年2月25日,星期天膜的通透性,主要取決于被運(yùn)輸物質(zhì)本身的理化性能,包括以下幾個(gè)方面:①脂溶性:一般來(lái)說(shuō),物質(zhì)的脂溶性越大越容易穿過(guò)細(xì)胞膜;②極性:非極性物質(zhì)比極性物質(zhì)更易溶于脂質(zhì),故非極性物質(zhì)更容易透過(guò)細(xì)胞膜;③分子大?。盒》肿颖却蠓肿痈菀状┠?;④導(dǎo)電性:不帶電荷的物質(zhì)容易通過(guò)細(xì)胞膜,電解質(zhì)的離子難溶于脂質(zhì),且?guī)в兴?,增大了有效體積,故難以通過(guò)膜。第7頁(yè),共61頁(yè),2024年2月25日,星期天第8頁(yè),共61頁(yè),2024年2月25日,星期天人工膜對(duì)各類(lèi)物質(zhì)的通透率:脂溶性越高通透性越大;小分子比大分子易透過(guò);非極性分子比極性容易透過(guò);極性不帶電荷的小分子可透過(guò)人工脂雙層;人工膜對(duì)帶電荷的物質(zhì),如離子是高度不通透的。第9頁(yè),共61頁(yè),2024年2月25日,星期天也稱易化擴(kuò)散。分為載體蛋白協(xié)助擴(kuò)散和通道蛋白協(xié)助擴(kuò)散。載體:離子載體、通道蛋白。(二)協(xié)助擴(kuò)散(facilitateddiffusion)

第10頁(yè),共61頁(yè),2024年2月25日,星期天1、載體蛋白協(xié)助擴(kuò)散第11頁(yè),共61頁(yè),2024年2月25日,星期天特點(diǎn):①轉(zhuǎn)運(yùn)速率高;②蛋白質(zhì)變性劑對(duì)膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白有抑制作用;③特異性;④飽和性。第12頁(yè),共61頁(yè),2024年2月25日,星期天2、通道蛋白(channelprotein)跨膜親水性通道,允許特定離子順濃度梯度通過(guò),又稱離子通道。第13頁(yè),共61頁(yè),2024年2月25日,星期天有些通道長(zhǎng)期開(kāi)放,稱為水通道,如鉀泄漏通道;第14頁(yè),共61頁(yè),2024年2月25日,星期天有些通道平時(shí)處于關(guān)閉狀態(tài),僅在特定刺激下才打開(kāi),稱為門(mén)通道(電位門(mén)通道、配體門(mén)通道、環(huán)核苷酸門(mén)通道、機(jī)械門(mén)通道)。第15頁(yè),共61頁(yè),2024年2月25日,星期天1、配體門(mén)通道(ligandgatedchannel)

特點(diǎn):受體與細(xì)胞外的配體結(jié)合,引起通道構(gòu)象改變,“門(mén)”打開(kāi),又稱離子通道型受體。分為陽(yáng)離子通道,如乙酰膽堿受體;和陰離子通道,如γ-氨基丁酸受體。Ach受體由4種亞單位(α2βγδ)組成。第16頁(yè),共61頁(yè),2024年2月25日,星期天Nicotinicacetylcholinereceptor第17頁(yè),共61頁(yè),2024年2月25日,星期天Threeconformationoftheacetylcholinereceptor第18頁(yè),共61頁(yè),2024年2月25日,星期天2、電位門(mén)通道(voltagegatedchannel)特點(diǎn):膜電位變化可引起構(gòu)象變化,“門(mén)”打開(kāi)。結(jié)構(gòu):四聚體,每個(gè)單體跨膜6次。Na+、K+、Ca2+電壓門(mén)通道結(jié)構(gòu)相似,由同一個(gè)遠(yuǎn)祖基因演化而來(lái)。第19頁(yè),共61頁(yè),2024年2月25日,星期天VoltagegatedK+channelK+電位門(mén)有四個(gè)亞單位,每個(gè)亞基有6個(gè)跨膜α螺旋(S1-S6),N和C端均位于胞質(zhì)面。連接S5-S6段的發(fā)夾樣β折疊(P區(qū)或H5區(qū)),構(gòu)成通道內(nèi)襯,大小允許K+通過(guò)。目前認(rèn)為S4段是電壓感受器第20頁(yè),共61頁(yè),2024年2月25日,星期天K+channel

