02 第二章 细胞的基本功能 02-1 细胞膜的物质转运功能.pptx

第1页：第二章细胞的基本功能

第二章细胞的基本功能第一节细胞膜的物质转运功能

第2页：一、细胞膜的分子结构

一、细胞膜的分子结构

• 一、细胞膜的分子结构液态镶嵌模型(fluid mosaic model)学说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、胆固醇等双嗜分子构成基架,体温条件下具有流动性
• 2.蛋白质:表面蛋白20-30%(如:RBC骨架蛋白)整合蛋白70-80%(载体、通道、离子泵、受体等)

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第4页：第二章细胞的基本功能

3.糖类:与脂质或蛋白结合生成糖蛋白或糖脂作为抗原决定簇、受体可识别部分

第5页：二、跨膜物质转运

二、跨膜物质转运

• 二、跨膜物质转运跨膜转运transmembrane transport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被动转运易化扩散原发性主动转运
• ②主动转运继发性主动转运
• ③膜泡运输出胞入胞膜蛋白介导

第6页：(一)单纯扩散

(一)单纯扩散

• (一)单纯扩散Simple diffusion
• 1.概念：脂溶性（非极性）物质和少数不带电荷的极性小分子物质从高浓度一侧向低浓度一侧的跨膜扩散。
• 2.扩散的速度取决于其在膜两侧的浓度差和膜对其通透性(脂溶性,分子量,带电状况)。

第7页：3.单纯扩散物质

3.单纯扩散物质

• 3.单纯扩散物质：O
• 2、CO
• 2、N
• 2、类固醇激素乙醇、尿素、甘油、水等。
• 4.较大的极性分子，如葡萄糖、氨基酸难以此种方式直接通过质膜；各种离子，尽管直径很小，但不通透，如Na+、K+。

第8页：(二)易化扩散

(二)易化扩散在膜蛋白的帮助（介导）下，非脂溶性小分子物质或带电离子顺浓度梯度和（或）电位梯度进行的跨膜转运。经载体易化扩散经通道易化扩散

第9页：1.经载体易化扩散载体

1.经载体易化扩散载体:又称转运体，是介导小分子物质或离子跨膜转运的一类膜蛋白。经载体易化扩散：水溶性小分子物质或离子在载体蛋白介导下，顺浓度梯度和(或)电位梯度进行的被动跨膜转运。

第10页：经载体易化扩散的特点

经载体易化扩散的特点

• 经载体易化扩散的特点：
• ①结构特异性:载体分子上有底物的结合位点只转运一种或几种物质。“结合-构象变化-解离”

第11页：②饱和现象

②饱和现象

• ②饱和现象saturation：因载体的数量及载体结合位点的数量有限当底物浓度达到一定数值时，转运速度不再随底物浓度的增加而继续增大，此时转运速度达最大值——最大转运能力。
• ③竞争性抑制competition inhibition:当两种结构相似的物质能被同一载体转运,则亲和力或浓度较低者转运被抑制。

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第13页：转运体

转运体 ：单转运体，如转运葡萄糖的载体。同向转运体，如Na+-葡萄糖同向转运体。反向转运体或交换体，如Na+-H+交换体。

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第15页：2.经通道易化扩散

2.经通道易化扩散经通道易化扩散带电离子在通道蛋白（离子通道）的介导下，顺电化学梯度进行的跨膜转运。

第16页：离子通道

离子通道：一类贯穿脂质双层的、中央带有亲水性孔道的膜蛋白。

第17页：离子通道的基本特征

离子通道的基本特征

• 离子通道的基本特征：
• ①离子选择性：每种通道只对一种或几种离子有较高通透性Na+Ch、K+Ch、Cl-Ch等。
• ②门控性：通道蛋白分子内有一些可移动的结构或化学基团，在通道内起“闸门”作用，控制通道的开闭。

第18页：依门控性将通道分类

依门控性将通道分类：电压门控通道化学门控通道机械门控通道非门控通道少数通道始终是持续开放的。如:神经纤维上的钾漏通道;缝隙连接通道。

第19页：电压门控通道离子通道的门控特性

电压门控通道离子通道的门控特性

第20页：机械门控通道化学门控通道机械门控通道

机械门控通道化学门控通道机械门控通道

第21页：经通道易化扩散的特点

经通道易化扩散的特点

• 经通道易化扩散的特点：
• ①转运速率比载体快，106-108/s
• ②无饱和现象，
• ③无竞争性抑制
• ④通道有不同的功能状态通道蛋白状态：静息、激活、失活

第22页：静息激活失活

静息激活失活

第23页：(三)主动转运物质

(三)主动转运物质

• (三)主动转运active transport物质在膜蛋白的帮助下，逆浓度梯度和(或)电位梯度进行的物质跨膜转运过程。
• •原发性主动转运Primary activetransport
• •继发性主动转运(又简称联合转运)secondary active transport耗能

第24页：1.原发性主动转运细胞膜上的离子泵(

1.原发性主动转运细胞膜上的离子泵(ion )直接利用分解ATP产生的能量,将离子逆浓度梯度和(或)电位梯度进行的跨膜转运过程。离子泵本质是ATP酶。离子泵：Na+-K+泵，Ca2+泵，质子泵（H+）

