搜索
第二篇细胞的结构及其功能第五章细胞膜及其表面•第一节细胞膜的分子结构和特性•一、膜的化学组成•脂质、蛋白质、糖类•脂质：蛋白质=1：4～4：1•（一）膜脂•1、磷脂•①磷酸甘油酯以甘油为骨架•最简单的是磷脂酸•膜中含量最多的是磷脂酰胆碱（卵磷脂），其次是磷脂酰乙醇胺（脑磷脂）。•②鞘磷脂以鞘氨醇为骨架•2、胆固醇•3、糖脂如脑苷脂•结构似鞘磷脂，只是糖基取代了磷脂酰胆碱。•兼性分子或双亲媒性分子•（二）膜蛋白•1、内在蛋白质（镶嵌蛋白）（跨膜蛋白）•2、周边蛋白质（外在蛋白质）（附着蛋白）•主要内表面•（三）膜糖•低聚糖主要外表面•糖蛋白糖脂•二、膜的分子结构•（一）片层结构模型•球形蛋白质分子附着在脂质双分子层的两侧表面•三夹版式结构•（二）单位膜模型•内外暗线，中间明线。•由单层肽链以β折叠形式的蛋白质，通过静电作用与磷脂极性端相结合。•不足•（三）液态镶嵌模型（fluidmosaicmodel）•在脂质双分子层中，有蛋白质颗粒（α螺旋）的分布。•不足•（四）晶格镶嵌模型•界面脂和膜内在蛋白一起构成膜中晶态部分（晶格），流动的脂质仅呈小片的点状分布。•（五）板块镶嵌模型•有序结构的板块之间被无序结构的板块分割•(六)脂筏•三、膜的主要理化特性除镶嵌性外•（一）膜的不对称性•在结构和功能上•1、膜蛋白分布的不对称•数目、排布方向、亲水端、酶活性位点、膜周边蛋白•2、膜脂的不对称性•红细胞膜分子组成•（二）膜的流动性•1、膜脂的流动性•（1）烃链的旋转异构运动（主要因素）•（2）脂肪酸链的伸缩运动和振荡运动•（3）膜脂分子的旋转运动•（4）侧向扩散运动•（5）翻转运动•2、膜蛋白的运动性•细胞代谢驱使的运动与膜下方的微管、微丝相结合•被动扩散受膜脂流动制约•（1）侧向扩散成帽反应（见图5-19）光致漂白荧光恢复法（见图5-20）•（2）旋转扩散•3、影响膜流动性的因素•（1）脂肪酸链的长度及不饱和程度•较短减弱尾区的相互作用，增进流动性。•不饱和脂肪酸多，相变温度低，流动性大。•（2）胆固醇与磷脂的比值•液态胆固醇增加有序性•晶态胆固醇扰乱有序性•（3）卵磷脂（磷脂酰胆碱）与鞘磷脂的比值•卵磷脂所含的脂肪酸不饱和程度高•鞘磷脂所含的脂肪酸饱和程度高•（4）膜蛋白的影响•嵌入的蛋白质多，流动性小。•（5）其他因素的影响•温度、pH、离子强度、金属离子等第五节细胞膜与物质的跨膜运输•选择通透性•小分子和离子的穿膜运输•大分子和颗粒物质的膜泡运输•一、穿膜运输•（一）小分子和离子的穿膜机制•扩散速率主要取决于分子大小和在脂质中的相对溶解度（见图5-41）•通透性（P）=在油和水中的分配系数（K）×扩散系数（D）/膜的厚度t•膜转运蛋白：（见图5-42）•通道蛋白（主要根据分子大小和电荷多少决定某些离子和分子能否通过）•载体蛋白（只允许能够与自身很好地结合的分子或离子通过，同时伴随自身结构的变化。）•被动转运：浓度高→低，没有消耗能量。•主动转运：浓度低→高，消耗能量。•（二）小分子和离子的穿膜运输方式•1、简单扩散•如O2、N2等•2、离子通道扩散•通道蛋白α螺旋蛋白亲水性通道（见图5-44）•电压门控通道•配体门控通道•机械门控通道•神经肌肉连接系统门控通道•3、易化扩散•如葡萄糖、氨基酸、核苷酸、金属离子等•（餐后，葡萄糖进入细胞，饥饿，葡萄糖被转运出细胞。）