關(guān)于細(xì)胞膜與物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)第1頁，共56頁，星期日，2025年，2月5日一、關(guān)于膜的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)的早期研究1895年，E.Overton認(rèn)為：細(xì)胞膜由脂質(zhì)組成。1917年，Langmuir脂類單分子膜技術(shù)（膜平衡）：

磷脂：親水區(qū)（極性區(qū)）疏水區(qū)（非極性區(qū)）第2頁，共56頁，星期日，2025年，2月5日1925年E.Gorter-F.Grendel學(xué)說:

人紅細(xì)胞直徑7um表面積100um21.8～2.2：1由雙層脂質(zhì)分子構(gòu)成第3頁，共56頁，星期日，2025年，2月5日二、幾種有代表性的質(zhì)膜模型（一）Danielli-Davson模型（1935年）：

（片層模型、夾層模型、三明治模型）Cole(1932)和Shapiro(1934)：

海膽卵細(xì)胞膜張力<油滴J.F.Danielli和H.Harvey(1935)：鮐魚卵油滴實驗

加入蛋白質(zhì)表面張力↓推想：細(xì)胞膜←脂質(zhì)，蛋白質(zhì)第4頁，共56頁，星期日，2025年，2月5日靜電作用球形蛋白質(zhì)第5頁，共56頁，星期日，2025年，2月5日（二）單位膜模型：（Robertson,1959年）“暗___明___暗”細(xì)胞膜細(xì)胞質(zhì)2nm3.52++=7.5nm暗明暗

②脂質(zhì)分子極性頭+蛋白質(zhì)層→暗脂雙層非極性尾→亮①蛋白質(zhì)：單層伸展的片狀，β折疊，靜電作用，

內(nèi)、外層不對稱第6頁，共56頁，星期日，2025年，2月5日

合理性：生物膜形態(tài)學(xué)上的共性，與觀察到的膜形態(tài)吻合。質(zhì)膜有高電阻；脂溶性的不同物質(zhì)，通透性不同。

不足：把膜看成是靜止的，各種生物膜功能上差異性；各種膜厚度不完全相同；酶的活性同構(gòu)型的關(guān)系；膜蛋白分離難易度不同。

60年代，蛋白和脂結(jié)合主要是疏水鍵；膜脂雙分子層中心分布有蛋白顆粒；膜蛋白是

-螺旋的球形結(jié)構(gòu)。

60年代后期到70年代初期，生物膜具有流動的性質(zhì)。

第7頁，共56頁，星期日，2025年，2月5日（三）流動鑲嵌模型（液態(tài)鑲嵌模型）：

Singer和Nicolson1972年1、脂質(zhì)雙分子層。2、球形膜蛋白鑲嵌在脂雙分子層中。整合、外周、脂錨定式總之：生物膜是嵌有球形蛋白質(zhì)的脂類二維排列的液態(tài)體。鑲嵌蛋白附著蛋白3、流動性。不對稱性。成分、功能生物膜兩大特性第8頁，共56頁，星期日，2025年，2月5日（四）晶格鑲嵌模型：

1975Wallach提出1、脂質(zhì)相變

無序（液態(tài)）有序（固態(tài)）2、膜蛋白對脂類分子的活動有控制作用。界面脂晶格第9頁，共56頁，星期日，2025年，2月5日細(xì)胞內(nèi)脂雙層膜蛋白生物膜結(jié)構(gòu)的一般模型糖鏈（分布在非胞質(zhì)面）第10頁，共56頁，星期日，2025年，2月5日一、膜脂

(一)類型:磷脂生物膜的主要成份。糖脂膽固醇第二節(jié)細(xì)胞膜的化學(xué)成分脂類、蛋白質(zhì)、糖類1、磷脂：甘油磷脂鞘磷脂第11頁，共56頁，星期日，2025年，2月5日X極性頭部基團(tuán)（親水）非極性尾部基團(tuán)（疏水）鞘胺醇第12頁，共56頁，星期日，2025年，2月5日3、膽固醇：極性頭部平面固醇環(huán)結(jié)構(gòu)非極性尾部2、糖脂：鞘胺醇鞘胺醇半乳糖苷脂第13頁，共56頁，星期日，2025年，2月5日水水水磷脂分子團(tuán)磷脂雙層磷脂脂質(zhì)體第14頁，共56頁，星期日，2025年，2月5日（二）膜脂的流動性：1、運(yùn)動方式：側(cè)向擴(kuò)散旋轉(zhuǎn)擺動翻轉(zhuǎn)

