1、2021/4/261 第二章第二章 細胞的基本功能細胞的基本功能 Function of cell 第一節第一節 細胞膜的結構和物質轉運功能細胞膜的結構和物質轉運功能2021/4/262一、一、細胞膜的結構概述細胞膜的結構概述 液態鑲嵌模型液態鑲嵌模型( (fluid mosaic model) ) 以液態脂質雙分子層為基架以液態脂質雙分子層為基架, ,其間鑲嵌有其間鑲嵌有 不同結構和功能的蛋白質不同結構和功能的蛋白質 1.1.脂質雙分子層脂質雙分子層: :磷脂磷脂、膽固醇膽固醇雙嗜分子構雙嗜分子構 成基架成基架, ,體溫條件下具有流動性體溫條件下具有流動性 2.2.蛋白質蛋白質: :分分表面

2、蛋白表面蛋白( (如如:RBC:RBC骨架蛋白骨架蛋白) )和和 整合蛋白整合蛋白( (載體、通道、離子泵、轉運體載體、通道、離子泵、轉運體) ) 3. 3.糖類糖類: :與脂質或蛋白與脂質或蛋白結合生成結合生成糖蛋白糖蛋白或或糖糖 脂脂成為抗原決定簇、受體可識別部分成為抗原決定簇、受體可識別部分2021/4/2632021/4/264二、膜的跨膜物質轉運功能二、膜的跨膜物質轉運功能 跨膜轉運跨膜轉運 transmembrane transport: 體內各種物質經過細胞膜進出細胞的過程。體內各種物質經過細胞膜進出細胞的過程。 轉運方式轉運方式: 單純擴散單純擴散 被動轉運被動轉運 passi

3、ve transport 易化擴散易化擴散 原發性主動轉運原發性主動轉運 主動轉運主動轉運 active transport 繼發性主動轉運繼發性主動轉運 出胞和入胞作用出胞和入胞作用膜膜蛋蛋白白介介導導2021/4/265( (一一) )單純擴散單純擴散 Simple diffusion 脂溶性脂溶性物質由高物質由高低濃度側的凈移動。低濃度側的凈移動。 通量通量( (flux) ):摩爾摩爾/cm2.秒秒 擴散擴散 濃度差濃度差 膜通透性膜通透性( (脂溶性脂溶性,分子量分子量,帶帶 電狀況電狀況) ) 單純擴散物質：單純擴散物質： O2、CO2、乙醇、乙醇、 尿素、少量激素、尿素、少量激素

4、、 水水( (還可通過水通道還可通過水通道water channel 即水孔蛋白即水孔蛋白aquaprin來跨膜轉運來跨膜轉運) )2021/4/266( (二二) ) 易化擴散易化擴散 Facilitated diffusion 非脂溶性非脂溶性物質借助細胞膜蛋白質物質借助細胞膜蛋白質( (通通 道、載體道、載體) )幫助順電化學梯度的跨膜轉運。幫助順電化學梯度的跨膜轉運。 特點特點: 由高到低由高到低順濃度差順濃度差擴散擴散( (離子擴散還離子擴散還 與電位差有關與電位差有關) ) 轉運蛋白與轉運物質間有轉運蛋白與轉運物質間有選擇性選擇性 轉運蛋白的功能轉運蛋白的功能受環境因素受環境因素的

5、影響的影響2021/4/2671.1.經載體的易化擴散經載體的易化擴散 Facilitated diffusion via carrier小分子物質小分子物質, ,如如GS、AA、核苷酸、核苷酸載體：載體：是是貫穿脂質貫穿脂質雙層的整雙層的整合蛋白。合蛋白。 2021/4/268經載體的易化擴散的經載體的易化擴散的特點：特點： 順順濃度差濃度差轉運轉運, ,速度速度比比依溶質物理特依溶質物理特 性預期的性預期的快快; ; 飽和現象飽和現象saturation; 結構特異性結構特異性:如對如對GS轉運轉運,只轉運右只轉運右 旋旋GS,因為載體是因為載體是D-GS carrier或稱或稱 gluc

6、ose transporter; 競爭抑制競爭抑制competitive inhibition;2021/4/269 2.2.經通道的易化擴散經通道的易化擴散 Facilitated diffusion via channel：轉運轉運物質物質: :帶電離子帶電離子 2021/4/2610離子通道離子通道： 是一類貫穿脂質雙層的、中央帶有親是一類貫穿脂質雙層的、中央帶有親水性孔道的膜蛋白。水性孔道的膜蛋白。通道的分類通道的分類： 化學門控通道化學門控通道 Chemically-gated channel 電壓門控通道電壓門控通道 Voltage-gated channel機械門控通道機械門控通

