第一节细胞膜的结构特点与跨膜物质转运

null第二章 细胞的基本功能第二章 细胞的基本功能第一节 细胞膜的化学组成 与分子结构特点 及跨膜物质转运null一、细胞膜的化学组成与分子结构特点 细胞膜化学组成 细胞膜的分子结构特点——“液态镶嵌模型” 细胞膜的特性 二、细胞膜的物质转运功能 被动转运 简单扩散（Simple diffusion） 易化扩散（facilitated diffusion） 主动转运 （active transport） 出胞和入胞一、细胞膜的化学组成与分子结构特点一、细胞膜的化学组成与分子结构特点细胞膜 （cell membrane） 质膜（plasma membrane） 生物膜 （biological membrane） 细胞膜的基本功能： 维持细胞内环境的相对稳定并与外界环境进行物质、能量与信息交换一、细胞膜的化学组成与分子结构特点一、细胞膜的化学组成与分子结构特点（一）、细胞膜的化学组成 1:脂质双分子层 以磷脂类为主，其次为胆固醇，还有少量鞘磷脂 特点:液态（流动性，同层横向扩散移动与自身旋转运动）与稳定性 意义： 细胞可以承受一定的张力和外形改变而不破裂； 自动融合、修复膜结构中的较小断裂，而仍保持膜的完整性。 一、细胞膜的化学组成与分子结构特点一、细胞膜的化学组成与分子结构特点（一）、细胞膜的化学组成 2:蛋白质 镶嵌于液态双分子层中，以a-螺旋或球形蛋白质形式存在 蛋白质分子依其功能的不同而随脂质分子流动 以横向扩散和旋转运动为主 膜蛋白质的功能决定细胞膜的功能一、细胞膜的化学组成与分子结构特点一、细胞膜的化学组成与分子结构特点（一）、细胞膜的化学组成 3:糖类 形式：以共价键的形式和膜脂质或蛋白质结合，形成糖脂或糖蛋白 功能：作为其所在细胞或所结合的蛋白质的特异性标志。 如作为抗原决定簇、受体识别区等 一、细胞膜的化学组成与分子结构特点一、细胞膜的化学组成与分子结构特点（二）、细胞膜的分子结构特点 ——“液态镶嵌模型” ”（fluid mosaic model） 基本内容： 细胞膜是以流动液态的脂质双分子层为基架；其中镶嵌着具有不同分子结构和不同生理功能的蛋白质；糖类附着在膜的外面与表层的脂质、蛋白质的亲水端结合，构成了糖脂与糖蛋白。 Fluid mosaic model of membraneFluid mosaic model of membranenull一、细胞膜的化学组成与分子结构特点一、细胞膜的化学组成与分子结构特点（三）、细胞膜的特性 膜的基本特性是： ①膜的流动性；②膜组分分布的不对称性； 不足： ①忽视了蛋白质对脂质分子流动性的控制； ②忽视了膜的各部分流动性的不均匀性。 Wallach、Jain & White又在此基础上发展提出了晶格镶嵌模型与板块模型学说。 二、细胞膜的物质转运功能二、细胞膜的物质转运功能（一） 被动转运 概念： 物质依其细胞膜内外的电\化学势差， 顺电\化学梯度，由高电\化学梯度的一侧向低电\化学梯度的一侧转运。 转运时物质移动所需的能量来自高电\化学梯度一侧所含的势能，不需细胞额外供能。 被动转运的平衡点是膜两侧电\化学梯度差为零。 （一） 被动转运（一） 被动转运 扩散 (Diffusion)　 高浓度区域中的溶质分子总有向低浓度区域的净移动 扩散量:与膜两侧该物质的浓度差成正比 分：单纯扩散和易化扩散（一） 被动转运（一） 被动转运1:Simple diffusion 概念:脂溶性物质由膜的高浓度侧向低浓度侧的扩散 扩散通量：mol/s.cm2 取决于浓度梯度差与细胞膜对该物质的通透性 扩散的物质：脂溶性高的分子（ O2, CO2, NH3, NO, H2S,etc. ） null（一） 被动转运（一） 被动转运渗透 Osmosis 概念：在选择性通透水而不通透溶质的半透膜处，水从低溶质浓度的一侧向高溶质浓度的溶液转运。 渗透压：溶液中溶质微粒对水的吸引力。大小取决于单位体积溶液中溶质微粒的数目。 1mmol/L葡萄糖的渗透浓度为1mOsm/L；1mmol/L NaCl（Na+ + Cl-）的渗透浓度为2mOsm/L。人血浆的渗透浓度约为313mosm/L null红细胞在不同渗透压溶液中的形态红细胞在不同渗透压溶液中的形态（一） 被动转运（一） 被动转运2： facilitated diffusion 不溶于脂质或脂溶性差的物质，在特殊的 膜蛋白质的“ 帮助”下，顺浓度梯度/电势 梯度通过细胞膜的转运 Facilitated diffusion via ion channel Facilitated diffusion via carrier（一） 被动转运（一） 被动转运2： facilitated diffusion Characteristics (1) 顺电化学梯度，不耗能 (2) 膜蛋白参与且对转运的物质具有选择性 （膜蛋白分子本身有结构特异性） (3) 扩散过程中膜通透性可变 Facilitated diffusion via ion channelFacilitated diffusion via ion channelChemically gated channel Voltage-gated channel Mechanically gated channel Characteristics 高速度 有门控原理 有离子选择性 Na+, K+, Ca2+, Cl channelnullnullFacilitated diffusion via carrierFacilitated diffusion via carrierCharacteristics 结构特异性：载体与被转运的物质间有高度的结构特异性 饱和现象：物质的载体数目或每一载体上能与该物质结合的位点数目是固定的 竞争性抑制：如果某一载体对结构类似的两种物质都有转运能力，两者可以竞争载体 nullnullnull（二）、主动转运（二）、主动转运1.定义：物质逆浓度差和电位差，在生物泵的帮助下需要细胞代谢供能的跨膜转运方式。 2.特征： 逆电化学梯度、 耗能 3.结果：被转运物质在高浓度一侧其浓度进一步升高，低浓度一侧则愈来愈少。 4. 分类：（依据转运所需能量的提供方式） 原发性主动转运 与 继发性主动转运Primary active transportPrimary active transport由ATP直接供能的逆电\化学势差的转运 nullnull钠泵活动的生理意义 细胞内高钾是许多代谢反应的必要条件 维持正常细胞体积 建立势能贮备Secondary active transportSecondary active transport转运所需能量间接来自ATP的分解 也称联合转运（协同转运） 典型举例：消化道上皮细胞葡萄糖的主动转运所需的能量不是直接来自ATP的分解，而来自Na+的高势能储备。 称为继发性主动转运 null（三）、出胞和入胞（三）、出胞和入胞大分子物质或物质团块的转运，需要通过更复杂的同时需代谢供能、及膜结构和功能的改变，才能完成的跨膜转运，称为出胞和入胞 null