4thsubunitnotshown第21頁(yè),共61頁(yè),2024年2月25日,星期天第22頁(yè),共61頁(yè),2024年2月25日,星期天3、環(huán)核苷酸門(mén)通道CNG結(jié)構(gòu)與鈉電位門(mén)通道相似。細(xì)胞內(nèi)的C末端較長(zhǎng),有環(huán)核苷酸的結(jié)合位點(diǎn)。分布于化學(xué)和光感受器中。如氣味分子與化學(xué)感受器中的G蛋白偶聯(lián)型受體結(jié)合,激活腺苷酸環(huán)化酶,產(chǎn)生cAMP,開(kāi)啟cAMP門(mén)控陽(yáng)離子通道,引起鈉離子內(nèi)流,膜去極化,產(chǎn)生神經(jīng)沖動(dòng),最終形成嗅覺(jué)或味覺(jué)。第23頁(yè),共61頁(yè),2024年2月25日,星期天4、壓力激活通道(stretchchannel)感受摩擦力、壓力、牽拉力、重力、剪切力等。目前比較明確的有兩類(lèi)機(jī)械門(mén)通道,一類(lèi)對(duì)牽拉敏感,為2價(jià)或1價(jià)的陽(yáng)離子通道,有Na+、K+、Ca2+,以Ca2+為主,幾乎存在于所有的細(xì)胞膜。另一類(lèi)對(duì)剪切力敏感,僅發(fā)現(xiàn)于內(nèi)皮細(xì)胞和心肌細(xì)胞。第24頁(yè),共61頁(yè),2024年2月25日,星期天二、主動(dòng)運(yùn)輸(activetransport)第25頁(yè),共61頁(yè),2024年2月25日,星期天特點(diǎn):①逆濃度梯度(逆化學(xué)梯度)運(yùn)輸;②需要能量;③都有載體蛋白。能量來(lái)源:①協(xié)同運(yùn)輸中的離子梯度動(dòng)力;②ATP驅(qū)動(dòng)的泵通過(guò)水解ATP獲得能量;③光驅(qū)動(dòng)的泵利用光能運(yùn)輸物質(zhì),見(jiàn)于細(xì)菌。第26頁(yè),共61頁(yè),2024年2月25日,星期天(一)Na+-K+泵(Na+-K+pump)構(gòu)成:由2個(gè)大亞基、2個(gè)小亞基組成的4聚體,也叫Na+-K+ATP酶,分布于動(dòng)物細(xì)胞的質(zhì)膜。第27頁(yè),共61頁(yè),2024年2月25日,星期天工作原理:對(duì)離子的轉(zhuǎn)運(yùn)循環(huán)依賴自磷酸化過(guò)程,所以叫做P-type離子泵。每個(gè)周期轉(zhuǎn)運(yùn)3個(gè)鈉離子,2個(gè)鉀離子。第28頁(yè),共61頁(yè),2024年2月25日,星期天鈉鉀泵的作用:①維持細(xì)胞的滲透性,保持細(xì)胞體積;②維持低Na+高K+的細(xì)胞內(nèi)環(huán)境;③維持細(xì)胞的靜息電位。地高辛、烏本苷等強(qiáng)心劑抑制其活性;Mg2+和少量膜脂有助提高于其活性。第29頁(yè),共61頁(yè),2024年2月25日,星期天(二)Ca2+泵(Ca2+pump)作用:維持細(xì)胞內(nèi)較低的鈣離子濃度(胞內(nèi)鈣濃度10-7M,胞外10-3M)。位置:質(zhì)膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜。類(lèi)型:P型離子泵,每分解一個(gè)ATP分子,泵出2個(gè)Ca2+。位于肌質(zhì)網(wǎng)上的鈣離子泵占肌質(zhì)網(wǎng)膜蛋白質(zhì)的80%。