凌細(xì)胞四的教案

凌細(xì)胞四的教案第1頁(yè)/共93頁(yè)

細(xì)胞膜（cellmembrane），質(zhì)膜（plasmamembrane）。細(xì)胞內(nèi)膜。生物膜（biomembrane,biologicalmembrane）。單位膜（unitmembrane），暗-亮-暗。第2頁(yè)/共93頁(yè)

第3頁(yè)/共93頁(yè)第一節(jié)生物膜的化學(xué)組成和分子結(jié)構(gòu)一、生物膜的化學(xué)組成生物膜的主要化學(xué)成分是脂類和蛋白質(zhì)，還含有少量糖類等。（一）膜脂約占膜的50%。膜脂主要包括磷脂、膽固醇和糖脂三種類型。都是雙親性分子（amphipathicmolecule）：同時(shí)具有親水和疏水兩種性質(zhì)的分子。第4頁(yè)/共93頁(yè)1、磷脂磷脂又可分為二類：甘油磷脂和鞘磷脂。甘油磷脂包括磷脂酰膽堿（卵磷脂）、磷脂酰乙醇胺（腦磷脂）、磷脂酰絲氨酸和磷脂酰肌醇等。

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第6頁(yè)/共93頁(yè)2、膽固醇

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第8頁(yè)/共93頁(yè)3、糖脂

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膜脂的主要功能是構(gòu)成膜的基本骨架。第10頁(yè)/共93頁(yè)

脂質(zhì)體（liposome）。第11頁(yè)/共93頁(yè)

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第13頁(yè)/共93頁(yè)（二）膜蛋白約占膜的40%-50%。膜蛋白可分為兩大基本類型：外在膜蛋白（extrinsicmembraneprotein）和內(nèi)在膜蛋白（intrinsicmembraneprotein）。1、外在膜蛋白2、內(nèi)在膜蛋白也是雙親性分子?？缒さ鞍住５?4頁(yè)/共93頁(yè)

生物膜的特定功能主要是由膜蛋白來(lái)承擔(dān)的。膜蛋白中有些是運(yùn)輸?shù)鞍祝行┦敲福行┦沁B接蛋白，還有些是受體等。第15頁(yè)/共93頁(yè)（三）膜糖類約占膜的2%-10%。主要以糖脂和糖蛋白的形式存在，細(xì)胞質(zhì)膜上所有的膜糖都位于質(zhì)膜的外表面。細(xì)胞外被（cellcoat），糖萼（glycocalyx）。第16頁(yè)/共93頁(yè)

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第18頁(yè)/共93頁(yè)二、生物膜的特性

膜的流動(dòng)性和膜的不對(duì)稱性。第19頁(yè)/共93頁(yè)（一）生物膜的流動(dòng)性1、膜脂分子的運(yùn)動(dòng)（1）側(cè)向移動(dòng)（2）旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（3）左右擺動(dòng)（4）翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)第20頁(yè)/共93頁(yè)2、膜蛋白分子的運(yùn)動(dòng)

側(cè)向運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)。人鼠細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)。第21頁(yè)/共93頁(yè)

第22頁(yè)/共93頁(yè)（二）生物膜的不對(duì)稱性1、膜脂分布的不對(duì)稱第23頁(yè)/共93頁(yè)

第24頁(yè)/共93頁(yè)2、膜蛋白分布的不對(duì)稱第25頁(yè)/共93頁(yè)三、生物膜的分子結(jié)構(gòu)膜型（一）夾層學(xué)說蛋白質(zhì)-脂類-蛋白質(zhì)。第26頁(yè)/共93頁(yè)

第27頁(yè)/共93頁(yè)（二）單位膜模型（unitmembranemodel）暗-亮-暗。兩側(cè)的暗帶厚度約2nm，中間亮帶厚度約3.5nm，整個(gè)膜的厚度約7.5nm。第28頁(yè)/共93頁(yè)