7、道 Mechanical-gated channell9、 人的價值，在招收誘惑的一瞬間被決定。2022-4-212022-4-21Thursday, April 21, 2022l10、低頭要有勇氣，抬頭要有低氣。2022-4-212022-4-212022-4-214/21/2022 1:49:43 PMl11、人總是珍惜為得到。2022-4-212022-4-212022-4-21Apr-2221-Apr-22l12、人亂于心，不寬余請。2022-4-212022-4-212022-4-21Thursday, April 21, 2022l13、生氣是拿別人做錯的事來懲罰自己。2022-

8、4-212022-4-212022-4-212022-4-214/21/2022l14、抱最大的希望，作最大的努力。2022年4月21日星期四2022-4-212022-4-212022-4-21l15、一個人炫耀什么，說明他內心缺少什么。2022年4月2022-4-212022-4-212022-4-214/21/2022l16、業余生活要有意義，不要越軌。2022-4-212022-4-21April 21, 2022l17、一個人即使已登上頂峰，也仍要自強不息。2022-4-212022-4-212022-4-212022-4-212021/4/2612電壓門控通道電壓門控通道化學門控通

9、道化學門控通道化學化學化學化學2021/4/2613通道的特征通道的特征： 離子選擇性離子選擇性 門控性門控性通道轉運的功能特點通道轉運的功能特點： 轉運速率比載體快轉運速率比載體快 無飽和現象，無競爭性抑制無飽和現象，無競爭性抑制 通道有不同的功能狀態通道有不同的功能狀態2021/4/2614通道蛋白狀態通道蛋白狀態：靜息、激活、失活：靜息、激活、失活2021/4/2615( (三三) ) 主動轉運主動轉運 active transport 細胞膜通過本身某種細胞膜通過本身某種耗能耗能過程，過程，借助細胞膜某些借助細胞膜某些蛋白質蛋白質的幫助，將的幫助，將非非脂溶性脂溶性物質分子或離子物質分

10、子或離子逆電化學梯度逆電化學梯度差差進行的轉運。進行的轉運。 根據轉運能量根據轉運能量是否直接來源于是否直接來源于ATPATP的不同分為的不同分為: :原發原發和和繼發繼發兩種主動轉運兩種主動轉運形式。形式。2021/4/26161.1.原發性主動轉運原發性主動轉運 Primary active transport指細胞指細胞直接利用直接利用代謝產生的能量代謝產生的能量(ATP)(ATP)將物質將物質( (通常是帶電離子通常是帶電離子) ) 逆濃度梯度逆濃度梯度或電位梯度進行的跨膜轉運過程。介或電位梯度進行的跨膜轉運過程。介導這一過程的膜蛋白稱為導這一過程的膜蛋白稱為離子泵離子泵( (ion

11、pump),),如：如：鈉鈉- -鉀泵鉀泵 sodium-potassium pump簡稱鈉泵簡稱鈉泵sodium pump, ,又稱又稱Na+-K+-ATP酶酶( (Na+-K+-ATPase) )2021/4/2617Primary active transportNa+-K+ 依賴式依賴式ATP酶（鈉泵）酶（鈉泵）3Na+( (由胞由胞內內向胞向胞外外) ): 2K+ ( (由胞由胞外外向胞向胞內內) )2021/4/2618 NaNa+ +-K-K+ +依賴式依賴式ATPATP酶酶由一對由一對和和一對一對亞亞 單位構成的四聯體單位構成的四聯體, ,水解水解ATPATP及與陽離子結合及與

12、陽離子結合 部位均在部位均在亞單位亞單位( (功能亞單位功能亞單位) )。當：當： 細胞內細胞內NaNa+ + ATP ATP 鈉泵鈉泵激活激活 細胞外細胞外KK+ + ADP+Pi+ ADP+Pi+E E 3Na 3Na+ +( (移出胞外移出胞外):2K):2K+ +（移入胞內）（移入胞內） 同時逆向轉運。同時逆向轉運。 鈉泵抑制劑鈉泵抑制劑: :哇巴因哇巴因ouabain 2021/4/2619Primary active transport鈉泵活動的生理意義鈉泵活動的生理意義： 細胞內高細胞內高K K+ +胞內代謝反應所必需；胞內代謝反應所必需； 膜內外膜內外K K+ +、NaNa+

13、+濃度差濃度差RPRP、APAP產生前提；產生前提； 維持胞質滲透壓維持胞質滲透壓和和細胞容積的相對穩定；細胞容積的相對穩定； 生電性活動生電性活動影響影響RPRP數值；數值； 胞外高胞外高NaNa+ +勢能儲備：勢能儲備： GSGS、AAAA繼發性主動轉運；繼發性主動轉運； NaNa+ +-H-H+ +交換交換, 維持胞內維持胞內pHpH穩定；穩定； NaNa+ +-Ca-Ca2+2+交換交換, 維持胞內維持胞內CaCa2+2+濃度穩定；濃度穩定；2021/4/2620 H H+ +泵泵( (H+-ATP酶酶；H+-K+-ATP酶酶) ): : 分布于胃粘膜壁細胞表面，與胃酸分分布于胃粘膜壁