鈉鈣交換器(Na+-Ca2+exchanger),屬于反向協(xié)同運(yùn)輸體系,通過(guò)鈉鈣交換來(lái)轉(zhuǎn)運(yùn)鈣離子。第30頁(yè),共61頁(yè),2024年2月25日,星期天(三)質(zhì)子泵1、P-type:如植物細(xì)胞膜上的H+泵、動(dòng)物胃表皮細(xì)胞的H+-K+泵(分泌胃酸)。2、V-type:存在于各類(lèi)小泡膜上,水解ATP產(chǎn)生能量,但不發(fā)生自磷酸化,位于溶酶體膜、內(nèi)體、植物液泡膜上。3、F-type:利用質(zhì)子動(dòng)力勢(shì)合成ATP,即ATP合酶,位于細(xì)菌質(zhì)膜、線粒體內(nèi)膜、類(lèi)囊體膜上。第31頁(yè),共61頁(yè),2024年2月25日,星期天三、協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)(cotransport)由離子泵與載體蛋白協(xié)同作用,靠間接消耗ATP完成的主動(dòng)運(yùn)輸稱為協(xié)同運(yùn)輸。動(dòng)物細(xì)胞中常常利用膜兩側(cè)Na+濃度梯度來(lái)驅(qū)動(dòng)。植物細(xì)胞和細(xì)菌常利用H+濃度梯度來(lái)驅(qū)動(dòng)。分為:同向協(xié)同(symport)和反向協(xié)同(antiport)。第32頁(yè),共61頁(yè),2024年2月25日,星期天1、同向協(xié)同(symport)如小腸細(xì)胞對(duì)葡萄糖的吸收伴隨著Na+的進(jìn)入。某些細(xì)菌對(duì)乳糖的吸收伴隨著H+的進(jìn)入。2、反向協(xié)同(antiport)如Na+驅(qū)動(dòng)的Cl--HCO3-交換,即Na+與HCO3-的進(jìn)入伴隨著Cl-和H+的外流,如存在于紅細(xì)胞膜上的蛋白。第33頁(yè),共61頁(yè),2024年2月25日,星期天第34頁(yè),共61頁(yè),2024年2月25日,星期天第35頁(yè),共61頁(yè),2024年2月25日,星期天四、胞吞作用(endocytosis)膜泡運(yùn)輸?shù)幕靖拍睿赫婧思?xì)胞通過(guò)內(nèi)吞作用(endocytosis)和外排作用(exocytosis)完成大分子與顆粒性物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸。因貨物包被在囊泡中,又稱膜泡運(yùn)輸。根據(jù)入胞物質(zhì)的大小及入胞機(jī)制的不同,胞吞作用分為吞噬作用(phagocytosis)、胞飲作用(pinocytosis)和受體介導(dǎo)的胞吞作用(receptormediatedendocytosis)3種方式第36頁(yè),共61頁(yè),2024年2月25日,星期天細(xì)胞內(nèi)吞較大的固體顆粒物質(zhì),如細(xì)菌、細(xì)胞碎片等。(一)吞噬作用(phagocytosis)第37頁(yè),共61頁(yè),2024年2月25日,星期天細(xì)胞吞入液體或極小的顆粒物質(zhì)。(二)吞飲作用(pinocytosis)第38頁(yè),共61頁(yè),2024年2月25日,星期天(三)受體介導(dǎo)的胞吞作用(receptor-mediatedendocytosis)第39頁(yè),共61頁(yè),2024年2月25日,星期天第40頁(yè),共61頁(yè),2024年2月25日,星期天第41頁(yè),共61頁(yè),2024年2月25日,星期天第42頁(yè),共61頁(yè),2024年2月25日,星期天第43頁(yè),共61頁(yè),2024年2月25日,星期天包含內(nèi)容物的囊泡移至細(xì)胞表面,與質(zhì)膜融合,將物質(zhì)排出細(xì)胞之外。