第29頁(yè)/共93頁(yè)（三）流動(dòng)鑲嵌模型

1972年，Singer和Nicolson，生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型（fluidmosaicmodel）。兩個(gè)主要特點(diǎn)：（1）鑲嵌；（2）流動(dòng)性。第30頁(yè)/共93頁(yè)

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第32頁(yè)/共93頁(yè)（四）晶格鑲嵌模型（五）板塊模型第33頁(yè)/共93頁(yè)第二節(jié)小分子物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸

質(zhì)膜不僅是細(xì)胞的一堵“墻”，更是細(xì)胞的“大門”。物質(zhì)經(jīng)過質(zhì)膜進(jìn)出細(xì)胞的運(yùn)輸活動(dòng)有兩種方式，一種是離子和小分子的跨膜運(yùn)輸（transmembranetransport），一種是大分子和顆粒物質(zhì)的膜泡運(yùn)輸（transportbyvesicleformation）。

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離子和小分子的跨膜運(yùn)輸直接穿膜，可分為被動(dòng)運(yùn)輸（passivetransport）和主動(dòng)運(yùn)輸（activetransport）兩大類。一、被動(dòng)運(yùn)輸不需要細(xì)胞提供能量，將物質(zhì)順濃度梯度或電化學(xué)梯度從膜的一側(cè)轉(zhuǎn)運(yùn)到另一側(cè)的運(yùn)輸方式稱為被動(dòng)運(yùn)輸。（一）單純擴(kuò)散不需要膜蛋白幫助的被動(dòng)運(yùn)輸稱為單純擴(kuò)散（simplediffusion）。

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單純擴(kuò)散的速度取決于物質(zhì)的脂溶性、分子大小和帶電性：物質(zhì)的脂溶性越強(qiáng)，越容易通過膜；分子越小，越容易通過膜；帶電荷的物質(zhì)，不管它多小，都很難通過膜。因?yàn)閹щ姷奈镔|(zhì)通常同水結(jié)合形成一個(gè)水合的外殼，這不僅增加了它們的體積，同時(shí)也大大降低了脂溶性。

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（二）易化擴(kuò)散在運(yùn)輸?shù)鞍椎膸椭逻M(jìn)行的被動(dòng)運(yùn)輸稱為易化擴(kuò)散（facilitateddiffusion）。膜運(yùn)輸?shù)鞍子袃深悾阂活悶檩d體蛋白（carrierprotein），一類為通道蛋白（channelprotein）。通道蛋白幫助運(yùn)輸時(shí)不需同被運(yùn)輸?shù)奈镔|(zhì)結(jié)合，只是提供一個(gè)親水的通道；而載體蛋白需要同被運(yùn)輸?shù)奈镔|(zhì)結(jié)合，然后幫助被運(yùn)輸?shù)奈镔|(zhì)通過膜。載體蛋白既能進(jìn)行主動(dòng)運(yùn)輸，又能進(jìn)行被動(dòng)運(yùn)輸，而通道蛋白只進(jìn)行被動(dòng)運(yùn)輸。第40頁(yè)/共93頁(yè)

易化擴(kuò)散同單純擴(kuò)散相比，具有以下一些特點(diǎn)：（1）易化擴(kuò)散需要膜蛋白的幫助，并且擴(kuò)散速度比單純擴(kuò)散的速度要快幾個(gè)數(shù)量級(jí)；（2）單純擴(kuò)散的速度與溶質(zhì)的濃度成正比，而膜蛋白幫助的易化擴(kuò)散可以達(dá)到最大值，當(dāng)溶質(zhì)的跨膜濃度差達(dá)到一定程度時(shí)，易化擴(kuò)散的速度不再提高；

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（3）在單純擴(kuò)散中，結(jié)構(gòu)上相似的分子以基本相同的速度通過膜，而在易化擴(kuò)散中，運(yùn)輸?shù)鞍讓?duì)結(jié)構(gòu)相似的分子要進(jìn)行嚴(yán)格的鑒別，換句話說，運(yùn)輸?shù)鞍拙哂懈叨鹊倪x擇性。第43頁(yè)/共93頁(yè)1、載體蛋白介導(dǎo)的易化擴(kuò)散

