2022年医学专题—第八章--细胞膜与细胞器.ppt

第八章 细胞膜与细胞器,第一页，共八十二页。,第一(dy)部分 模式细胞,第二页，共八十二页。,细菌细胞(xbo)结构,第三页，共八十二页。,原 核 细 胞,主要(zhyo)特点,1.遗传物质仅一个(y)环状DNA,2.无核膜(h m),3.无细胞器,无细胞骨架,4.以无丝分裂或出芽繁殖,代表生物,支原体、细菌、蓝藻,第四页，共八十二页。,动物细胞结构(jigu),第五页，共八十二页。,植物(zhw)细胞结构,第六页，共八十二页。,第七页，共八十二页。,三大(sn d)结构体系,真 核 细 胞,遗传信息表达(biod)系统 染色质(体)、核糖体、mRNA、tRNA等等,细胞骨架系统(xtng)胞质骨架、核骨架,生物膜系统 质膜、内膜系统（细胞器）,第八页，共八十二页。,1.细胞壁,2.细胞(xbo)荚膜、鞘膜和套膜,第九页，共八十二页。,3.细胞膜,又称质膜（原生质膜），是细胞质与其(yq)外在环境分隔的半透膜。,所有的细胞都以一层薄膜将它的内含物与外界环境分开。另外，大多数细胞中还含有许多内膜系统，组成具有各种特定功能的亚细胞结构和细胞器。例如，线粒体、细胞核、内质网、溶酶体和叶绿体等。细胞膜以及(yj)各种细胞器的外膜通称为生物膜。,第十页，共八十二页。,I.膜的结构(jigu),第十一页，共八十二页。,流动镶嵌(xingqin)模型,糖萼,蛋白质,脂双层,第十二页，共八十二页。,（1）膜的基质或膜结构的连续主体是极性的脂质双分子层；（2）脂质双分子层具有流动性；（3）膜的内嵌蛋白质表面具有疏水的氨基酸侧链基团(j tun)，故此类蛋白“溶解”于双分子层的疏水部分中；（4）外周蛋白的表面主要含有亲水R基，可通过静电引力与带电荷的脂质双分子层的极性头部连接；,流动(lidng)镶嵌模型要点,第十三页，共八十二页。,（5）双分子层中的脂质分子之间或蛋白质组分与脂质之间无共价结合；（6）膜蛋白可做横向移动，外周蛋白漂浮在双分子层“海洋”的表面，而内嵌蛋白犹如“冰山”几乎完全浸沉(jnchn)于烃基核心中。,第十四页，共八十二页。,膜蛋白分布(fnb)不对称,流动镶嵌模型(mxng)特性,不对称性,第十五页，共八十二页。,流动性,流动(lidng)镶嵌模型特性,膜蛋白的运动(yndng),第十六页，共八十二页。,流动性,流动镶嵌(xingqin)模型特性,膜脂的运动(yndng),第十七页，共八十二页。,II.膜的化学(huxu)组成,主要由脂质（主要是磷脂(ln zh)和胆固醇）、蛋白质（包括酶）和多糖类组成，水和金属离子等。生物膜的组成，因膜的种类不同而有很大的差别。,第十八页，共八十二页。,（1）脂质Lipid,脂质是构成生物膜最基本的结构(jigu)物质脂质包括磷脂、胆固醇和糖脂等，其中以磷脂为主要成分。,第十九页，共八十二页。,磷脂(ln zh)Glycerophospholipids,主要(zhyo)是磷酸甘油二脂。甘油中第1，2位碳原子与脂肪酸酯基（主要是含16碳的软脂酸和18碳的油酸）相连，第3位碳原子则与磷酸酯基相连。不同的磷脂，其磷酸酯基组成也不相同。,第二十页，共八十二页。,磷脂分子(fnz)中含有亲水性的磷酸酯基和亲脂的脂肪酸链，是优良的两亲性分子,磷脂(ln zh)的两亲性结构,极性端,非极性端,第二十一页，共八十二页。,膜的构造(guzo),第二十二页，共八十二页。,胆固醇,胆固醇是一种(y zhn)类脂化合物,在生物膜中含量较多。,胆固醇以中性脂的形式分布在双层脂膜内，对生物膜中脂类的物理(wl)状态有一定的调节作用，有利于保持膜的流动性和降低相变温度。,第二十三页，共八十二页。,糖脂,糖脂也是构成双层脂膜的结构(jigu)物质。糖脂主要分布在细胞膜外侧的单分子层中。动物细胞膜所含的糖脂主要是脑苷脂。结构为：,半乳糖,第二十四页，共八十二页。,第二十五页，共八十二页。,（2）膜蛋白质,生物膜中含有多种不同的蛋白质，通常称为膜蛋白。