【教学课件】第二章细胞的基本功能.ppt
,第二章 细胞的基本功能 Function of cell 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(fluid mosaic model) 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 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 被动转运 passive transport 易化扩散 原发性主动转运 主动转运 active transport 继发性主动转运 出胞和入胞作用,膜 蛋 白 介 导,(一)单纯扩散 Simple diffusion 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water channel 即水孔蛋白aquaprin来跨膜转运),(二) 易化扩散 Facilitated diffusion 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: 由高到低顺浓度差扩散(离子扩散还 与电位差有关) 转运蛋白与转运物质间有选择性 转运蛋白的功能受环境因素的影响,1.经载体的易化扩散 Facilitated diffusion via carrier 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： 顺浓度差转运,速度比依溶质物理特 性预期的快; 饱和现象saturation; 结构特异性:如对GS转运,只转运右 旋GS,因为载体是D-GS carrier或称 glucose transporter; 竞争抑制competitive inhibition;,2.经通道的易化扩散 Facilitated diffusion via channel：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-gated channel 电压门控通道 Voltage-gated channel 机械门控通道 Mechanical-gated channel,电压门控通道,化学门控通道,化学,化学,通道的特征： 离子选择性 门控性 通道转运的功能特点： 转运速率比载体快 无饱和现象，无竞争性抑制 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 active transport 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 Primary active transport,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(ion pump),如： 钠-钾泵 sodium-potassium pump 简称钠泵sodium pump,又称Na+-K+- ATP酶(Na+-K+-ATPase),Primary active transport,Na+-K+ 依赖式ATP酶（钠泵）,3Na+(由胞内向胞外): 2K+ (由胞外向胞内),Na+-K+依赖式ATP酶由一对和一对亚 单位构成的四联体,水解ATP及与阳离子结合 部位均在亚单位(功能亚单位)。当： 细胞内Na+ ATP 钠泵激活 细胞外K+ ADP+Pi+E 3Na+(移出胞外):2K+（移入胞内） 同时逆向转运。 钠泵抑制剂:哇巴因ouabain,Primary active transport,钠泵活动的生理意义： 细胞内高K+胞内代谢反应所必需； 膜内外K+、Na+浓度差RP、AP产生前提； 维持胞质渗透压和细胞容积的相对稳定； 生电性活动影响RP数值； 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：,Primary active transport,2.继发主动转运 (又简称联合转运) secondary active transport 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： GS和AA在小肠粘膜上皮的吸收； GS和AA在肾小管上皮的重吸收； 神经递质在突触间隙被神经末梢 所重摄取； 甲状腺上皮细胞的聚碘过程； Na+-H+交换,Na+-Ca2+交换；,(一)出胞和入胞 exocytosis and endocytosis,Exocytosis: 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,