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第45頁(yè)/共93頁(yè)2、通道蛋白介導(dǎo)的易化擴(kuò)散

通道蛋白主要是離子通道蛋白。

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將通道蛋白形成的通道稱為閘門通道（gatedchannel）。（1）電位閘門通道（voltage-gatedchannel）（2）配體閘門通道（ligand-gatedchannel）（3）動(dòng)力閘門通道（mechanicallygatedchannel）

第48頁(yè)/共93頁(yè)二、主動(dòng)運(yùn)輸需要細(xì)胞提供能量，將物質(zhì)逆濃度梯度或電化學(xué)梯度從膜的一側(cè)轉(zhuǎn)運(yùn)到另一側(cè)的運(yùn)輸方式稱為主動(dòng)運(yùn)輸。第49頁(yè)/共93頁(yè)

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四個(gè)基本特點(diǎn)：（1）逆梯度運(yùn)輸；（2）依靠膜運(yùn)輸?shù)鞍祝唬?）需要消耗代謝能；（4）具有選擇性和特異性。

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對(duì)維持細(xì)胞的正常功能有三個(gè)重要作用：（1）保證了細(xì)胞或細(xì)胞器從周圍環(huán)境中攝取必需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，即使這些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在周圍環(huán)境中的濃度很低；（2）能夠?qū)⒓?xì)胞內(nèi)的各種物質(zhì)，如分泌物、代謝廢物以及一些離子排到細(xì)胞外，即使這些物質(zhì)在細(xì)胞外的濃度比細(xì)胞內(nèi)的濃度高得多；（3）能夠維持一些無(wú)機(jī)離子在細(xì)胞內(nèi)恒定和最適的濃度，特別是K+、Ca2+和H+的濃度。

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概括地說，主動(dòng)運(yùn)輸主要是維持細(xì)胞內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定，以及在各種不同生理?xiàng)l件下細(xì)胞內(nèi)環(huán)境的快速調(diào)整。如果說被動(dòng)運(yùn)輸是減少細(xì)胞與周圍環(huán)境的差別的話，主動(dòng)運(yùn)輸則是努力創(chuàng)造差別，建立和維持細(xì)胞與環(huán)境之間的濃度梯度或電化學(xué)梯度，保持生命的活力。第53頁(yè)/共93頁(yè)（一）由ATP直接提供能量的主動(dòng)運(yùn)輸

Na+-K+ATP酶（Na+-K+ATPase）（Na+-K+泵（Na+-K+-pump））。第54頁(yè)/共93頁(yè)

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工作過程：（1）3個(gè)Na+與Na+-K+ATP酶的暴露在膜內(nèi)側(cè)的Na+結(jié)合位點(diǎn)結(jié)合；（2）由于Na+的結(jié)合，激活了ATP酶的活性，使ATP分解，釋放ADP，Na+-K+ATP酶被磷酸化；（3）由于Na+-K+ATP酶被磷酸化，引起其發(fā)生構(gòu)象變化，于是與Na+結(jié)合的部位轉(zhuǎn)向膜外側(cè)，并向胞外釋放3個(gè)Na+；第56頁(yè)/共93頁(yè)

（4）膜外的2個(gè)K+同Na+-K+ATP酶結(jié)合；（5）K+與磷酸化的Na+-K+ATP酶結(jié)合后，促使其去磷酸化；（6）去磷酸化后的Na+-K+ATP酶恢復(fù)原構(gòu)象，于是將結(jié)合的K+釋放到細(xì)胞內(nèi)。每水解1個(gè)ATP，運(yùn)出3個(gè)Na+，輸入2個(gè)K+。第57頁(yè)/共93頁(yè)

