细胞膜的跨膜物质转运功能.PPT

1第一节 细胞膜的基本结构和物质转运功能v了解细胞膜的化学组了解细胞膜的化学组成和分子结构，液态成和分子结构，液态镶嵌模型镶嵌模型 v掌握细胞膜的四种物掌握细胞膜的四种物质转运方式质转运方式 2此种膜结构还见于各种细胞器的膜性结构，如内质网此种膜结构还见于各种细胞器的膜性结构，如内质网膜、线粒体膜、溶酶体酶、核膜等，是一种细胞最基膜、线粒体膜、溶酶体酶、核膜等，是一种细胞最基本的膜结构形式，故称为单位膜本的膜结构形式，故称为单位膜(生物膜生物膜)。一、细胞膜的基本结构和功能特点一、细胞膜的基本结构和功能特点3（一）细胞膜的化学组成 细胞膜主要由脂质（细胞膜主要由脂质（lipid）和蛋白质）和蛋白质（protein）组成，此外还有极少量的糖类。）组成，此外还有极少量的糖类。4（二）细胞膜的基本结构（二）细胞膜的基本结构 v液态镶嵌模型液态镶嵌模型（fluid mosaic model）基本内容是：细胞膜以液态的脂质双基本内容是：细胞膜以液态的脂质双分子层为基架分子层为基架,其中镶嵌有不同功能的其中镶嵌有不同功能的蛋白质。蛋白质。5膜的脂质主要膜的脂质主要由磷脂和胆固由磷脂和胆固醇组成醇组成v脂质双分子层极性基团非极性基团6脂质散落于水面变为平铺脂质分子脂质分子水分子水分子78从热力学角度，这种分布是能量最低、最稳定的结构形式 细胞内液细胞内液细胞外液细胞外液9膜蛋白以在膜上存在的方式，分为表面蛋白和整合蛋白。膜蛋白以在膜上存在的方式，分为表面蛋白和整合蛋白。表面蛋白表面蛋白附着于膜的内表面或外表面附着于膜的内表面或外表面，整合蛋白以其肽，整合蛋白以其肽链一次或多次链一次或多次贯穿整个脂质双分子层贯穿整个脂质双分子层，两端露出在膜的，两端露出在膜的两侧。两侧。v蛋白分子在膜上的镶嵌方式 10仅存于细胞膜的外侧仅存于细胞膜的外侧 成为细胞的标志（作为抗原决定成为细胞的标志（作为抗原决定簇或受体的可识别部分）簇或受体的可识别部分）v糖类糖链糖链1112二、细胞膜的跨膜物质转运功能13根据小分子物质跨膜转运时是否需要细胞提供能量根据小分子物质跨膜转运时是否需要细胞提供能量跨膜转运跨膜转运被动转运被动转运主动转运主动转运14定义：小分子物质顺浓度差、顺电位差不需要细定义：小分子物质顺浓度差、顺电位差不需要细胞额外提供能量的跨膜转运方式胞额外提供能量的跨膜转运方式v分类：（根据这种物质顺浓度差跨膜扩散是否需要膜蛋白质的帮助）被动转运被动转运单纯扩散单纯扩散易化扩散易化扩散(一一)被动转运被动转运v分类：（根据这种物质顺浓度差跨膜扩散是否需要膜蛋白质的帮助）被动转运被动转运单纯扩散单纯扩散易化扩散易化扩散15物理学中物理学中扩散扩散 溶液中的一切物质颗粒都处于不断的热运动中，溶液中的一切物质颗粒都处于不断的热运动中，假设两种不同浓度的同种物质的溶液相邻地放在假设两种不同浓度的同种物质的溶液相邻地放在一起，绝对温度相等的条件下，可以观察到：一起，绝对温度相等的条件下，可以观察到：161、单纯扩散O2、N2、CO2、乙、乙醇、中短链脂肪酸醇、中短链脂肪酸烃链和尿素，都是烃链和尿素，都是以单纯扩散的方式以单纯扩散的方式进行跨膜转运进行跨膜转运脂溶性小分子物质顺浓度差的跨膜转运脂溶性小分子物质顺浓度差的跨膜转运称为称为单纯扩散单纯扩散17细胞内外的小分子极性物质，不能溶于脂质膜中自由透过细胞膜182、易化扩散 v定义：非脂溶性物质在膜蛋白质定义：非脂溶性物质在膜蛋白质“帮助帮助”下顺下顺浓度差、电位差的跨膜转运，称为浓度差、电位差的跨膜转运，称为易化扩散易化扩散19易化扩散易化扩散通道介导的通道介导的载体介导的载体介导的v分类分类：（根据膜上参与的蛋白质不同：（根据膜上参与的蛋白质不同）20（1）载体介导的易化扩散载体介导的易化扩散v细胞膜上具有运载细胞膜上具有运载作用的蛋白称为载作用的蛋白称为载体蛋白质或载体体蛋白质或载体v在载体蛋白的帮助在载体蛋白的帮助下物质顺浓度差、顺下物质顺浓度差、顺电位差的跨膜转运称电位差的跨膜转运称为为载体转运载体转运载体转运载体转运zaitizhuanyun21特异性高特异性高 载体转运的特点：载体转运的特点：饱和现象饱和现象 竞争性抑制竞争性抑制 22（2 2）通道介导的易化扩散通道介导的易化扩散通道转运通道转运v通道转运的特点：通道转运的特点：A.相对特异性相对特异性v(Na+、K+、Ca2+、Cl-等等)带电离子，借助于通带电离子，借助于通道蛋白质的介导，顺浓度差或电位差跨膜转运，道蛋白质的介导，顺浓度差或电位差跨膜转运，称为称为通道转运通道转运 B.