细胞膜与物质转运

细胞膜
暗
明
细胞质
暗
“暗___明___暗” 2nm + 3.5 + 2 = 7.5nm
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 脂双细胞层膜与非物质极转运性尾 →亮
合理性： 生物膜形态学上的共性，与观察到的膜形态吻合。 质膜有高电阻； 脂溶性的不同物质，通透性不同。
①概念： 借助于载体的帮助、不消耗细胞代谢能、使物质
顺 浓度梯度转运的方式。帮助扩散
细胞膜与物质转运
②机制：
高浓度
载体蛋白
低浓度
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：
亲水性物质：葡萄糖、氨基酸、核苷酸 无机离子：Na+、K +、CI¯、H+
细胞膜与物质转运
（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，
第二章 细胞膜与物质转运
细胞膜（cell memberane）（质膜） 内膜（internal membrane）
细胞膜的功能：保护：屏障 交流：物质、信息、能量
门户
第一节 细胞膜研究的发展历程
☆ 了解：细胞膜（组成和结构）研究的发展历程。 ☆ 掌握：
细胞膜与物质转运
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。 1917年，Langmuir 脂类单分子膜技术（膜平衡）：
Singer和 Nicolson 1972年 1、脂质双分子层。
2、球形膜蛋白镶嵌在 脂双分子层中。 整合、外周、脂锚定式
镶嵌蛋白 附着蛋白
3、流动性。 不对称性。成分、功能
生物膜两大特性
总之： 生物膜是嵌有球形蛋白质的脂类二维排列的
液态体。
细胞膜与物质转运
（四）晶格镶嵌模型： 1975 Wallach 提出
甘油磷脂
鞘磷脂
细胞膜与物质转运
X
极
性
头
部
基
团
（
亲
水
）
鞘
非
胺
极
醇
性
尾
部
基
团
Байду номын сангаас
（
疏
水
）
细胞膜与物质转运
2、糖 脂：
鞘 胺 醇
鞘 胺 醇
3、胆固醇：
半乳糖苷脂
极
性
头 部
平 面
固
醇
环
结
构非
极
性
尾
部
细胞膜与物质转运
水
磷脂分子团
磷脂双层
水
水
磷脂脂质体
细胞膜与物质转运
（二）膜脂的流动性：
1、运动方式： 侧向扩散 旋转 摆动 翻转
交换的方式： 小分子和离子的穿膜运输。 大分子和颗粒物质的膜泡转运。
第三节 小分子物质的跨膜运输
☆ 运输方式 ☆ 转运机理（难点） ☆ 基本概念
细胞膜与物质转运
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
运输。 包括:简单扩散、易化扩散、通道蛋白介导的运输
非极性小分子: 苯、醇、O2、 CO2、N2 。 不带电荷的极性小分细子胞膜：与物H质转2运O、尿素、甘油。
＊ 膜转运蛋白(membrane transport protein)： 载体蛋白 ( carrier protein ) 通道蛋白（channel protein )
（二）易化扩散( facilitated diffusion ) ： ——葡萄糖的转运为例
1、脂质相变
无序
有序
（液态） （固态）
2、膜蛋白对脂类分子的活动有控制作用。
界面脂
细胞膜与物质转运
晶格
糖链（分布在非胞质面）
脂 双 层
膜 蛋 白
细胞内
生物膜结构的一般模型
细胞膜与物质转运
第二节 细胞膜的化学成分
脂类、蛋白质、糖类
一、膜脂
(一)类型:
磷 脂 生物膜的主要成份。 糖脂 胆固醇
1、磷脂：
2、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
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长-----小 大-----小 多-----小 大-----大
二、膜蛋白： （一）类型：
非胞质面
脂 质 双 层 胞质面
整合蛋白
（跨膜蛋白）
外周蛋白
极性键
（附着蛋白）
非极性键（疏水键） 静电键
细胞膜与物质转运
Cole(1932)和Shapiro(1934)： 海胆卵细胞膜张力<油滴
J.F.Danielli和H.Harvey(1935)：鲐鱼卵油滴实验 加入蛋白质 表面张力↓
推想：细胞膜←脂质，蛋白质
细胞膜与物质转运
球形蛋白质 静电作用
细胞膜与物质转运
（二）单位膜模型：（ Robertson,1959年 ）
不足： 把膜看成是静止的，各种生物膜功能上差异性； 各种膜厚度不完全相同； 酶的活性同构型的关系； 膜蛋白分离难易度不同。
60年代，蛋白和脂结合主要是疏水键； 膜脂双分子层中心分布有蛋白颗粒； 膜蛋白是-螺旋的球形结构。
60年代后期到70年代细初胞膜期与物，质转生运 物膜具有流动的性质。
（三）流动镶嵌模型 （液态镶嵌模型）：
（一）简单扩散 （simple diffusion）： 单纯扩散、自由扩散( free diffusion )
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。
细胞膜与物质转运
高浓度
电
脂 质 双
化 学 梯
分
度
子
层
低浓度
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：
如：Na+, K+, Ca2+, H2O 。 ②机理：
高浓度
通道蛋白 细胞膜与简物单质转扩运 散
脂锚定蛋白 共价键
（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： ——Frye和Edidin（1970年）
成纤维细胞融合——杂交细胞表面抗原分布的变化
细胞膜与物质转运
小鼠细胞
膜蛋白(抗原）
人细胞
异核细胞 抗小鼠膜蛋白抗体+荧光素B
抗人膜蛋白抗体+荧光素A
标记小鼠膜蛋白抗体 +小鼠膜蛋白（抗原）
磷脂 ：亲水区（极性区） 疏水区（非极性区）
细胞膜与物质转运
1925年E.Gorter-F.Grendel学说:
人红细胞
直径7um 表面积100um2 1.8～2.2 ：1
由双层脂质分子构成
细胞膜与物质转运
二、几种有代表性的质膜模型 （一）Danielli-Davson 模型（ 1935年）：
（片层模型、夹层模型、三明治模型）
标记人膜蛋白抗体+ 人膜蛋白（抗原）
孵育（370C,40分钟）
细胞膜与物质转运
三、膜糖类 膜 糖 类
细 胞 衣 脂 双 层
共价键
糖类+膜脂
糖脂
共价键
糖类+膜蛋白
糖蛋白
膜 蛋 白 细胞内
细胞衣（糖萼）：细胞外表的糖链 + 该细胞分泌的糖蛋白
细胞膜与物质转运
物质的跨膜运输
细胞
环境 选择性通透性 半透膜