14、細胞表面，與胃酸分泌有關泌有關 CaCa2+2+泵泵( (Ca2+-ATP酶酶) )：主要分布主要分布于骨骼肌與心肌細胞內部的肌質網上于骨骼肌與心肌細胞內部的肌質網上,與肌肉收縮有關與肌肉收縮有關 其它泵其它泵：Primary active transport2021/4/26212021/4/26222.2.繼發主動轉運繼發主動轉運 ( (又簡稱聯合轉運又簡稱聯合轉運) ) secondary active transport 細胞膜細胞膜間接利用間接利用鈉泵分解鈉泵分解ATP ATP 釋放的能量釋放的能量 完成的完成的主動主動轉運。轉運。即即細胞膜利用鈉泵分解細胞膜利用鈉泵分解 ATPAT

15、P 釋放的能量所建立起的釋放的能量所建立起的細胞膜內外細胞膜內外NaNa+ +濃度差濃度差的的 勢能儲備，再由勢能儲備，再由轉運體轉運體蛋白完成的逆電化學梯蛋白完成的逆電化學梯 差的跨膜轉運。差的跨膜轉運。 如：小腸粘膜上皮細胞和腎小管上皮細胞吸如：小腸粘膜上皮細胞和腎小管上皮細胞吸 收收GSGS、AAAA為繼發主動轉運。介導繼發主動轉運為繼發主動轉運。介導繼發主動轉運 的是特殊的轉運蛋白的是特殊的轉運蛋白轉運體轉運體 transporter 。2021/4/2623 腎小管上皮細胞對腎小管上皮細胞對GS的轉運的轉運基側膜基側膜鈉泵活動鈉泵活動Na+濃度勢能差濃度勢能差管腔膜管腔膜Na+、GS

16、同向轉運體同向轉運體GS再再易化擴散易化擴散入血入血2021/4/2624轉運體轉運體 transporter： 轉運體和載體轉運體和載體具有相似的轉運機具有相似的轉運機制，也會出現飽和制，也會出現飽和現象現象同向轉運體同向轉運體反向轉運體反向轉運體 （交換體交換體）2021/4/2625典型的繼發性主動轉運典型的繼發性主動轉運： GS和和AA在小腸粘膜上皮的吸收；在小腸粘膜上皮的吸收； GS和和AA在腎小管上皮的重吸收；在腎小管上皮的重吸收； 神經遞質在突觸間隙被神經末梢神經遞質在突觸間隙被神經末梢 所重攝取；所重攝取； 甲狀腺上皮細胞的聚碘過程；甲狀腺上皮細胞的聚碘過程； Na Na+ +

17、-H-H+ +交換交換,Na,Na+ +-Ca-Ca2+2+交換；交換；2021/4/2626( (一一) )出胞和入胞出胞和入胞 exocytosis and endocytosis Exocytosis: 指胞質內的大分子物質指胞質內的大分子物質以分泌囊泡的形式排出細胞的過程。以分泌囊泡的形式排出細胞的過程。 2021/4/2627分泌物的出胞過程分泌物的出胞過程粗面內質網上合成粗面內質網上合成轉移到高爾基體轉移到高爾基體修飾，由質膜包裹修飾，由質膜包裹分泌囊泡分泌囊泡移向細胞膜內側移向細胞膜內側融合、破裂，分泌融合、破裂，分泌信號信號2021/4/2628 Endocytosis：大分子

18、物質或物質團塊：大分子物質或物質團塊借助于細胞膜形成借助于細胞膜形成吞噬泡吞噬泡或或吞飲泡吞飲泡的方式的方式進入細胞的過程，包括吞噬和吞飲。進入細胞的過程，包括吞噬和吞飲。例如：例如：白細胞吞噬細菌、異物等白細胞吞噬細菌、異物等2021/4/2629受體介導式入胞過程受體介導式入胞過程被運物與被運物與R結合結合結合部位結合部位膜內陷、離斷膜內陷、離斷胞質內形成吞飲泡胞質內形成吞飲泡R與轉運物質分離與轉運物質分離只含只含R的小泡與膜結合的小泡與膜結合如如: :結合結合FeFe2+2+的運鐵蛋白的運鐵蛋白 低密度脂蛋白的入胞低密度脂蛋白的入胞再循環再循環2021/4/2630l9、 人的價值，在招收誘惑的一瞬間被決定。2022-4-212022-4-21Thursday, April 21, 2022l10、低頭要有勇氣，抬頭要有低氣。2022-4-212022-4-212022-4-214/21/2022 1:49:45 PMl11、人總是珍惜為得到。2022-4-212022-4-212022-4-21Apr-2221-Apr-22l12、人亂于心，不寬余請。2022-4-212022-4-212022-4-21Thursday, April 21, 2022l13、生氣是拿