2022年医学专题—细胞膜的功能...ppt

细胞膜对物质的运输(ynsh)功能细胞膜受体细胞膜受体与信号转导细胞膜与疾病,第五章 细胞膜的功能(gngnng),第一页，共八十三页。,第一节 细胞膜对物质(wzh)的运输功能,一、细胞膜对小分子物质和离子(lz)的运输,二、细胞膜对大分子物质(wzh)的膜泡运输,第二页，共八十三页。,一、细胞膜对小分子(fnz)物质和离子的运输,1、被动运输 单纯(dnchn)扩散 闸门通道扩散 易化扩散 2、主动运输,钠钾泵 钙泵 离子浓度梯度驱动的主动(zhdng)运输,第三页，共八十三页。,一、细胞膜对小分子物质和离子的运输 1、被动运输 单纯(dnchn)扩散(simple diffusion),非极性或脂溶性小分子(fnz)物质,(苯),(核苷),(甘油(n yu),(乙醇),(葡萄糖),第四页，共八十三页。,闸门通道扩散(kusn)：各种非脂溶性的极性分子，如各种离子、葡萄糖、氨基酸等,电压(diny)闸门通道 配体闸门通道,通道(tngdo),水通道：直径为0.350.8nm的小孔，通道蛋白的亲水基团镶在小孔的表面，小孔能持续开放，因而能使水和一些大小适宜的分子与带电荷的溶质，经此小孔从膜的一侧以扩散的方式运送到膜的另一侧。,闸门通道,第五页，共八十三页。,所谓通道，即细胞膜上的通道蛋白质。它是膜蛋白分子构型中出现(chxin)的允许某种物质迅速通过的水相孔洞。,第六页，共八十三页。,易化扩散(kusn)（facilitated diffusion）,定义：亲水性物质，借助膜上载体蛋白，由高浓度向低浓度通过细胞膜。如：K+，Na+,Ca2+等带电离子(lz)的转运和葡萄糖、氨基酸等的转运。如，葡萄糖载体对葡萄糖有很高的亲和力，1秒钟可传送180个葡萄糖分子进入细胞。维生素D可以促进小肠粘膜中钙离子载体的合成，所以维生素D可以促进机体对钙的吸收。,第七页，共八十三页。,第八页，共八十三页。,2、主动(zhdng)运输（active transport）,通过膜本身(bnshn)的某种耗能过程，物质逆电、化学梯度的跨膜运动。,主动(zhdng)运输,钠钾泵钙泵离子浓度梯度驱动的主动运输,第九页，共八十三页。,Na-K泵(Na+-K+ATP酶),k电化学梯度(t d),Na电化学梯度(t d),第十页，共八十三页。,Na+-K+泵Na+-K+ATP酶,Na+-K+泵的作用：第一、维持细胞膜内外Na+、K+的浓度梯度；第二、维持膜电位；第三、控制(kngzh)细胞的体积，并为细胞主动转运葡萄糖和氨基酸创造条件。,第十一页，共八十三页。,红细胞影泡的定位研究证明：第一、Na+、K+的转运与ATP的水解紧紧地偶联在一起，缺一方(y fn)，另一方(y fn)就不能发生；第二、当Na+与ATP酶在膜内侧，K+在膜外侧时，离子的传送和ATP的水解才可发生；第三、一个ATP酶分子每秒钟可水解100个ATP分子，水解一个ATP分子可排出3个Na+，泵入2个K+。,第十二页，共八十三页。,转运过程：Na+-K+ATP酶是由一个跨膜催化亚单位和一个糖蛋白组成，前者在细胞质面有Na+和ATP的连接部位，Na+在膜内侧与酶结合，促使(csh)ATP水解，释放能量的同时，使酶在膜内侧磷酸化，引起酶的变构，即与Na+结合的部位转向膜外侧，将Na+排出细胞，同时即与K+结合转向膜内侧，K+与酶结合后，促进酶的去磷酸化，使酶恢复原来的构象，K+泵入细胞内。Na+-K+ATP酶通过发生可逆的变构、反复的磷酸化与去磷酸化来完成排Na+吸 K+的作用。,第十三页，共八十三页。,细胞(xbo)内,细胞(xbo)外,第十四页，共八十三页。,钙泵位于细胞膜上和肌浆网膜上肌浆网是肌肉细胞中的滑面内质网，它是肌肉细胞内Ca2+存贮器。钙泵负责将肌肉细胞质是的Ca2+泵入肌浆网内，使肌浆网内的Ca2+保持高浓度。若神经发生(fshng)冲动，肌肉细胞膜去极化，Ca2+从肌浆网释放入细胞质内，引起肌肉收缩。