第25页：3+(移出胞外)

3+(移出胞外)

• 3Na+(移出胞外):2K+(移入胞内)生电性钠泵
• （1）Na+-K+泵sodium-potassium pump1）钠泵, Na+-K+-ATP酶Na+-K+依赖式ATP酶，主要分布在质膜上Na+-K+-ATPase+

第26页：.转运周期10

.转运周期10（流程示意）

1. .转运周期10ms；B.转运结果:细胞内[K+]约为细胞外30倍，细胞外[Na+]约为胞质内的10倍。细胞内[Na+]↑
2. 激活钠泵细胞外[K+]↑

第27页：2)钠泵活动的生理意义

2)钠泵活动的生理意义

• 2)钠泵活动的生理意义：
• ①细胞内高K+：胞内代谢反应所必需，如核糖体合成蛋白质就需要高K+环境；
• ②维持胞质渗透压和细胞容积的相对稳定；
• ③膜内外K+、Na+浓度差：RP、AP产生基础;
• ④生电性效应可影响膜电位；
• ⑤建立Na+的跨膜浓度梯度，为继发主动转运提供势能储备。3)钠泵特异抑制剂：哇巴因ouabain。

第28页：（2）Ca2+泵(

（2）Ca2+泵(

• （2）Ca2+泵(Ca2+-ATP酶)：主要分布于质膜、内质网或肌质网膜上。钙泵活动造成胞内低钙。
• （3）质子泵
• •H+-K+-ATP酶分布于胃腺壁细胞和肾小管闰细胞膜上，主要功能是分泌H+。
• •H+-ATP酶分布于各种细胞器膜上，以维持胞质的中性和细胞器内酸性。

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第30页：2.继发性主动转运(又称联合转运)

2.继发性主动转运(又称联合转运) 细胞膜利用原发性主动转运形成的某些离子的浓度梯度(即驱动力),而进行的另外一种物质逆浓度和(或)电位梯度的跨膜转运。间接利用ATP能量。如：小肠黏膜上皮细胞和肾小管上皮细胞吸收GS、AA。

第31页：肠黏膜上皮细胞

肠黏膜上皮细胞对GS的继发性主动转运肠黏膜上皮细胞顶端膜侧发生Na+-GS同向转运，GS经基底侧膜上另一种GS载体易化扩散入组织液。

第32页：肾小管上皮细胞

肾小管上皮细胞（流程示意）

1. 肾小管上皮细胞对GS的重吸收基底侧膜钠泵活动
2. Na+浓度势能差
3. 管腔膜Na+-GS同向转运体
4. GS再易化扩散入血

第33页：在绝大多数情况

在绝大多数情况下，溶质跨质膜转运的动力来自Na+泵建立起的Na+的跨膜浓度梯度；溶质跨细胞器膜的转运的动力来自质子泵(H+-ATP酶)建立起的H+的跨膜浓度梯度。

第34页：(四)膜泡运输大分子

(四)膜泡运输大分子

(四)膜泡运输大分子和颗粒物质，如药物的排出，激素的分泌，细胞碎片的排出等不直接穿过细胞膜，由膜包围形成囊泡，通过膜包裹、膜融合、膜离断等一系列过程完成的转运。

由于转运物质量大，又称批量运输。

需要多种蛋白质参与，伴有细胞膜面积的改变包括出胞和入胞两种形式耗能，主动过程。

第35页：1.出胞指胞质内

1.出胞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。激素分泌、粘液和酶原的分泌、神经递质的释放等

第36页：出胞过程粗面

出胞过程粗面（流程示意）

1. 出胞过程粗面内质网核糖体上合成
2. 转移到高尔基体修饰
3. 分泌囊泡
4. 移向细胞膜内侧
5. 融合、破裂，分泌

第37页：2.入胞细胞外

2.入胞细胞外的大分子物质或物质团块，被细胞膜包裹后以囊泡的形式进入细胞的过程。例如：白细胞吞噬细菌、异物等。

第38页：两种形式吞噬

两种形式吞噬

两种形式吞噬 ：被转运物以固态形式进入细胞。

仅见于单核细胞、巨噬细胞、中性粒细胞吞饮 :被转运物以液态形式进入细胞。

是多数大分子物质进入细胞的唯一途径。

液相入胞：溶质及细胞外液一同进入细胞。

受体介导入胞：被转运物与特异受体结合，选择性进入细胞。

第39页：受体介导式入胞过程

受体介导式入胞过程

第40页：运铁蛋白、低密度

运铁蛋白、低密度

运铁蛋白、低密度脂蛋白、VB12转运蛋白、多种生长因子、胰岛素等蛋白类激素和糖蛋白即以受体介导入胞的方式入胞。

某些人由于缺乏低密度脂蛋白(LDL)受体，使LDL不能被正常利用，血浆中LDL (含胆固醇)浓度↑，导致高胆固醇血症、动脉粥样硬化。