细胞膜2

细胞膜与物质的跨膜运输姓名：魏凤香职称：副教授深圳市龙岗区妇幼保健院物质的跨膜运输小分子物质的跨膜运输大分子物质的膜泡运输被动运输主动运输简单扩散易化扩散胞吞作用胞吐作用吞噬胞饮细胞膜与物质的跨膜运输穿膜运输简单扩散转运分子通道扩散载体扩散被动运输主动运输ATP电化学梯度细胞质细胞外间隙脂双层通道蛋白载体蛋白运输方式电化学梯度转运蛋白能量来源简单扩散顺——电化学梯度势能易化扩散顺载体蛋白或通道蛋白电化学梯度势能主动运输逆载体蛋白细胞代谢能(ATP)物质穿膜运输(一)简单扩散：（自由扩散）溶质从高浓度处向低浓度处跨膜转运，不需能量，也没有膜蛋白协助。疏水分子不带电小的极性分子CO2H2O乙醇尿素甘油不带电大极性分子葡萄糖蔗糖离子H+、Na+HCO3-、K+Ca2+、Cl-、Mg2+脂双层O2、N2NO苯一.被动运输highconcentrationLowconcentration简单扩散指膜中与物质运输有关的跨膜蛋白。。•通道蛋白：形成一种水溶性通道，允许一定大小、电荷的离子通过。（被动）•载体蛋白：与特定的溶质结合，改变构象使溶质穿越细胞膜。（主动、被动）(二)易化扩散膜转运蛋白1.离子通道扩散：◆通道蛋白：形成一种水溶性通道，允许一定大小、电荷的离子通过。(被动运输)◆闸门通道持续开放通道、间断开放通道受闸门控制的间断开放通道。1）配体闸门通道：当配体与细胞表面受体结合时，引起闸门开启。2）电压闸门通道：膜电位变化引起闸门开启。2003年，美国科学家彼得·阿格雷和罗德里克·麦金农，分别因对细胞膜水通道，离子通道结构和机理研究而获诺贝尔化学奖。PeterAgreRoderickMacKinnon1）电压门控通道：膜电位变化引起闸门开启。2）配体门控通道：当配体与细胞表面受体结合时，引起闸门开启。3）机械门控通道：机械力作用下通道开启。高浓度低浓度通道蛋白配体2.载体蛋白介导易化扩散：脂双层溶质乒乓电化学梯度载体蛋白构象介导溶质A易化扩散介导易化扩散的载体蛋白◆载体扩散的特点：饱和性、特异性和载体易位机制◆载体的分类：分子载体和离子载体Carrierproteins高浓度低浓度载体蛋白Carrierproteins二.主动运输：膜上载体蛋白将物质逆浓度梯度跨膜运输的过程,由ATP提供能量。哺乳动物细胞内外离子浓度比较)成份细胞内浓度(mmol/L细胞外浓度(mmol/L)10)4)Na+K+Mg2+Ca2+H+Cl-×14551~22.5~5410-5(10-7.4mol/L)5~15140301~2(≤-7mol/L,游离×10-5(10-7.2mol/L5~15110主动运输•特点：–①逆浓度梯度（逆化学梯度）运输；–②需要能量；–③都有载体蛋白。•能量来源：–①协同运输中的离子梯度动力；–②ATP驱动的泵通过水解ATP获得能量；–③光驱动的泵利用光能运输物质，见于细菌。(一）离子泵:某些跨膜蛋白，特异性地逆浓度梯度运输离子，具有高度的选择性，本身具有ATP酶活性，能量由蛋白本身提供。◆Na+-K+pump,Na+-K+ATPase是由两个大亚基(α亚基)和两个小亚基(β亚基)组成；大亚基：为贯穿膜全层的脂蛋白,是该酶的催化部位,在细胞质面有ATP结合位点，细胞外侧有乌本苷结合位点和Na+和K+结合位点。