根据它们在膜上的定位情况，可以分为外周蛋白和内在蛋白。膜蛋白具有重要的生物功能，是生物膜实施(shsh)功能的基本场所。,第二十六页，共八十二页。,第二十七页，共八十二页。,外周蛋白(dnbi)peripheral protein,这类蛋白(dnbi)约占膜蛋白(dnbi)的2030%，分布于双层脂膜的外表层，主要通过静电引力或范德华力与膜结合。外周蛋白与膜的结合比较疏松，容易从膜上分离出来。外周蛋白能溶解于水。,第二十八页，共八十二页。,内在(nizi)蛋白integral protein,内在蛋白约占膜蛋白的70-80%，蛋白的部分或全部嵌在双层脂膜的疏水层中。这类蛋白的特征是不溶于水，主要靠疏水键与膜脂相结合，而且不容易从膜中分离出来。内在蛋白与双层脂膜疏水区接触部分，由于没有水分子的影响，多肽链内形成氢键趋向大大增加，因此，它们主要以-螺旋(luxun)和-折叠形式存在，其中又以-螺旋更普遍。,第二十九页，共八十二页。,第三十页，共八十二页。,内在(nizi)蛋白,第三十一页，共八十二页。,（3）糖类(tn li),生物膜中含有一定的寡糖类物质。它们大多与膜蛋白结合，少数与膜脂结合。糖类在膜上的分布是不对称的，全部都处于细胞膜的外侧。生物膜中组成寡糖的单糖(dn tn)主要有半乳糖、半乳糖胺、甘露糖、葡萄糖和葡萄糖胺等。生物膜中的糖类化合物在信息传递和相互识别方面具有重要作用。,第三十二页，共八十二页。,膜蛋白中的糖类(tn li),第三十三页，共八十二页。,第二部分 物质(wzh)运输,第三十四页，共八十二页。,1.细胞膜的功能(gngnng),生物膜具有保护、转运、能量转换、信息传递、运动和免疫(miny)等生物功能。,第三十五页，共八十二页。,（1）保护(boh)功能,在细胞或细胞器中，生物膜第一个重要作用是将其内含物质与外界环境分隔开来，使之成为具有特殊功能的独立(dl)个体。生物膜能够保护细胞或细胞器不受或少受外界环境因素改变的影响，保持它们原有的形状和完整结构。,第三十六页，共八十二页。,(2)信息(xnx)传递,生物体内的信息传递，例如激素的刺激、神经传导和遗传信息的传递等，主要是在细胞膜上进行的。细胞膜上有接受不同信息的专一性受体，这些受体能识别和接受各种(zhn)特殊信息，然后将不同的信息分别传递给有关的靶细胞并产生相应的效应以调节代谢、控制遗传和其它生理活动。,第三十七页，共八十二页。,激素(j s)作用过程,第三十八页，共八十二页。,（3）能量(nngling)转换,氧化磷酸化：通过生物氧化作用，将食物分子中存储的化学能转变成生物能，即将(jjing)化学能转换成ATP分子的高能磷酸键。然后再通过ATP分子磷酸键的分解释放能量，为生物体提供所需的能量。光合磷酸化：通过光合作用，将光能（主要是太阳能）转换成ATP的高能磷酸键。再利用ATP的能量合成糖类物质。真核细胞的氧化磷酸化主要在线粒体膜上进行。原核细胞的氧化磷酸化则是在细胞质膜上进行。光合磷酸化主要在叶绿体膜上进行。,第三十九页，共八十二页。,光合磷酸化,第四十页，共八十二页。,氧化(ynghu)磷酸化,第四十一页，共八十二页。,（4）免疫(miny)功能,细胞的免疫性主要是由于(yuy)细胞膜上有专一性的抗原受体，当抗原受体被抗原激活后，即产生相应的抗体。抗体能够识别及特异性地与外源性抗原（如细菌、病毒等）结合并吞噬消灭。另外，吞噬细胞和淋巴细胞的免疫功能，是由于它们能够识别外源物质（细菌或其它蛋白质等），并能将这些外源物质吞噬消灭。,第四十二页，共八十二页。,（5）运动(yndng)功能,许多原生动物及单细胞动物主要是通过其细胞膜表面的纤毛或鞭毛的摆动而移动。淋巴细胞的吞噬作用和某些细胞利用质膜内折叠将外源物质包围入细胞的作用等都是靠细胞膜的运动(yndng)实现的。,第四十三页，共八十二页。,（6）转运(zhun yn)功能,细胞或细胞器需要经常与外界进行物质交换以维持其正常的功能。