细胞膜与物质转运

转运囊泡的类型： 一、转运囊泡的类型：—— 包被囊泡
细胞膜的化学成分
脂类、蛋白质、糖类 脂类、蛋白质、
磷 脂 糖 脂 胆固醇 甘油磷脂 鞘磷脂
生物膜的主要成份。 生物膜的主要成份。
1、磷脂： 磷脂：
X
极 性 头 部 基 团 （亲 水 ）
非 极 性 尾 部 基 团 （ 水 ）
鞘 胺 醇
2、 糖 脂 ：
鞘 胺 醇 鞘 胺 醇
3、胆固醇： 胆固醇：
极 性 头 部
膜转运蛋白(membrane transport protein)： ＊ 膜转运蛋白 ： 载体蛋白 ( carrier protein ) 通道蛋白（ 通道蛋白（channel protein ) 易化扩散( （二）易化扩散 facilitated diffusion ) ： ——葡萄糖的转运为例 葡萄糖的转运为例 概念： ①概念： 借助于载体的帮助 不消耗细胞代谢能、 借助于载体的帮助、不消耗细胞代谢能、使物质 载体的帮助、 浓度梯度转运的方式 转运的方式。 顺 浓度梯度转运的方式。帮助扩散
小肠上皮细胞Na 葡萄糖的协同运输 小肠上皮细胞 +与葡萄糖的协同运输
小 肠 上 皮 细 胞 吸 收 葡 萄 糖 示 意 图
ATP 协同运输 离子浓度梯度（ 离子浓度梯度（Na+）
离子梯度驱动的主动运输） （离子梯度驱动的主动运输）
“小分子物质转运”小结: 小分子物质转运”小结 小分子物质转运
* 物质本身的性质。 物质本身的性质。 * 有无膜蛋白参与 通道蛋白 载体蛋白 * 物质运输方向 * 是否消耗细胞代谢能
（三）流动镶嵌模型 （液态镶嵌模型）： 液态镶嵌模型）： Singer和 1972年 Singer和 Nicolson 1972年 脂质双分子层。 1、脂质双分子层。 2、球形膜蛋白镶嵌在 脂双分子层中。 脂双分子层中。 整合、外周、脂锚定式 整合、外周、 流动性。 3、流动性。 不对称性。成分、功能 不对称性。成分、 总之： 总之： 生物膜是嵌有球形蛋白质的脂类二维排列的 液态体。 液态体。
半乳糖苷脂
极 性 部
水
水
水
磷脂分子团
磷脂双层
磷脂脂质体
（二）膜脂的流动性： 膜脂的流动性： 1、运动方式： 、运动方式： 侧向扩散 旋转 摆动 翻转 2、影响流动性的因素： 、影响流动性的因素： 脂肪酸链的长度 脂肪酸链的饱和程度 胆固醇的含量 卵磷脂 / 鞘磷脂 长-----小 小 大-----小 小 多-----小 小 大-----大 大
第三节
小分子物质的跨膜运输
☆ 运输方式 转运机理（难点） ☆ 转运机理（难点） ☆ 基本概念
被动运输（ 一、被动运输（passive transport)： ： 是指物质顺浓度梯度、不消耗细胞代谢能的穿膜 是指物质顺浓度梯度、不消耗细胞代谢能的穿膜 顺浓度梯度 运输。 运输。 包括:简单扩散、易化扩散、 包括 简单扩散、易化扩散、通道蛋白介导的运输 简单扩散 （一）简单扩散 （simple diffusion）： ）： 单纯扩散、自由扩散 单纯扩散、自由扩散( free diffusion ) 不借助膜蛋白、不消耗细胞代谢能而使物质 指不借助膜蛋白、不消耗细胞代谢能而使物质 顺浓度梯度自由穿膜的运输方式。 顺浓度梯度自由穿膜的运输方式。 自由穿膜的运输方式
镶嵌蛋白 附着蛋白
生物膜两大特性
（四）晶格镶嵌模型： 1975 Wallach 提出 晶格镶嵌模型：
1、脂质相变 、
无序 有序 液态） 固态） （液态） （固态） 界面脂 晶格
2、膜蛋白对脂类分子的活动有控制作用。 膜蛋白对脂类分子的活动有控制作用。
胞
脂 双 层 细胞内
膜 蛋 白
第二节
一、膜脂 (一)类型 一 类型 类型:
被动运输
主动运输
小 结 ： 小分子物质的跨膜运输方式： 小分子物质的跨膜运输方式：
被动运输 主动运输 简单扩散 通道蛋白的扩散 易化扩散 协同运输 钠钾泵 无转运蛋白参与 有转运蛋白参与
第四节 大分子和颗粒物质的 跨膜运输（膜泡转运） 跨膜运输（膜泡转运）
掌握： 、囊泡的类型； 、转运过程（机理） ☆ 掌握：1、囊泡的类型； 2、转运过程（机理）
机制： ②机制：
高浓度
载体蛋白
低浓度
特点：速度快、高度选择性、速率最大值。 ③特点：速度快、高度选择性、速率最大值。 ④适于易化扩散的物质： 适于易化扩散的物质： 亲水性物质：葡萄糖、氨基酸、 亲水性物质：葡萄糖、氨基酸、核苷酸 无机离子： 无机离子：Na+、K +、CI 、H+