闸门特性闸门特性23通道转运通道转运电压依赖式通道电压依赖式通道化学依赖式通道化学依赖式通道机械依赖式通道机械依赖式通道v分类分类：（根据使通道蛋白变构而开放的条件）：（根据使通道蛋白变构而开放的条件）24被动转运分类被动转运分类根据这种物质顺浓度差跨膜扩散是否需要膜蛋白根据这种物质顺浓度差跨膜扩散是否需要膜蛋白质的帮助质的帮助）被动转运被动转运单纯扩散单纯扩散易化扩散易化扩散252627经过测定发现经过测定发现v细胞内钾离子大约是细胞外的细胞内钾离子大约是细胞外的30倍倍 （胞内高钾胞内高钾 ）v细胞外钠离子大约是细胞内的细胞外钠离子大约是细胞内的12倍倍 （胞外高钠（胞外高钠 ）v细胞外氯离子大约是细胞内的细胞外氯离子大约是细胞内的14倍倍v细胞外钙离子大约是细胞内的细胞外钙离子大约是细胞内的2 4000倍倍28细胞内外物质浓度并不相等细胞内外物质浓度并不相等29（二）主动转运v定义：细胞膜利用细胞代谢产生的能量将物质定义：细胞膜利用细胞代谢产生的能量将物质逆浓度差或电位差进行跨膜转运的过程，称为逆浓度差或电位差进行跨膜转运的过程，称为主动转运（主动转运（active transport）v主动转运的能量由细胞内的能量货币主动转运的能量由细胞内的能量货币ATP 分分解产生解产生v主动转运根据能量是否直接由主动转运根据能量是否直接由ATP 分解提供分解提供分为分为原发性主动转运原发性主动转运和和继发性主动转运继发性主动转运301.原发性主动转运原发性主动转运（Primary active transport）v定义定义:直接由直接由ATP分解供能的主动转运过程分解供能的主动转运过程v在细胞膜的主动转运中，人们最早研究的是在细胞膜的主动转运中，人们最早研究的是Na+、K+的跨膜主动转运的跨膜主动转运 vNa+、K+的跨膜主动转运过程普遍存在于各种的跨膜主动转运过程普遍存在于各种体细胞膜上体细胞膜上 31钠钠-钾泵钾泵（Sodium-potassium pump）简称钠泵简称钠泵 v又称钠又称钠-钾钾ATP酶，具有酶，具有ATP酶活性酶活性 （ATP酶：能够催化酶：能够催化ATP分解产生分解产生ADP和能量）和能量）当其细胞内部分结合了当其细胞内部分结合了Na+，细胞外部分结合了细胞外部分结合了K+，其，其ATP酶活性被激活酶活性被激活逆着巨大的浓度差，将逆着巨大的浓度差，将Na+运运到细胞外，将到细胞外，将K+运入细胞内运入细胞内32钠钠-钾泵活动的直接结果：钾泵活动的直接结果：胞内高钾，胞外高钠胞内高钾，胞外高钠启动钠启动钠-钾泵活动的条件？钾泵活动的条件？33Na+Na+、K+K+的跨膜主动转运过程的跨膜主动转运过程Na+泵机制34肌细胞的肌浆网膜上存在肌细胞的肌浆网膜上存在Ca 2+-泵泵胃的壁细胞膜上存在胃的壁细胞膜上存在H+-泵泵甲状腺腺泡上皮细胞膜上存在甲状腺腺泡上皮细胞膜上存在I-泵泵35定义：间接利用定义：间接利用ATP能量进行的主动转运能量进行的主动转运过程。过程。通过相应的蛋白载体耦联，与通过相应的蛋白载体耦联，与Na+的跨膜扩的跨膜扩散相协同，因此又称为散相协同，因此又称为协同转运协同转运例如例如：小肠上皮细胞吸收葡萄糖和氨基酸：小肠上皮细胞吸收葡萄糖和氨基酸继发于继发于Na+泵泵的主动转运的主动转运2.继发性主动转运继发性主动转运（Secondary active transport）3637继发性主动转运的分类继发性主动转运的分类根据被主动转运的物质与根据被主动转运的物质与Na+扩散的方向是扩散的方向是否相同分为：否相同分为：同向协同转运、逆向协同转同向协同转运、逆向协同转运运心肌细胞排出心肌细胞排出Ca2+38（三）胞纳与胞吐 v大分子物质或物质团块是通过膜的更为大分子物质或物质团块是通过膜的更为复杂的结构和功能变化而进行跨膜转运复杂的结构和功能变化而进行跨膜转运的，此转运过程需要细胞耗能，也是一的，此转运过程需要细胞耗能，也是一种种主动转运主动转运 391、胞吐、胞吐是指大分子物质由细胞排出的过程是指大分子物质由细胞排出的过程 例：细胞分泌囊泡例：细胞分泌囊泡Baotu 402、胞纳、胞纳 是指大分子物质团块（如细菌、细胞碎片、是指大分子物质团块（如细菌、细胞碎片、脂肪滴等）进入细胞的过程脂肪滴等）进入细胞的过程 吞噬（吞噬（Phagcytosis）：进入细胞的物质是固体：进入细胞的物质是固体吞饮（吞饮（Pinocytosis）：进入细胞的物质是液体：进入细胞的物质是液体41胞纳的过程42物质跨膜转运方式物质跨膜转运方式 被动转运被动转运 主动转运主动转运单纯扩散单纯扩散 易化扩散易化扩散 胞吐、胞纳胞吐、胞纳通道转运通道转运载体转运载体转运原发性原发性继发性继发性（协同转运）（协同转运）同向协同同向协同逆向协同逆向协同电压依赖电压依赖化学依赖化学依赖机械依赖机械依赖43