细胞或细胞器通过生物膜，从膜外选择性地吸收所需要的养料，同时也要排出不需要的物质。在各种物质跨膜转运过程中，细胞膜起着重要的调控(dio kn)作用。,第四十四页，共八十二页。,转运(zhun yn)分为：,不耗能转运 I.简单(jindn)扩散 II.促进扩散耗能转运（主动运输）,第四十五页，共八十二页。,简单(jindn)扩散,物质从高浓度的一侧，通过膜转运到低浓度的另一侧，即沿着浓度梯度（膜两边的浓度差）的方向(fngxing)跨膜转运的过程。,第四十六页，共八十二页。,促进(cjn)扩散,许多物质的被动转运过程需要特殊的蛋白载体(zit)帮助。,第四十七页，共八十二页。,促进(cjn)扩散示意图,第四十八页，共八十二页。,第四十九页，共八十二页。,耗能转运（主动(zhdng)运输）,主动转运是在外加能量驱动下进行的物质跨膜转运过程。主动转运的物质，可以是离子(lz)、小分子化合物，也可以是复杂的大分子物质，如某些蛋白或酶等。这一过程一般都与ATP的释能反应相偶联。,依赖ATP的转运依赖呼吸(hx)的转运依赖磷酸烯醇式丙酮酸的基团转运,第五十页，共八十二页。,主动(zhdng)转运的特点,膜的专一性：膜对于主动转运的物质有专一性。载体蛋白：物质的主动转运需要载体蛋白的参与。载体蛋白具有专一性，一种载体蛋白一般只能转运一种或一类物质。方向性：物质可以逆浓度梯度或电化学梯度进行转运。如细胞为了保持膜内、外的K+和Na+离子的浓度梯度以维持正常的生理活动需要，细胞通过主动转运方式，向内泵入K+，而向外泵出 Na+。主动转运过程可以被某些抑制(yzh)剂抑制(yzh)。主动转运所需的能量一般由ATP提供。,第五十一页，共八十二页。,化学(huxu)本质为钠、钾ATP酶,钠、钾离子(lz)泵,钠、钾ATP酶,第五十二页，共八十二页。,构象(u xin)变构假说,第五十三页，共八十二页。,第五十四页，共八十二页。,钙泵,第五十五页，共八十二页。,依赖(yli)离子流的转运,第五十六页，共八十二页。,依赖(yli)质子流的转运,依赖呼吸的转运,质子流：呼吸链中的电子传递产生(chnshng)的质子梯度,第五十七页，共八十二页。,依赖(yli)磷酸烯醇式丙酮酸的基团转运,基团转运：通过(tnggu)磷酸酶系将底物的高能键磷酸根 转移给细胞外的糖使之磷酸化，磷酸 糖在底物的代谢能推动下进入细胞。,第五十八页，共八十二页。,胞饮与胞吐,第五十九页，共八十二页。,物质(wzh)运输总结,第六十页，共八十二页。,第三部分 亚细胞(xbo)结构,第六十一页，共八十二页。,细胞质 有多种蛋白质和酶，是糖酶解和糖元合成(hchng)等反应的场所。,第六十二页，共八十二页。,细胞器,第六十三页，共八十二页。,细胞核 由两层生物膜围成，遗传信息贮藏在核内，是 DNA 复制和 RNA 合成(hchng)场所。,第六十四页，共八十二页。,返回(fnhu),细胞核结构(jigu),第六十五页，共八十二页。,内 质 网,第六十六页，共八十二页。,糙面内质网,光面(un min)内质网,内质网基本(jbn)类型,第六十七页，共八十二页。,蛋白质的合成(hchng),脂质的合成(hchng),蛋白质的修饰(xish),新生多肽的折叠与组装,内质网功能,第六十八页，共八十二页。,线 粒 体,形态(xngti)结构,功能(gngnng),半自主性,能量(nngling)转换器,第六十九页，共八十二页。,线粒体的形态(xngti)结构,第七十页，共八十二页。,线粒体的主要(zhyo)功能,线粒体是细胞进行氧化呼吸，产生能量的地方(dfng)，在线粒体中进行的代谢途径主要有,三羧酸循环 氧化(ynghu)磷酸化 参与脂肪酸代谢,第七十一页，共八十二页。,核糖体 由 RNA 和蛋白质形成(xngchng)的大颗粒，是 蛋白质合成的场所。,第七十二页，共八十二页。,高尔基体 由单层生物膜围成，与蛋白质修饰(xish)和分泌有关。,第七十三页，