(四)胞吐作用(exocytosis)第44頁(yè),共61頁(yè),2024年2月25日,星期天四、穿胞運(yùn)輸在細(xì)胞的一側(cè)形成胞飲小泡穿越細(xì)胞質(zhì),另一側(cè)使小泡中的物質(zhì)釋放出去。如:母鼠血液中的抗體經(jīng)穿胞運(yùn)輸進(jìn)入乳汁。五、胞內(nèi)膜泡運(yùn)輸細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)各個(gè)部分之間的物質(zhì)傳遞也通過(guò)膜泡運(yùn)輸方式進(jìn)行。如從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)到高爾基體;高爾基體到溶酶體等。第45頁(yè),共61頁(yè),2024年2月25日,星期天第五節(jié)細(xì)胞表面(cellsurface)細(xì)胞表面是指包圍在細(xì)胞質(zhì)外,由細(xì)胞膜、細(xì)胞外被和膜下溶膠層構(gòu)成的多功能復(fù)合結(jié)構(gòu)體系。第46頁(yè),共61頁(yè),2024年2月25日,星期天第47頁(yè),共61頁(yè),2024年2月25日,星期天一、細(xì)胞外被(cellcoat)動(dòng)物細(xì)胞表面富含糖類(lèi)的結(jié)構(gòu),也稱為糖萼(glycolayx)。用釕紅染色后,在電鏡下可顯示厚約10~20nm的結(jié)構(gòu),邊界不甚明確。第48頁(yè),共61頁(yè),2024年2月25日,星期天第49頁(yè),共61頁(yè),2024年2月25日,星期天第50頁(yè),共61頁(yè),2024年2月25日,星期天作用:保護(hù)細(xì)胞識(shí)別和細(xì)胞黏連細(xì)胞識(shí)別(cellrecognition)是指細(xì)胞與細(xì)胞之間或細(xì)胞與大分子之間,通過(guò)受體與配體、抗原與抗體的相互作用所產(chǎn)生的相互辨認(rèn)和鑒別,具有組織特異性。決定血型紅細(xì)胞質(zhì)膜上的糖鞘脂是AB0血型系統(tǒng)的血型抗原,糖鏈結(jié)構(gòu)基本相同,但末端糖基不同。A型血的糖鏈末端為N-乙酰半乳糖;B型血為半乳糖;O型血?jiǎng)t缺少這兩種糖基。抑制增殖:接觸抑制(contactinhibition):在體外細(xì)胞培養(yǎng)時(shí),正常細(xì)胞生長(zhǎng)分裂達(dá)到一定密度、細(xì)胞密切接觸時(shí),即停止生長(zhǎng)第51頁(yè),共61頁(yè),2024年2月25日,星期天二、膜下溶膠層(膜骨架)質(zhì)膜下纖維蛋白組成的網(wǎng)架結(jié)構(gòu);位于質(zhì)膜下約0.2μm厚的溶膠層。主要作用:維持質(zhì)膜的形態(tài),參與調(diào)控膜蛋白移動(dòng)。模式材料:紅細(xì)胞,經(jīng)低滲處理破裂釋放出內(nèi)容物,留下一個(gè)保持原形的空殼,稱為血影(ghost)。第52頁(yè),共61頁(yè),2024年2月25日,星期天三、質(zhì)膜的特化結(jié)構(gòu)如:微絨毛、褶皺、纖毛、鞭毛,結(jié)構(gòu)細(xì)微,只能在電鏡下觀察到。第53頁(yè),共61頁(yè),2024年2月25日,星期天(一)微絨毛microvilli是細(xì)胞表面伸出的細(xì)長(zhǎng)突起,直徑約為0.1μm。內(nèi)芯由肌動(dòng)蛋白絲束組成。肌動(dòng)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(zhì)膜有myosinI構(gòu)成的側(cè)臂與肌動(dòng)蛋白絲束相連。作用:擴(kuò)大了細(xì)胞的表面積,

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