•载体蛋白•载体蛋白处于饱和状态时，运输速率达到最大值。（见图5-49）••4、离子泵•（1）钠泵•Na+-K+ATP酶，具有载体和酶的活性。•α亚单位催化部分•细胞质端有与Na+和ATP结合的部位，外端有与K+的结合部位。•第一步，ATP分解，ATP酶磷酸化，构象变化，Na+被分离释放到膜外。•第二步，ATP酶与K+结合，去磷酸化，构象恢复，将K+移至膜内释放。•每水解一个ATP分子，泵出3个Na+,泵入2个K+。•（2）钙泵•Ca2+-ATP酶，将Ca2+泵出细胞质或泵入某些细胞器。•每水解一个ATP分子，可转运两个Ca2+。•5、伴随运输•共转运载体蛋白离子梯度驱动的间接的主动运输•同向运输如利用Na+顺梯度内流把葡萄糖泵入细胞•对向运输如利用Na+顺梯度内流把H+泵出细胞•肠腔中的葡萄糖经小肠上皮细胞吸收转运入血液•单运输•协同运输•二、膜泡运输（需要能量）•（一）胞吞作用•1、吞噬作用•吞噬体或吞噬泡•2、胞饮作用•胞饮体或胞饮泡•微胞饮作用（微胞饮小泡）••3、受体介导的胞吞作用•有被小窝、有被或衣被小泡•网格蛋白（笼蛋白）→三腿蛋白复合体→衣被•低密度脂蛋白（LDL）颗粒：(见图5-56)•酯化胆固醇、游离胆固醇、磷脂、载脂蛋白-ApoB•LDL受体•配体+膜受体+衣被→有被小窝→有被小泡→无被小泡•（无被小泡+早期内体）→含受体的小囊泡→质膜•↓•含配体（LDL）的小囊泡+溶酶体↓（晚期内体）•配体水解→游离的胆固醇→细胞质•4、陷穴蛋白介导的胞饮作用•陷穴蛋白（见图5-58）•（二）胞吐作用•穿胞吞吐作用（见图5-59）••结构性分泌•调节性分泌（接受细胞外信号的刺激）•第六节细胞膜受体•第八节膜受体与细胞识别•一、细胞膜受体的概念•受体（receptor）：存在于细胞膜上或细胞内，能接受外界的信号，并将信号转化为细胞内的一系列生物化学反应，从而对细胞的结构或功能产生影响的蛋白质分子。（识别外来信号和激发继发效应）•（一）膜受体的结构和类型•1、膜受体的分子结构•多为糖蛋白•细胞外域（亲水部分）、跨膜域（疏水部分）和细胞内域（亲水部分）•识别部（调节亚单位）、转换部（转导部）、效应部（催化亚单位）•单体型受体、复合型受体•2、膜受体的类型•按受体所相关配体的类型来分•按受体本身的化学或功能特性来分•（1）受体酪氨酸激酶•细胞内域（效应部）：酪氨酸激酶•（2）配体闸门通道•离子通道如N型乙酰胆碱受体（见图5-61）•（3）G蛋白偶联受体•单体跨膜7次激活G蛋白•（二）膜受体的特性•1、特异性及非决定性•信号与受体之间，分子的立体特异性，诱导改变分子构象以互相适应（见图5-63），但特异性并非绝对严格。•2、可饱和性•一个细胞受体数目有限•3、高亲和度•4、可逆性•5、特定的组织定位•（三）膜受体的数量与分布•（四）受体的激动剂和阻断剂•二、膜受体与细胞识别•（一）细胞识别的现象•两种海绵的细胞3个胚层的细胞•（二）细胞识别的分子基础•细胞表面受体间或受体与大分子间互补形式的相互作用。•各种细胞表面寡糖链中的单糖种类、数目、排列顺序和结合方式不同，使糖链具有多样性和复杂性。•两种海绵的细胞（凝集因子、凝集因子的受体）见图5-72•（三）细胞识别所引起的反应类型•1、配体进入细胞•2、细胞的黏着•3、细胞内功能活动的改变