细胞膜的物质转运功能课件

第一章细胞的基本功能（6hr）细胞是动物及其它生物体的基本结构单位。在细胞及分子生理学水平，其生命活动的基本原理具有高度的一致性和共性。1编辑ppt第一章细胞的基本功能（6hr）细胞细胞的生理功能2编辑ppt细胞的生理功能跨膜物质转运2编辑ppt本章主要内容本章主要内容1.1细胞膜物胞膜物质转运功能运功能1.2细胞的跨膜信号胞的跨膜信号转导1.3细胞的胞的兴奋性和生物性和生物电现象象1.4兴奋在在细胞胞间的的传递1.5肌肉的收肌肉的收缩3编辑ppt本章主要内容1.1细胞膜物质转运功能3编辑ppt1.1细胞膜物胞膜物质转运功能运功能 重点重点 液液态镶嵌模型学嵌模型学说及及镶嵌蛋白嵌蛋白质的种的种类和生理和生理机能机能 以以载体和以通道介体和以通道介导的易化的易化扩散散 原原发性和性和继发性主性主动转运运 NaNa+-K-K+泵的生理功能的生理功能4编辑ppt1.1细胞膜物质转运功能重点液态镶嵌模型 细胞膜的作用：将细胞的内容物和细胞周围的微环境（主要是细胞外液）分割开来，使细胞能独立于环境而存在通过细胞膜接受外界或其它细胞的影响细胞膜起到传递信息的作用细胞膜还在细胞免疫、细胞生长、分裂、分化及癌变等生理、病理过程中起着重要的作用。5编辑ppt1.1.1细胞膜的结构细胞膜的作用：5编辑ppt液液态镶嵌模型嵌模型（Fluidmosaicmodel）细胞膜的共同胞膜的共同结构特点是以液构特点是以液态的脂的脂质双分子双分子层为基架，其中基架，其中镶嵌着具有不同嵌着具有不同分子分子结构和生理功能的构和生理功能的蛋白蛋白质分子。分子。细胞胞膜内膜内还含有少量糖含有少量糖类。6编辑ppt液态镶嵌模型（Fluidmosaicmodel）Fig.3-1,p.69Cell2IntercellularspacePlasmamembranesCell17编辑pptFig.3-1,p.69Cell2IntercelluCholesterolmoleculeGlycoproteinGlycolipidExtracellularfluidCarbohydratechainLipidbilayerVariousmembraneproteinsChannelIntracellularfluidAppearanceusinganelectronmicroscopeDarklineLightspaceDarklinePhospholipidmolecule8编辑pptCholesterolGlycoproteinGlycoli表面蛋白表面蛋白表面蛋白表面蛋白9编辑ppt表面蛋白9编辑ppt镶嵌蛋白嵌蛋白IntegralProteins（transmembrane）10编辑ppt镶嵌蛋白IntegralProteins10编辑pp镶嵌在脂嵌在脂质双分子双分子层的蛋白的蛋白质的机能的机能形成形成细胞的胞的骨架蛋白骨架蛋白（anchoring proteinanchoring protein）,可使可使细胞膜胞膜附着在另一附着在另一细胞的膜上，或使其附着在胞的膜上，或使其附着在细胞内或胞内或细胞外的胞外的某物某物质上；上；11编辑ppt镶嵌在脂质双分子层的蛋白质的机能形成细胞的骨架蛋白（anc作作为“识别蛋白蛋白质”（recognitionprotein）,存存在于免疫在于免疫细胞膜上，能胞膜上，能识别异体异体细胞的蛋白胞的蛋白质或癌或癌细胞；胞；12编辑ppt作为“识别蛋白质”（recognitionprotein具有具有酶（enzyme）的特性，能催化）的特性，能催化细胞内外胞内外的化学反的化学反应13编辑ppt具有酶（enzyme）的特性，能催化细胞内外的化学反应13作作为“受体蛋白受体蛋白质”（receptorprotein），能与），能与信息信息传递物物质（激素或（激素或递质）进行特异性行特异性结合，并合，并引起引起细胞反胞反应；14编辑ppt作为“受体蛋白质”（receptorprotein），能作作为转运蛋白运蛋白质或或载体蛋白体蛋白质（carrierprotein）15编辑ppt作为转运蛋白质或载体蛋白质（carrierprote通道蛋白通道蛋白质（channelprotein）膜膜泵（membranepump），），16编辑ppt通道蛋白质（channelprotein）16编辑ppt1.1.2细胞膜的跨膜物胞膜的跨膜物质转运功能运功能1.1.2.1被被动转运（运（passivetransport）(1)单纯扩散（散（simplediffusion）(2)易化易化扩散（散（facilitateddiffusion）1.1.2.2主主动转运（运（activetransport）(1)原原发性主性主动转运运(primaryactivetransport)（2)继发性主性主动转运运(secondaryactivetransport)1.1.2.3出胞（出胞（Exocytosis）与入胞）与入胞(endocytosis)式式转运运17编辑ppt1.1.2细胞膜的跨膜物质转运功能1.1.2.11.1.2.1被被动转运运（passivetransport）当同种物当同种物质、不同、不同浓度的两种溶液相度的两种溶液相邻地放地放在一起在一起时，溶，溶质的分子会的分子会顺着着浓度差（梯度，度差（梯度，concentrationgradient）或）或电位差（梯度，位差（梯度，potentialgradien,二者合称二者合称电化学梯度）化学梯度）产生生净流流动叫被叫被动转运。