2、影響流動性的因素：脂肪酸鏈的長度長-----小脂肪酸鏈的飽和程度大-----小膽固醇的含量多-----小卵磷脂/鞘磷脂大-----大第15頁，共56頁，星期日，2025年，2月5日脂質(zhì)雙層非胞質(zhì)面胞質(zhì)面整合蛋白（跨膜蛋白）極性鍵非極性鍵（疏水鍵）

二、膜蛋白：（一）類型：

外周蛋白（附著蛋白）

靜電鍵脂錨定蛋白

共價鍵第16頁，共56頁，星期日，2025年，2月5日

（二）膜蛋白分子的流動：側(cè)向運(yùn)動旋轉(zhuǎn)人鼠細(xì)胞體外融合間接免疫熒光法：

——Frye和Edidin（1970年）成纖維細(xì)胞融合——雜交細(xì)胞表面抗原分布的變化第17頁，共56頁，星期日，2025年，2月5日小鼠細(xì)胞標(biāo)記人膜蛋白抗體+人膜蛋白（抗原）異核細(xì)胞抗小鼠膜蛋白抗體+熒光素B抗人膜蛋白抗體+熒光素A標(biāo)記小鼠膜蛋白抗體+小鼠膜蛋白（抗原）人細(xì)胞孵育（370C,40分鐘）誘導(dǎo)融合膜蛋白(抗原）第18頁，共56頁，星期日，2025年，2月5日膜糖類糖類+膜脂共價鍵糖脂糖類+膜蛋白糖蛋白共價鍵細(xì)胞內(nèi)三、膜糖類脂雙層膜蛋白細(xì)胞衣（糖萼）：細(xì)胞外表的糖鏈+

該細(xì)胞分泌的糖蛋白細(xì)胞衣第19頁，共56頁，星期日，2025年，2月5日物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸通透性選擇性細(xì)胞

環(huán)境交換的方式：小分子和離子的穿膜運(yùn)輸。大分子和顆粒物質(zhì)的膜泡轉(zhuǎn)運(yùn)。半透膜☆

運(yùn)輸方式☆

轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)理（難點(diǎn)）☆

基本概念第三節(jié)小分子物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸?shù)?0頁，共56頁，星期日，2025年，2月5日一、被動運(yùn)輸（passivetransport)：

是指物質(zhì)順濃度梯度、不消耗細(xì)胞代謝能的穿膜運(yùn)輸。包括:簡單擴(kuò)散、易化擴(kuò)散、通道蛋白介導(dǎo)的運(yùn)輸（一）簡單擴(kuò)散

（simplediffusion）：單純擴(kuò)散、自由擴(kuò)散(freediffusion)

指不借助膜蛋白、不消耗細(xì)胞代謝能而使物質(zhì)順濃度梯度自由穿膜的運(yùn)輸方式。第21頁，共56頁，星期日，2025年，2月5日高濃度低濃度脂質(zhì)雙分子層電化學(xué)梯度影響通透性的因素：分子大小、脂溶程度、帶電性適合簡單擴(kuò)散的物質(zhì)：

非極性小分子:苯、醇、O2、CO2、N2

。不帶電荷的極性小分子：H2O、尿素、甘油。

第22頁，共56頁，星期日，2025年，2月5日＊

膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(membranetransportprotein)：通道蛋白（channelprotein)載體蛋白(carrierprotein)（二）易化擴(kuò)散(facilitateddiffusion)

：

——葡萄糖的轉(zhuǎn)運(yùn)為例

①概念：

借助于載體的幫助、不消耗細(xì)胞代謝能、使物質(zhì)順濃度梯度轉(zhuǎn)運(yùn)的方式。幫助擴(kuò)散第23頁，共56頁，星期日，2025年，2月5日③特點(diǎn)：速度快、高度選擇性、速率最大值。②機(jī)制：④適于易化擴(kuò)散的物質(zhì)：

