生理學(xué)-細(xì)胞膜的基本結(jié)構(gòu)和跨膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能

是細(xì)胞內(nèi)容物與細(xì)胞周圍環(huán)境之間的一道生理屏障。即可將兩者分隔開，又是兩者之間物質(zhì)、能量、信息轉(zhuǎn)換的中介。第一頁，共48頁。第一頁，共48頁。一、細(xì)胞膜的化學(xué)組成和分子結(jié)構(gòu)Chemicalcompositionandmolecularstructureofthecellmembrane第二頁，共48頁。第二頁，共48頁。化學(xué)組成：脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、糖類等基本結(jié)構(gòu)：第三頁，共48頁。第三頁，共48頁。液態(tài)鑲嵌模型（fluidmosaicmodel）1972年由singer和nicolson提出。其主要內(nèi)容：膜是以液態(tài)的脂質(zhì)雙分子層為基架，其中鑲嵌著不同生理結(jié)構(gòu)和功能的蛋白質(zhì)，后者主要以-螺旋或球形蛋白質(zhì)的形式存在。第四頁，共48頁。第四頁，共48頁。第五頁，共48頁。第五頁，共48頁。（一）脂質(zhì)雙分子層（GorterGrendel）

lipidbilayer化學(xué)組成：磷脂（70%）、膽固醇（30%）、鞘脂類脂質(zhì)磷脂的基本結(jié)構(gòu)：一分子甘油的兩個(gè)羥基各結(jié)合一分子脂肪酸，另一個(gè)羥基結(jié)合一分子磷酸，后者再結(jié)合一個(gè)堿基。第六頁，共48頁。第六頁，共48頁。所有的膜脂質(zhì)都是雙嗜性分子一端是磷酸、堿基等親水性極性基團(tuán)，另一端的長(zhǎng)烴鏈?zhǔn)欠菢O性基團(tuán)。脂質(zhì)小體：人工制備的人工膜囊。第七頁，共48頁。第七頁，共48頁。（二）細(xì)胞膜蛋白質(zhì)cellmembraneprotein膜蛋白質(zhì)的存在方式：表面蛋白質(zhì)和整和蛋白質(zhì)。第八頁，共48頁。第八頁，共48頁。第九頁，共48頁。第九頁，共48頁。第十頁，共48頁。第十頁，共48頁。（三）細(xì)胞膜糖類Cellmembranecarbohydrate可作為細(xì)胞或蛋白質(zhì)的標(biāo)志，也可作為膜受體的“可識(shí)別”部分。第十一頁，共48頁。第十一頁，共48頁。第十二頁，共48頁。第十二頁，共48頁。二、細(xì)胞膜的跨膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能Thetransmembranematerialtransportofthecellmembrane

第十三頁，共48頁。第十三頁，共48頁。（一）單純擴(kuò)散（simplediffusion）擴(kuò)散：擴(kuò)散通量：mol/s.cm2單純擴(kuò)散：在生物體中，一些脂溶性的小分子物質(zhì)順濃度差或電位差的跨膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)。如：CO2，O2等。影響單純擴(kuò)散擴(kuò)散通量的因素：1、濃度差2、通透性：物質(zhì)通過細(xì)胞膜的難易程度第十四頁，共48頁。第十四頁，共48頁。第十五頁，共48頁。第十五頁，共48頁。（二）易化擴(kuò)散（facilitateddiffusion）在體內(nèi)，一些不溶于脂質(zhì)或溶解度甚小的物質(zhì)，在細(xì)胞膜上一些特殊蛋白質(zhì)的幫助下，順濃度差或電位差的跨膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)。如：葡萄糖，氨基酸及各種離子等。特點(diǎn)：1、高濃度低濃度2、膜蛋白的介導(dǎo)第十六頁，共48頁。第十六頁，共48頁。1、以通道為中介的易化擴(kuò)散Facilitateddiffusionviachannel與離子的易化擴(kuò)散有關(guān)，推測(cè)在蛋白質(zhì)內(nèi)部出現(xiàn)了一條貫穿膜內(nèi)外的親水性相孔道。特點(diǎn)：（1）化學(xué)門控通道（2）電壓門控通道水通道（AQP）（3）機(jī)械門控通道選擇性和門控性。第十七頁，共48頁。第十七頁，共48頁。第十八頁，共48頁。第十八頁，共48頁?；瘜W(xué)門控離子通道第十九頁，共48頁。第十九頁，共48頁。ionchannels