被运。被动转运运时的的动力是力是电化学化学势能。不需要能。不需要细胞膜或胞膜或细胞另外提供其它形式的胞另外提供其它形式的能量。能量。18编辑ppt1.1.2.1被动转运（passivetransp(1)单纯扩散散（simplediffusion）物物质的分子或离子的分子或离子顺着着电化学梯度化学梯度通通过细胞膜的方式胞膜的方式称称为单纯扩散。散。单位位时间内的内的扩散通量，散通量，(即即该物物质在每秒内通在每秒内通过每平每平方厘米假想平面的摩方厘米假想平面的摩尔数数)，取决于膜两，取决于膜两侧该物物质的的电化学化学梯度和梯度和细胞膜胞膜对该物物质的通透性（的通透性（permeability)。通透性：物通透性：物质通通过细胞膜胞膜难易程度。易程度。一些脂溶性的物一些脂溶性的物质如如O2、CO2等气体分子，具有等气体分子，具有较高高的通透性；一些甾体化合物（的通透性；一些甾体化合物（类固醇激素由于它固醇激素由于它们的分子量的分子量比比较大）需要某种特殊蛋白大）需要某种特殊蛋白质的的“协助助”；水靠；水靠细胞膜上的胞膜上的水通道（一种特异蛋白水通道（一种特异蛋白质）能快速通）能快速通过细胞膜。胞膜。19编辑ppt(1)单纯扩散（simplediffusion）(2)易化易化扩散（散（facilitateddiffusion）一些不溶于脂一些不溶于脂质的，或溶解度很小的物的，或溶解度很小的物质，在膜，在膜结构中构中的一些特殊蛋白的一些特殊蛋白质的的“帮助帮助”下从膜的高下从膜的高浓度一度一侧扩散到低散到低浓度一度一侧的物的物质转运方式称运方式称为易化易化扩散。散。易化易化扩散又可分散又可分为:以以载体体为中介的易化中介的易化扩散散（carriermediateddiffusion）由通道中介的易化由通道中介的易化扩散散（channelmediateddiffusion）20编辑ppt(2)易化扩散（facilitateddiffusion以以载体体为中介的易化中介的易化扩散散A.A.载体是指体是指细胞膜上一胞膜上一类特殊蛋白特殊蛋白质，B.B.它能在溶它能在溶质高高浓度一度一侧与溶与溶质发生特异性生特异性结合，合，C.C.并且构象并且构象发生改生改变，把溶，把溶质转运到低运到低浓度一度一侧将之将之释放出来，放出来，D.D.载体蛋白恢复到原来的构象，又开始新一体蛋白恢复到原来的构象，又开始新一轮的的转运。运。21编辑ppt以载体为中介的易化扩散A.载体是指细胞膜上一类特殊蛋白质，载体介体介导的易化的易化扩散的特点散的特点A.高度的高度的结构特异性（构特异性（右旋葡萄糖的右旋葡萄糖的转运运）B.饱和和现象象C.竞争性抑制争性抑制D.因蛋白因蛋白质的的结构和功能常受膜内外各种因素的构和功能常受膜内外各种因素的影响，因此与蛋白影响，因此与蛋白质分子有关的物分子有关的物质的通透性是可的通透性是可变化的。（化的。（胰胰岛素素对细胞膜胞膜转运葡萄糖的运葡萄糖的调控控）22编辑ppt载体介导的易化扩散的特点A.高度的结构特异由通道中介的易化由通道中介的易化扩散散 离子通道（离子通道（ion channelion channel）蛋白的壁外）蛋白的壁外侧面是疏水的面是疏水的;而壁而壁的内的内侧是是亲水的（叫水相孔道），能允水的（叫水相孔道），能允许水及溶于水中的离子水及溶于水中的离子通通过23编辑ppt由通道中介的易化扩散离子通道（ionchanne化学化学门门控通道控通道通道的开放与关通道的开放与关闭是受精密是受精密调控的，而不是自控的，而不是自动、持、持续进行行的的,有些只有在它所在膜的两有些只有在它所在膜的两侧（主要是外（主要是外侧）出）出现某种化学信号某种化学信号时才开放，称才开放，称为化学化学门控通道（控通道（chemically-gatedchannel）24编辑ppt化学门控通道通道的开放与关闭是受精密调控的，有些有些则由所在膜两由所在膜两侧电位差的位差的变化决定其开、化决定其开、闭，称，称为电压门控通道（控通道（voltage-gatedchannel）25编辑ppt有些则由所在膜两侧电位差的变化决定其开、闭，机械机械门门控通道控通道有些有些则由所在膜所受由所在膜所受压力不同而决定其开放的称机械力不同而决定其开放的称机械门控通道控通道26编辑ppt机械门控通道有些则由所在膜所受压力不同而决定其开放的称机械门1.1.2.2主主动转运运（activetransport）主动转运是指细胞通过本身的某种耗能过程将某种物质分子或离子逆着电化学梯度由膜的一侧移向另一侧的过程。