小亚基:为细胞膜外侧半嵌合糖蛋白,其作用机制不详。钠-钾泵的结构•钠钾泵的作用：•①维持细胞的渗透性，保持细胞体积；•②维持低Na+高K+的细胞内环境；•③维持细胞的静息电位。•地高辛、乌本苷等强心剂抑制其活性；Mg2+和少量膜脂有助提高于其活性。大亚基小亚基ATPADP+Pi细胞质钾浓度梯度[30倍]钠浓度梯度[13倍]钾离子钠离子乌本苷钾与乌本苷结合部位钠结合部位++大亚基小亚基ATPADP+Pi细胞质钾浓度梯度[30倍]钠浓度梯度[13倍]细胞质钾浓度梯度[30倍]钠浓度梯度[13倍]++小亚基Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+Na+Na+Na+PiNa+K+小亚基K+ATPADP+Pi钠结合部位K+Pi小亚基钾结合部位Mg+主动运输的过程•1.细胞膜内侧有Na+、Mg+与酶结合，激活了ATP酶活性，ATP水解为ADP和高能磷酸根。高能磷酸根与ATP酶解和，引起酶构象变化。•2.于是与Na+结合的部位转向膜外侧，这种磷酸化的酶对Na+亲和力低，对K+亲和力高，因而在膜外侧释放Na+。•3.改变构象的ATP酶，在膜外侧有K+存在时，对K+亲和力高并与之结合，K+与磷酸化酶解和后促使酶去磷酸化，酶的构象恢复原样，将K+在膜内侧释放。每次可泵出3个Na+和2个K+。胞饮作用吞噬作用受体介导的胞吞作用大分子及颗粒物质并不直接穿过细胞膜,而是通过一系列膜囊泡形成和融合来完成的转运过程。胞吐作用吞噬作用胞饮作用吞噬体吞饮体胞吐作用吞噬作用胞饮作用一.胞吞作用：通过质膜内陷形成囊泡，将胞外物质裹入细胞，并输入的过程。胞吞作用的形式胞饮作用：摄入液体和小溶质分子进行消化的过程。吞饮小泡的直径在150nm以下。吞噬作用：摄入大的颗粒(如微生物或细胞碎片)进行消化的过程。吞噬小泡的直径大于250nm。受体介导的胞吞作用：大分子与细胞膜上特异性受体相结合，通过膜囊泡系统完成物质的传送。在这一过程中形成特殊的囊泡，是一类特殊结构的小泡(衣被小泡)，又称有被小泡运输。•细胞内吞较大的固体颗粒物质，如细菌、细胞碎片等，称为吞噬作用。◆吞噬作用吞噬作用透射电镜扫描电镜•细胞吞入液体或极小的颗粒物质。◆胞饮作用◆受体介导的胞吞作用有被小窝(coatedpits)：在细胞膜上进行胞饮作用的特定区域。是由质膜与网格蛋白形成的。有被小泡(coatedvesicle)：有被小窝在形成1分钟后内陷形成。有被小泡和有被小窝的外衣，为笼蛋白(clathrin)形成的网状结构。笼蛋白的结构笼蛋白的结构重链轻链LDL颗粒LDL受体有被小窝有被小泡去被无被小泡胞内体融合受体与大分子颗粒分开胞内体部分胞内体部分初级溶酶体融合吞噬溶酶体去被胞内体融合初级溶酶体融合二.胞吐作用1.胞吐：细胞内的细胞质小泡与质膜溶合，将所含物质排出细胞外的过程。2.分泌途径：结构性途径：分泌蛋白、高尔基体分泌囊泡。调节性途径：储存于分泌囊泡、外界信号。粗面内质网2.