：

electrochemicalgradient+

allosteric細(xì)胞外細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞膜電位高電位低Na+濃度高Na+濃度低第二十頁，共48頁。第二十頁，共48頁。第二十一頁，共48頁。第二十一頁，共48頁。第二十二頁，共48頁。第二十二頁，共48頁。第二十三頁，共48頁。第二十三頁，共48頁。2、以載體為中介的易化擴(kuò)散Facilitateddiffusionviacarrier第二十四頁，共48頁。第二十四頁，共48頁。第二十五頁，共48頁。第二十五頁，共48頁。第二十六頁，共48頁。第二十六頁，共48頁。特點(diǎn)：1、結(jié)構(gòu)特異性2、飽和性3、競(jìng)爭(zhēng)性抑制第二十七頁，共48頁。第二十七頁，共48頁。第二十八頁，共48頁。第二十八頁，共48頁。第二十九頁，共48頁。第二十九頁，共48頁。第三十頁，共48頁。第三十頁，共48頁。以載體為介導(dǎo)的易化擴(kuò)散：?jiǎn)渭償U(kuò)散：第三十一頁，共48頁。第三十一頁，共48頁。第三十二頁，共48頁。第三十二頁，共48頁。被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)（passivetransport）物質(zhì)順電-化學(xué)梯度進(jìn)行跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)的過程，細(xì)胞本身無須消耗能量。第三十三頁，共48頁。第三十三頁，共48頁。（三）主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)（activetransport）細(xì)胞膜通過本身的某種耗能過程，將物質(zhì)的分子或離子逆電-化學(xué)梯度進(jìn)行跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)。原發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)：Themovementofsubstancesacrossthemembraneoccursagainsttheelectrochemicalgradientwiththenecessityofconsumptionofmetabolicenergy.第三十四頁，共48頁。第三十四頁，共48頁。神經(jīng)細(xì)胞和骨骼肌細(xì)胞Na+濃度的膜外:膜內(nèi)（Co/Ci）為12K+濃度的膜內(nèi):膜外（Ci/Co）為30鈉-鉀泵（sodium-potassiumpump）鈉泵為Na+-

K+依賴式ATP酶的蛋白質(zhì)第三十五頁，共48頁。第三十五頁，共48頁。第三十六頁，共48頁。第三十六頁，共48頁。在細(xì)胞的特定部位聚集某種物質(zhì)建立一種勢(shì)能儲(chǔ)備分泌特定物質(zhì)Basicfunctionsofpumps：第三十七頁，共48頁。第三十七頁，共48頁。（四）繼發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)（secondaryactivetransport）指某種物質(zhì)的逆濃度梯度的轉(zhuǎn)運(yùn)是依賴于另一物質(zhì)的濃度差造成的勢(shì)能而實(shí)現(xiàn)的。第三十八頁，共48頁。第三十八頁，共48頁。第三十九頁，共48頁。第三十九頁，共48頁。第四十頁，共48頁。第四十頁，共48頁。鈉泵活動(dòng)的生理意義：1.維持細(xì)胞正常的滲透壓和形態(tài)。2.形成和保持細(xì)胞內(nèi)外Na+、

K+不均勻分布，與生物電的形成密切相關(guān)。3.建立的Na+濃度勢(shì)能儲(chǔ)備。是營養(yǎng)物質(zhì)跨小腸和腎小管上皮細(xì)胞等跨膜主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)的能量來源。第四十一頁，共48頁。第四十一頁，共48頁。（五）出胞和入胞式物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)大分子物質(zhì)或固態(tài)、液態(tài)的物質(zhì)團(tuán)塊，通過細(xì)胞膜復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和功能的變化，進(jìn)出細(xì)胞的過程。第四十二頁，共48頁。第四十二頁，共48頁。出胞（exocytosis)胞吐入胞（endocytosis）吞噬吞飲吞噬只發(fā)生特殊細(xì)胞吞飲液相入胞，受體介導(dǎo)入胞是細(xì)胞分泌、遞質(zhì)釋放及大分子物質(zhì)和顆粒的外排方式。是大分子物質(zhì)或物質(zhì)團(tuán)塊的進(jìn)入細(xì)胞的主要方式。第四十三頁，共48頁。第四十三頁，共48頁。第四十四頁，共48頁。第四十四