通道蛋白介导的运输： （三）通道蛋白介导的运输： ①可转运的物质：适当大小的带电荷的分子或离子， 可转运的物质：适当大小的带电荷的分子或离子， 如：Na+, K+, Ca2+, H2O 。 ②机理： 机理：
+
+
Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ K+
K+
钾 浓
钾结合部位
小 小小 亚 亚亚 基 基基
钠 浓 度 梯 度 [ 13 ]
Na+
Na+
度 梯 度 [ 30
Na+
Mg+
K+ Pi
钠结合部位
ATP
Na+ Na+ Na+
高浓度
通道蛋白
简单扩散
低浓度
通道蛋白类型： ③通道蛋白类型： 持续开放 间断开放——闸门通道 闸门通道 间断开放
配体闸门通道 电压闸门通道
高浓度 配体
通道蛋白
低浓度
神经肌肉连接处的闸门通道
通道蛋白特点：运输速度快（ ④通道蛋白特点：运输速度快（10 000 000个/S）； 个 ）； 具有选择性（已发现 ）多种。 具有选择性（已发现50）多种。
小鼠细胞
膜蛋白(抗原） 膜蛋白 抗原） 抗原
人细胞
异核ห้องสมุดไป่ตู้胞
抗小鼠膜蛋白抗体+荧光素B 抗小鼠膜蛋白抗体+荧光素B 荧光素
抗人膜蛋白抗体+荧光素 抗人膜蛋白抗体 荧光素A 荧光素
标记小鼠膜蛋白抗体 +小鼠膜蛋白（抗原） 小鼠膜蛋白（抗原） 小鼠膜蛋白
标记人膜蛋白抗体+ 标记人膜蛋白抗体 人膜蛋白（抗原） 人膜蛋白（抗原）
膜蛋白： 二、膜蛋白： 类型： （一）类型：
非胞质面 脂 质 双 层 胞质面
整合蛋白 跨膜蛋白） （跨膜蛋白） 极性键
外周蛋白 附着蛋白） （附着蛋白）
脂锚定蛋白 共价键
静电键 非极性键（疏水键） 非极性键（疏水键）
膜蛋白分子的流动： （二）膜蛋白分子的流动：
侧向运动 旋转
人鼠细胞体外融合间接免疫荧光法： 人鼠细胞体外融合间接免疫荧光法： ——Frye和Edidin（1970年） 和 （ 年 成纤维细胞融合——杂交细胞表面抗原分布的变化 杂交细胞表面抗原分布的变化 成纤维细胞融合
主动运输( 二、主动运输( active
transport ) ：
借助于载体蛋白、通过消耗代谢能 消耗代谢能、 借助于载体蛋白、通过消耗代谢能、将物质 载体蛋白 逆浓度梯度转移的运输方式 转移的运输方式。 逆浓度梯度转移的运输方式。 能量来源:ATP、吸收光能、 能量来源:ATP、吸收光能、间接利用 （一）ATP提供能量的离子泵转运: ATP提供能量的离子泵转运: 提供能量的离子泵转运 钠钾泵（ 1、钠钾泵（Na+–K+ pump） K pump） 实质： 实质：Na+–k+ ATP酶（钠钾泵），载体和酶。 k ATP酶 钠钾泵） 载体和酶。 胞质侧结合Na 、 胞质侧结合 +、ATP 2个α大亚基 非胞质侧结合k 结构 非胞质侧结合 + 、乌苯苷 2个β小亚基 工作原理： 工作原理：
高浓度
电 化 学 梯 度
脂 质 双 分 子 层
低浓度
影响通透性的因素：分子大小、脂溶程度、 影响通透性的因素：分子大小、脂溶程度、带电性 适合简单扩散的物质： 适合简单扩散的物质： 非极性小分子: 非极性小分子: 苯、醇、O2、 CO2、N2 。 不带电荷的极性小分子： 尿素、甘油。 不带电荷的极性小分子：H2O、尿素、甘油。
一、关于膜的化学组成和结构的早期研究 1895年，E.Overton认为：细胞膜由脂质组成。 年 认为： 认为 细胞膜由脂质组成。 1917年，Langmuir 脂类单分子膜技术（膜平衡）： 年 脂类单分子膜技术（膜平衡）： 亲水区（极性区） 磷脂 ：亲水区（极性区） 疏水区（非极性区） 疏水区（非极性区）
]
ADP+Pi
Pi
K+ K+ K+ K+ K+ K+ K+ K+ K+ K+ K+
K+ K+ K+ K+ K+ K+ K+ K+ K+ K+ + K+ K K+
细胞质
K+
水解1分子ATP 排出3Na 摄入2k 水解1分子ATP ：排出3Na+、摄入2k+， 100个 100个ATP / 秒。 钙泵）： 2、Ca+-ATP 酶（钙泵）：
球形蛋白质 静电作用
单位膜模型： Robertson,1959年 （二）单位膜模型：（ Robertson,1959年 ）
细胞膜
暗 明
细胞质
暗
“暗___明___暗” 暗___明___暗 2nm + 3.5 + 2 = 7.5nm 蛋白质：单层伸展的片状 片状， 折叠，静电作用， ①蛋白质：单层伸展的片状，β折叠，静电作用， 内、外层不对称 ②脂质分子极性头 + 蛋白质层 →暗 脂双层非极性尾 →亮