胞吐的分泌途径分泌囊泡信号高尔基体调节性途径结构性途径核外排的转运囊泡胞吐作用调节性分泌途径穿膜运输被动运输简单扩散易化扩散主动运输离子泵离子梯度驱动的主动运输膜泡运输胞吐作用胞吞作用吞噬作用胞饮作用受体介导的胞吞作用运输机制运输类型特点举例小分子和离子的运输被动运输简单扩散通道扩散帮助扩散主动运输协同运输（1）高浓度低浓度（2）不消耗细胞代谢能（3）通过脂质双分子层（1）（2）同上通过通道蛋白（1）（2）同上有载体帮助O2、N2、苯乙醇、甾类激素、磺胺类H2O、甘油等离子和神经递质氨基酸、核苷酸、葡萄糖等（1）低浓度高浓度（2）消耗细胞代谢能（3）有载体帮助离子泵无机离子氨基酸、核苷酸、葡萄糖等大分子及颗粒的运输膜泡运输（1）以囊泡形式运输（2）耗能激素、抗体、细菌等(1)被转运物质与钠离子有共同载体(2)钠离子浓度差驱动物质运输总结:1.细胞膜的化学组成脂类,糖类,蛋白质其结构特点都为双亲媒性分子其分布特点2.细胞膜的结构模型液态镶嵌模型内容3.细胞膜的功能(1)保护(2)物质运输小分子和离子的穿膜运输大分子和颗粒物质的膜泡运输参加学术报告愉快的留学生活谢谢大家细胞膜上的一类镶嵌蛋白，多为膜上的功能性糖蛋白。胞内受体：膜受体：(细胞膜.细胞核.胞内膜上.)膜受体的结构、分类和特点膜受体单体型：由一个镶嵌蛋白分子构成。复合型：由两个或多个镶嵌蛋白聚合一起形成。膜受体的结构调节部位催化部位（识别器）：受体蛋白向着细胞外部分，多为糖蛋白，可识别不同的配体，狭义受体指此部位。（效应器）：受体蛋白向着细胞质部分，一般具有酶的活性，配体与受体结合前，它是无活性的，只有受体与配体结合后才被激活，引起一系列变化，产生相应的生物效应。转换单位（转换部）：将受体所接受的信号，转变为蛋白质的构象变化，传给催化单位。特异性高亲和性可饱和性可逆性膜受体特性识别配体，并与之结合，将胞外信号转变成胞内信号，引起胞内效应。凡能刺激机体免疫系统(脾.骨髓.胸腺和淋巴细胞等)发生各种生理和病理过程的异物分子,统称抗原。细胞膜表面具有抗原性质的大分子，多为镶嵌在细胞膜上的糖蛋白和糖脂。人类红细胞表面的主要抗原，其化学成份是一类糖脂，决定抗原性质的是其寡糖链部分。是指同种细胞之间,同种与异种细胞,以及对异物分子之间的认识现象。膜受体与细胞识别(前体物)(H抗原)（B抗原}（AB抗原）凡能引起个体间组织器官移植排斥反应的抗原称组织相容性抗原，是广泛存在于各种组织细胞膜上的抗原。2.信息的跨膜传递1)第二信使学说实验50年代初,Sutherland在研究肾上腺素激活磷酸化酶,促进糖原分解的机制时发现,以肾上腺素加入肝切片,可诱导生成一热稳定的因子,经鉴定是环腺苷酸,以环腺苷酸加入肝切片同样可激活磷酸化酶并促进糖原分解.Sutherland认为肾上腺素的作用是通过cAMP而实现的,将cAMP称为第二信使,并提出第二信使学说激素（配体）作为第一信使，可被靶细胞膜上的专一性受体识别并结合。所形成的配体受体复合体能激活位于细胞膜中的腺苷酸环化酶（AC）。AC能催化ATP生成cAMP。cAMP作为第二信使，通过激活依赖于cAMP的蛋白激酶，始动各种反应，产生最终生物学效应。第二信使学说Sutherland1965年提出2)cAMP信使体系配体+受体激活位于细胞膜中的腺苷酸环化酶（AC）ATP分解成cAMPcAMP效应(激活依赖于cAMP的蛋白激酶A,使酶活化)3)IP3DG信使体系配体+受体激活位于细胞膜中的磷脂酶C4,5-二磷酸肌醇(PIP2)分解甘油二酯(DG)+三磷酸肌醇(IP3)激活蛋白激酶C调节膜的离子通道调节细胞的PH,神经细胞的电兴奋,促进细胞分裂Ca2+通道开放肌肉收缩