释放入细胞质内的Ca2+，由肌浆网膜上的钙泵，泵入肌浆网，维持膜内外钙离子的浓度差。每个Ca2+ATP酶每秒钟可水解10个ATP分子，每个ATP分子可转运2个Ca2+进入肌浆网,钙泵Ca2+ATP酶,第十五页，共八十三页。,(细胞膜),(细胞液),Na+驱动(q dn)的反向Ca2+泵,第十六页，共八十三页。,这种主动运输(ynsh)是由离子浓度梯度贮存的能量来驱动的，不需要消耗细胞的代谢能(ATP)。如，小肠上皮细胞摄取肠腔内的葡萄糖时需要肠腔内高浓度的Na+驱动。(如图5-6),离子浓度梯度驱动的主动(zhdng)运输,第十七页，共八十三页。,二、细胞膜对大分子物质(wzh)的膜泡运输,指大分子物质或物质团块，通过复杂的膜结构的功能(gngnng)改变进出细胞的过程。胞吞作用 膜泡运输 胞吐作用,吞噬作用(tn sh zu yn)吞饮作用细胞膜有被小窝和有被小 泡与受体介导的胞吞作用,第十八页，共八十三页。,是指颗粒或液体借形成小泡通过细胞膜，被成批摄取的过程。其过程是被吞入的物质与细胞膜表面接触，即该物质与膜上某些蛋白质有特殊的亲和力，附着在膜上，两边的膜向外突起，接触处的膜向内凹陷(oxin)、收缩并与细胞膜脱离，形成一个包含摄入物的小泡，称为胞吞小泡。,1、胞吞作用(zuyng):,第十九页，共八十三页。,吞噬作用：细胞摄取大颗粒的过程，如吞噬细菌和细胞碎片。吞噬作用广泛存在于生物体内。原生动物草履虫等是以吞噬作用作为摄取食物的一种方式，哺乳动物大多数细胞没有吞噬作用，只有少数特化细胞具有这一功能，它们不再是摄食(shsh)的一种方式，而是起着防御的功能。专用于对抗细菌、尘埃等外来的有害异物，如单核-吞噬细胞系统的巨噬细胞、单核细胞和多形核白细胞等。它们广泛分布于组织和血液中，共同防御细菌的侵入，并清除衰老和死亡的细胞等。巨噬细胞每天要清除1011个衰老的红细胞。,第二十页，共八十三页。,细胞(xbo)的吞噬作用,第二十一页，共八十三页。,吞饮作用(zuyng)：,指细胞摄取(shq)液体和溶质的过程。由细胞膜包裹的液体内陷而形成的小泡，称为吞饮小泡或吞饮体。,第二十二页，共八十三页。,细胞膜有被小窝和有被小泡与受体介导的胞吞作用：大分子与细胞表面的受体结合，通过有被小窝进入细胞，此过程称为受体介导的胞吞作用。有被小窝：在细胞膜表面有摄取(shq)蛋白质的特化部位，该部位细胞膜向内凹陷，在膜的细胞质面覆盖了一层与有被小泡相似的包被结构，此特化区域称为有被小窝。有被小泡：直径约50250nm之间，其细胞质面覆盖了毛刺状的包被，故称为有被小泡。有被小泡由细胞膜或高尔基复合体形成。,第二十三页，共八十三页。,网格蛋白,从冰冻蚀刻技术观察有被小窝与有被小泡的衣被呈多角形网状结构。将衣被分离提纯，发现小泡膜含有数种蛋白质，其中最具有特征性的是网格蛋白，它是一种高度稳定的纤维状蛋白。网格蛋白是由三条较大的肽链(重链)和三条小的肽链(轻链)形成(xngchng)的三脚蛋白复合体。由三脚蛋白在小泡的表面排列成五角形或六角形的篮网状结构，包在小泡膜的外表面形成(xngchng)了有被小窝与有被小泡。,第二十四页，共八十三页。,冰冻蚀刻技术：将标本用液氮超低温冷冻，真空中割断，稍升温使冰升华，细胞内外凡空隙(kngx)处或含游离水较多的地方将因失水而下陷，膜和其它一些结构被显露出来。,第二十五页，共八十三页。,02-10-15,26,第二十六页，共八十三页。,网格蛋白的功能：第一、从有被小窝处选择(xunz)或排除分子；第二、为细胞膜凹陷提供结构支架。,第二十七页，共八十三页。,细胞(xbo)对胆固醇的摄取,食物肝细胞内合成胆固醇血液LDL组织细胞低密度脂蛋白(LDL)：血液中的胆固醇与蛋白质结合而成，其形状为圆形颗粒，直径约22nm，颗粒核心含有大约1500个胆固醇分子，它们与脂肪酸结合形成(xngchng)胆固醇脂，外层包绕着脂质单层，一种特异性蛋白嵌在脂质层中。