親水性物質(zhì)：葡萄糖、氨基酸、核苷酸無機(jī)離子：Na+、K+、CIˉ、H+

高濃度低濃度電化學(xué)梯度脂雙分子層載體蛋白第24頁，共56頁，星期日，2025年，2月5日②機(jī)理：通道蛋白高濃度低濃度電化學(xué)梯度簡單擴(kuò)散（三）通道蛋白介導(dǎo)的運(yùn)輸：①可轉(zhuǎn)運(yùn)的物質(zhì)：適當(dāng)大小的帶電荷的分子或離子，如：Na+,K+,Ca2+,H2O。第25頁，共56頁，星期日，2025年，2月5日③通道蛋白類型：持續(xù)開放間斷開放——閘門通道高濃度低濃度電化學(xué)梯度通道蛋白配體配體閘門通道電壓閘門通道第26頁，共56頁，星期日，2025年，2月5日第27頁，共56頁，星期日，2025年，2月5日神經(jīng)肌肉連接處的閘門通道④通道蛋白特點(diǎn)：運(yùn)輸速度快（10000000個/S）；具有選擇性（已發(fā)現(xiàn)50）多種。第28頁，共56頁，星期日，2025年，2月5日二、主動運(yùn)輸(activetransport)：

借助于載體蛋白、通過消耗代謝能、將物質(zhì)逆濃度梯度轉(zhuǎn)移的運(yùn)輸方式。

能量來源:ATP、吸收光能、間接利用

（一）ATP提供能量的離子泵轉(zhuǎn)運(yùn):1、鈉鉀泵（Na+–K+

pump）實質(zhì)：Na+–k+ATP酶（鈉鉀泵），載體和酶。工作原理：結(jié)構(gòu)2個α大亞基2個β小亞基胞質(zhì)側(cè)結(jié)合Na+、ATP非胞質(zhì)側(cè)結(jié)合k+

、烏苯苷第29頁，共56頁，星期日，2025年，2月5日細(xì)胞質(zhì)鉀濃度梯度[30倍]鈉濃度梯度[13倍]KNa++泵大亞基大亞基小亞基Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+Na+Na+Na+PiNa+K+小亞基大亞基大亞基K+ATPADP+Pi鈉結(jié)合部位K+Pi大亞基大亞基小亞基鉀結(jié)合部位Mg+Pi第30頁，共56頁，星期日，2025年，2月5日水解1分子ATP：排出3Na+、攝入2k+，

100個ATP/秒。2、Ca+-ATP酶（鈣泵）：細(xì)胞膜外高Ca+內(nèi)低ATPCa+3、H+-ATP酶（質(zhì)子泵）：線粒體葉綠體溶酶體胃壁細(xì)胞

肌細(xì)胞膜肌漿網(wǎng)膜高Ca+泵Ca+ATP第31頁，共56頁，星期日，2025年，2月5日（二）耦聯(lián)運(yùn)輸（coupledtransport）：

（協(xié)同運(yùn)輸）（cotransport）小腸上皮細(xì)胞Na+與葡萄糖的協(xié)同運(yùn)輸?shù)?2頁，共56頁，星期日，2025年，2月5日小腸上皮細(xì)胞吸收葡萄糖示意圖第33頁，共56頁，星期日，2025年，2月5日協(xié)同運(yùn)輸ATP離子濃度梯度（Na+）（離子梯度驅(qū)動的主動運(yùn)輸）

“小分子物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)”小結(jié):

*

物質(zhì)本身的性質(zhì)。

*

有無膜蛋白參與通道蛋白載體蛋白

*

物質(zhì)運(yùn)輸方向

*

是否消耗細(xì)胞代謝能第34頁，共56頁，星期日，2025年，2月5日被動運(yùn)輸主動運(yùn)輸小分子物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸方式：