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Na+-K+ATP酶的三個(gè)重要作用：（1）維持了細(xì)胞內(nèi)適當(dāng)?shù)腘a+/K+濃度，抵消了Na+/K+的擴(kuò)散作用；（2）在建立細(xì)胞質(zhì)膜兩側(cè)Na+濃度梯度的同時(shí)，為葡萄糖等的協(xié)同運(yùn)輸提供了驅(qū)動(dòng)力；（3）Na+-K+ATP酶建立的細(xì)胞膜電位，為神經(jīng)和肌肉電脈沖傳導(dǎo)提供了基礎(chǔ)。第59頁(yè)/共93頁(yè)

還有Ca2+-ATP酶和H+-ATP酶等。第60頁(yè)/共93頁(yè)（二）協(xié)同運(yùn)輸（cotransport）一種物質(zhì)的逆梯度穿膜運(yùn)輸依賴于另一種物質(zhì)的順梯度的穿膜運(yùn)輸，ATP間接提供能量。不直接消耗ATP，但要依賴離子泵建立的電化學(xué)梯度，所以又將離子泵稱為初級(jí)主動(dòng)運(yùn)輸（primaryactivetransport），將協(xié)同運(yùn)輸稱為次級(jí)主動(dòng)運(yùn)輸（secondaryactivetransport）。第61頁(yè)/共93頁(yè)

動(dòng)物細(xì)胞中，Na+和葡萄糖或氨基酸的協(xié)同運(yùn)輸。質(zhì)膜上的Na+-K+ATP酶和載體協(xié)作完成葡萄糖或氨基酸的逆濃度梯度的協(xié)同運(yùn)輸。運(yùn)輸?shù)臋C(jī)制是：載體蛋白有分別與細(xì)胞外的Na+和葡萄糖或氨基酸結(jié)合的位點(diǎn)，Na+和葡萄糖或氨基酸分別與載體結(jié)合后，載體蛋白借助Na+-K+ATP酶運(yùn)輸時(shí)建立的電化學(xué)梯度，將Na+與葡萄糖或氨基酸同時(shí)運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞內(nèi)。在細(xì)胞內(nèi)釋放的Na+又被Na+-K+ATP酶泵出細(xì)胞外維持Na+的電化學(xué)梯度。第62頁(yè)/共93頁(yè)

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第64頁(yè)/共93頁(yè)第三節(jié)大分子和顆粒物質(zhì)的膜泡運(yùn)輸這種運(yùn)輸方式的特點(diǎn)是，物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的運(yùn)轉(zhuǎn)過程都由膜包圍，在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)形成小膜泡。內(nèi)吞作用（endocytosis）和外吐作用（exocytosis）。第65頁(yè)/共93頁(yè)一、內(nèi)吞作用（一）吞噬作用（phagocytosis）吞噬作用即細(xì)胞的“吃”，也就是吞入較大的固體顆粒和大分子復(fù)合物的過程。第66頁(yè)/共93頁(yè)

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第69頁(yè)/共93頁(yè)（二）吞飲作用（pinocytosis）

吞飲作用即細(xì)胞的“喝、飲”，也就是吞入液體和小溶質(zhì)分子的過程。第70頁(yè)/共93頁(yè)（三）受體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用（receptor-mediatedendocytosis）專一性。第71頁(yè)/共93頁(yè)

配體(ligand)，受體。有被小窩（coatedpit），有被小泡（coatedvesicle）。網(wǎng)格蛋白（clathrin）。三腿蛋白復(fù)合物（threeleggedproteincomplex，triskelion）：衣被的基本結(jié)構(gòu)單位。

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銜接蛋白（adaptin,AP）：介于網(wǎng)格蛋白與配體-受體復(fù)合物之間，起連接作用；一種GTP結(jié)合蛋白—發(fā)動(dòng)蛋白（dynamin）：能在有被小窩的頸部聚合，通過水解GTP使自己收縮，最后將小泡與質(zhì)膜斷開。第76頁(yè)/共93頁(yè)

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膽固醇的攝取。低密度脂蛋白（lowdensitylipoprotein，LDL），LDL受