,第二十八页，共八十三页。,摄取过程：当细胞需要胆固醇时，细胞 先合成LDL受体，并将其受体镶嵌于细胞膜的特化区有被小窝区，LDL与其受体在有被小窝区结合，结合后有被小窝向细胞内凹陷，与细胞膜脱离，进入细胞，形成有被小泡。有被小泡很快失去衣被，成为无被小泡，与细胞内体融合，形成较大的内吞小体。内吞小体在细胞内移动的过程中逐渐酸化，使受体与LDL解离，各自形成小泡。装有受体的小泡又返回到细胞膜的有被小窝区，再次被利用；而装有LDL的小泡则与溶酶体融合，形成吞噬性溶酶体，LDL在其内被分解成游离的胆固醇和蛋白质。如果细胞内胆固醇的量已过剩，这时，胆固醇即可抑制(yzh)LDL受体的合成，细胞停止对胆固醇的摄取。,第二十九页，共八十三页。,LDL受体缺陷(quxin)有两种表现,受体对LDL连接部位(bwi)的缺失；受体有被小窝结合部位的缺失。,第三十页，共八十三页。,第三十一页，共八十三页。,2胞吐作用(zuyng),胞吐作用:主要见于内分泌细胞的激素(j s)分泌和神经末梢的递质释放以及细胞内代谢产物的排出。其过程是在细胞内形成由膜包被的小泡，逐渐移动到细胞膜的内表面与细胞膜接触，在接触点两者的膜蛋白发生构象变化，膜互相融合，产生通道，使物质排出。,第三十二页，共八十三页。,胞吐作用的简单(jindn)过程：,细胞内的分泌蛋白(dnbi)是在RER上的多核糖体上合成，合成的分泌蛋白(dnbi)进入RER管腔内，在管腔内运输，最后由RER膜包裹形成转运小泡，并与RER脱离。转运小泡与高尔基复合体膜融合，在扁平膜囊泡内分泌加工修饰好的分泌蛋白装入分泌囊泡中与扁平膜囊泡分离。分泌囊泡向细胞膜的一定部位移动，并与细胞膜融合，融合的膜产生小孔道，将分泌蛋白释放到细胞外，分泌泡的膜随即加入到细胞膜。,第三十三页，共八十三页。,细胞内局部C2+浓度增高，C2+作用于分泌(fnm)小泡，促使小泡膜与细胞膜融合；另外，细胞内形成的分泌(fnm)小泡在细胞内骨架系统的驱使下，使分泌(fnm)小泡沿着一定的路线运输。,胞吐作用(zuyng)发生的机制：,第三十四页，共八十三页。,胞吐作用(zuyng)的形式,结构性分泌途径：连续地排放。调节性分泌途径：分泌物质暂时贮存于分泌小泡中，只有当细胞(xbo)接受分泌指令时，才释放分泌物。分泌指令通常是指一些化学信号，例如激素，它们与膜受体结合，使受体活化，引起细胞(xbo)质内C2+浓度暂时性升高，升高的C2+浓度启动了胞吐作用，这是调节途径。,第三十五页，共八十三页。,第三十六页，共八十三页。,第三十七页，共八十三页。,受体与配体受体与细胞(xbo)识别膜抗原与免疫反应受体与信息传递(参见第三节内容),第二节 细胞膜受体,第三十八页，共八十三页。,一、受体与配体,受体（recepter）：是指镶嵌在细胞膜脂质双分子层中的各种特异性蛋白质分子，它们能够有选择性地和周围环境中一定的活性物质(wzh)相结合，产生相应的信号，以启动细胞内的一系列过程，最终表现为某种生物学效应。,第三十九页，共八十三页。,配体(ligand)：凡能与受体特异性结合并产生效应(xioyng)的物质，统称为配体或化学信号。如激素、神经递质、抗原、药物等。,第四十页，共八十三页。,受体,(membrane receptor)细胞膜上的糖蛋白,脂蛋白和糖脂蛋白。,胞内受体：,膜受体：,(细胞核、胞内膜上),1.膜受体的化学成分与分子结构(fn z ji u),膜受体,单体(dn t)型受体：由一个镶嵌蛋白分子构成。,聚合体型(txng)受体：由两个或多个镶嵌蛋白聚合在一起 形成。,第四十一页，共八十三页。,单体(dn t)型受体,调节(tioji)部位,催化部位,（识别器）：受体蛋白(dnbi)向着细胞外部分，多为糖蛋白(dnbi)，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