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第二章细胞的基本功能Functionofcell第一节细胞膜的结构和物质转运功能一、细胞膜的结构概述液态镶嵌模型(fluidmosaicmodel)以液态脂质双分子层为基架,其间镶嵌有不同结构和功能的蛋白质1.脂质双分子层:磷脂、胆固醇双嗜分子构成基架,体温条件下具有流动性2.蛋白质:分表面蛋白(如:RBC骨架蛋白)和整合蛋白(载体、通道、离子泵、转运体)3.糖类:与脂质或蛋白结合生成糖蛋白或糖脂成为抗原决定簇、受体可识别部分二、膜的跨膜物质转运功能跨膜转运transmembranetransport:体内各种物质经过细胞膜进出细胞的过程。转运方式:单纯扩散①被动转运passivetransport易化扩散原发性主动转运②主动转运activetransport继发性主动转运③出胞和入胞作用膜蛋白介导(一)单纯扩散Simplediffusion脂溶性物质由高→低浓度侧的净移动。通量(flux):摩尔/cm2.秒扩散浓度差膜通透性(脂溶性,分子量,带电状况)单纯扩散物质：O2、CO2、乙醇、尿素、少量激素、水(还可通过水通道waterchannel即水孔蛋白aquaprin来跨膜转运)(二)易化扩散Facilitateddiffusion非脂溶性物质借助细胞膜蛋白质(通道、载体)帮助顺电化学梯度的跨膜转运。特点:①由高到低顺浓度差扩散(离子扩散还与电位差有关)②转运蛋白与转运物质间有选择性③转运蛋白的功能受环境因素的影响1.经载体的易化扩散Facilitateddiffusionviacarrier转运物质:小分子物质,如GS、AA、核苷酸载体：是贯穿脂质双层的整合蛋白。经载体的易化扩散的特点：①顺浓度差转运,速度比依溶质物理特性预期的快;②饱和现象saturation;③结构特异性:如对GS转运,只转运右旋GS,因为载体是D-GScarrier或称glucosetransporter;④竞争抑制competitiveinhibition;2.经通道的易化扩散Facilitateddiffusionviachannel：转运物质:带电离子离子通道：是一类贯穿脂质双层的、中央带有亲水性孔道的膜蛋白。通道的分类：化学门控通道Chemically-gatedchannel电压门控通道Voltage-gatedchannel机械门控通道Mechanical-gatedchannel电压门控通道化学门控通道化学化学通道的特征：①离子选择性②门控性通道转运的功能特点：①转运速率比载体快②无饱和现象，无竞争性抑制③通道有不同的功能状态通道蛋白状态：静息、激活、失活(三)主动转运activetransport细胞膜通过本身某种耗能过程，借助细胞膜某些蛋白质的帮助，将非脂溶性物质分子或离子逆电化学梯度差进行的转运。根据转运能量是否直接来源于ATP的不同分为:原发和继发两种主动转运形式。1.原发性主动转运Primaryactivetransport指细胞直接利用代谢产生的能量(ATP)将物质(通常是带电离子)逆浓度梯度或电位梯度进行的跨膜转运过程。介导这一过程的膜蛋白称为离子泵(ionpump),如：钠-钾泵sodium-potassiumpump简称钠泵sodiumpump,又称Na+-K+-ATP酶(Na+-K+-ATPase)PrimaryactivetransportNa+-K+依赖式ATP酶（钠泵）3Na+(由胞内向胞外):2K+(由胞外向胞内)①Na+-K+依赖式ATP酶由一对α和一对β亚单位构成的四联体,水解ATP及与阳离子结合部位均在α亚单位(功能亚单位)。当：细胞内[Na+]↑ATP→钠泵激活→↓细胞外[K+]↑ADP+Pi+E3Na+(移出胞外):2K+（移入胞内）同时逆向转运。②钠泵抑制剂:哇巴因ouabainPrimaryactivetransport钠泵活动的生理意义：①细胞内高K+—胞内代谢反应所必需；②膜内外K+、Na+浓度差—RP、AP产生前提；③维持胞质渗透压和细胞容积的相对稳定；④生电性活动—影响RP数值；⑤胞外高Na+势能储备：—GS、AA继发性主动转运；—Na+-H+交换,维持胞内pH稳定；—Na+-Ca2+交换,维持胞内Ca2+浓度稳定；H+泵(H+-ATP酶；H+-K+-ATP酶):分布于胃粘膜壁细胞表面，与胃酸分泌有关Ca2+泵(Ca2+-ATP酶)：主要分布于骨骼肌与心肌细胞内部的肌质网上,与肌肉收缩有关其它泵：Primaryactivetransport2.继发主动转运(又简称联合转运)secondaryactivetransport细胞膜间接利用钠泵分解ATP释放的能量完成的主动转运。即细胞膜利用钠泵分解ATP释放的能量所建立起的细胞膜内外Na+浓度差的势能储备，再由转运体蛋白完成的逆电化学梯差的跨膜转运。如：小肠粘膜上皮细胞和肾小管上皮细胞吸收GS、AA为继发主动转运。介导继发主动转运的是特殊的转运蛋白—转运体transporter。肾小管上皮细胞对GS的转运基侧膜钠泵活动↓Na+浓度势能差↓管腔膜Na+、GS同向转运体↓GS再易化扩散入血转运体transporter：转运体和载体具有相似的转运机制，也会出现饱和现象同向转运体反向转运体（交换体）典型的继发性主动转运：①GS和AA在小肠粘膜上皮的吸收；②GS和AA在肾小管上皮的重吸收；③神经递质在突触间隙被神经末梢所重摄取；④甲状腺上皮细胞的聚碘过程；⑤Na+-H+交换,Na+-Ca2+交换；(一)出胞和入胞exocytosisandendocytosisExocytosis:指胞质内的大分子物质以分泌囊泡的形式排出细胞的过程。分泌物的出胞过程粗面内质网上合成↓转移到高尔基体↓修饰，由质膜包裹↓分泌囊泡↓移向细胞膜内侧↓融合、破裂，分泌信号Endocytosis：大分子物质或物质团块借助于细胞膜形成吞噬泡或吞饮泡的方式进入细胞的过程，包括吞噬和吞饮。例如：白细胞吞噬细菌、异物等受体介导式入胞过程被运物与R结合↓结合部位膜内陷、离断↓胞质内形成吞饮泡↓R与转运物质分离↓只含R的小泡与膜结合如:结合Fe2+的运铁蛋白低密度脂蛋白的入胞再循环