主动转运中所需要的能量是由细胞膜或细胞膜所属的细胞提供。单纯扩散和易化扩散都有一个最终平衡点，即被转运物质在膜两侧达到电化学梯度为零时。而主动转运因膜提供了一定能量，使被转运物质或离子逆着电-化学势差的移动，没有平衡终点,被转运物质甚至可以全部被转运到膜的另一侧.27编辑ppt1.1.2.2主动转运（activetransport）(1)原原发性主性主动转运运(primaryactivetransport)钠泵(sodiumpump)：A.是是镶嵌蛋白嵌蛋白质，B.能逆着能逆着浓度差将度差将细胞内的胞内的Na+移出膜外，移出膜外，细胞外的胞外的K+移入膜内移入膜内C.本身具有本身具有ATP酶的活性。的活性。在主在主动转运中如果所需的能量是由运中如果所需的能量是由ATP直接提供的主直接提供的主动转运运过程，程，则称称为原原发性主性主动转运。运。28编辑ppt(1)原发性主动转运(primaryactivetra细胞膜上的胞膜上的钠泵活活动的意的意义：A.造成的造成的细胞内高胞内高K+是是许多代多代谢反反应进行的必要条件行的必要条件B.维持持细胞正常形胞正常形态C.建立起一种建立起一种势能能贮备，即，即Na+、K+在在细胞膜内外的胞膜内外的浓度度势能能D.是可是可兴奋细胞（胞（组织）兴奋的基的基础，也可供其它耗，也可供其它耗能能过程程应用用29编辑ppt细胞膜上的钠泵活动的意义：A.造成的细胞内高K+是许多代谢反（2）继发性主性主动转运运(secondaryactivetransport)ATPases only pump ions,nothing bigger.Larger molecules are transported by coupling them to movement of an ion down its concentration gradient.Ions can also be transported in this way.Example:Na-coupled glucose uptake.30编辑ppt（2）继发性主动转运(secondaryactivet载体蛋白必体蛋白必须与与Na+和待和待转运物运物质的分子同的分子同时结合合，才能，才能顺着着Na+浓度梯度的方向将它度梯度的方向将它们的分子逆着的分子逆着浓度梯度由度梯度由肠（小管）（小管）腔腔转运到运到细胞内。由于存在于上皮胞内。由于存在于上皮细胞基胞基侧膜上的膜上的Na+泵活活动，不断将，不断将Na+转运到运到细胞胞间隙，而隙，而细胞内始胞内始终保持低保持低Na+状状态，才能使它，才能使它们的主的主动转运得以运得以实现，直至，直至肠（小管）腔中（小管）腔中的物的物质浓度下降到零。度下降到零。物物质逆着逆着浓度差度差转运的能量运的能量间接来自于接来自于ATP。称。称为继发性性主主动转运或运或联合（或合（或协同）同）转运（运（cotransport）。）。每一种每一种联合合转运都有特定的运都有特定的转运体蛋白。运体蛋白。联合合转运中，如被运中，如被转运的分子与运的分子与Na+扩散方向相同，称散方向相同，称为同同向向转运；如果二者方向相反，运；如果二者方向相反，则称称为逆向逆向转运运。31编辑ppt载体蛋白必须与Na+和待转运物质的分子同时结合，才能顺着N1.1.2.3出胞（出胞（Exocytosis）与入胞）与入胞(endocytosis)式式转运运出胞：见于内分泌腺分泌激素，外分泌腺分泌酶原颗粒或粘液，神经细胞分泌、释放神经递质，是一个比较复杂的耗能过程。32编辑ppt1.1.2.3出胞（Exocytosis）与入胞(en33编辑ppt33编辑ppt（2）入胞：）入胞：是指是指细胞外某些物胞外某些物质团块，例如，例如细菌，病毒、菌，病毒、异物、血异物、血浆中脂蛋白及大分子中脂蛋白及大分子营养物养物质等等进入入细胞胞的的过程。被程。被摄取的物取的物质如果是固体，如果是固体，则可形成可形成较大大的囊泡，的囊泡，称称为吞噬作用吞噬作用(phagocytosis)。如果是如果是微小的液滴状液体微小的液滴状液体则形成形成较小的囊泡，小的囊泡，称称为胞胞饮(pinocytosis)。34编辑ppt（2）入胞：是指细胞外某些物质团块，例如Phagocytosis35编辑pptPhagocytosis35编辑ppt由受体介导的入胞，一些激素或生长因子运输蛋白及细菌（统称配体）都是通过细胞膜表面特异受体作用而入胞。其过程是：配体被受体识别，配体-受体复合物向有被小窝集中吞食泡形成吞食泡与初级溶酶体融合形成次级溶酶体配体与受体分离配体转运到其它细胞器中循环小泡形成，膜再利用。36编辑ppt由受体介导的入胞，一些激素或生长因子运输蛋白