通道蛋白的擴(kuò)散易化擴(kuò)散

主動運(yùn)輸小結(jié)：被動運(yùn)輸簡單擴(kuò)散協(xié)同運(yùn)輸鈉鉀泵無轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白參與有轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白參與第35頁，共56頁，星期日，2025年，2月5日第四節(jié)大分子和顆粒物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸（膜泡轉(zhuǎn)運(yùn)）☆掌握：1、囊泡的類型；

2、轉(zhuǎn)運(yùn)過程（機(jī)理）第36頁，共56頁，星期日，2025年，2月5日一、轉(zhuǎn)運(yùn)囊泡的類型：——包被囊泡第37頁，共56頁，星期日，2025年，2月5日信號序列分選信號肽

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)駐留蛋白膜蛋白可溶性蛋白第38頁，共56頁，星期日，2025年，2月5日1、網(wǎng)格蛋白：電鏡下觀察到的有被小泡作用：牽動質(zhì)膜內(nèi)陷（一）網(wǎng)格蛋白包被的組成：二、網(wǎng)格蛋白囊泡的運(yùn)輸3條重鏈+3條輕鏈→三叉蛋白復(fù)合體第39頁，共56頁，星期日，2025年，2月5日2、接頭蛋白（接合素、調(diào)節(jié)素）：接頭蛋白的作用：識別并捕獲被轉(zhuǎn)運(yùn)分子。把被轉(zhuǎn)運(yùn)分子連接到網(wǎng)格蛋白上。信號序列AP家族:AP1A、AP1B、AP2AP3A、AP3B、AP4第40頁，共56頁，星期日，2025年，2月5日蛋白包被的功能：牽拉生物膜形成芽泡；協(xié)助捕獲要轉(zhuǎn)運(yùn)的物質(zhì)。（二）囊泡的形成有被小窩有被小泡動力素：GTP酶-----裝配反應(yīng)因子(ARF)

作用：“縊割”囊泡使之脫離細(xì)胞膜第41頁，共56頁，星期日，2025年，2月5日第42頁，共56頁，星期日，2025年，2月5日（三）囊泡的錨定以及與靶膜的融合

——卸載轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)1993年Rothman、Soller等提出SNARE假說：

①N–乙基馬來酰亞胺敏感性融合蛋白(因子)(NSF)：

ATP酶②NSF附著蛋白(SNAP)(融合錨定蛋白)：

增加NSF的ATP酶活性③SNAP受體(SNARE)：轉(zhuǎn)運(yùn)小泡膜

V–SNARE

靶膜

t–SNARE

第43頁，共56頁，星期日，2025年，2月5日第44頁，共56頁，星期日，2025年，2月5日2、分泌方式：

固有分泌

持續(xù)進(jìn)行，普遍存在于所有細(xì)胞。調(diào)節(jié)分泌

暫存于分泌泡，細(xì)胞外信號物質(zhì)，特化細(xì)胞，分泌量大。第五節(jié)細(xì)胞膜的胞吐與胞吞作用一、胞吐作用（出胞作用）（exocytosis）：

——以分泌蛋白為例1、過程:

核糖體→內(nèi)質(zhì)網(wǎng)→高爾基體→細(xì)胞膜第45頁，共56頁，星期日，2025年，2月5日NSFSNAPV–SNAREt–SNARE“分子夾”突觸結(jié)合蛋白固有分泌細(xì)胞膜高爾基體ATPADP+Pi轉(zhuǎn)運(yùn)小泡7S復(fù)合物20S復(fù)合物分泌至細(xì)胞外受調(diào)分泌細(xì)胞膜

轉(zhuǎn)運(yùn)小泡其上有分子夾

此復(fù)合物上由于有分子夾，使SNAP不能與該復(fù)合物結(jié)合細(xì)胞外信號

分子夾移位或脫落，使SNAP與SNARE復(fù)合物結(jié)合ATPADP+Pi分泌至細(xì)胞外第46頁，共56頁，星期日，2025年，2月5日二、胞吞作用（入胞作用)(endocytosis)1、吞噬作用:(phagocytosis)固態(tài)顆粒；囊泡Φ>250nm

單細(xì)胞生物原蟲——捕食動物的免疫細(xì)胞——抵御微生物清除衰老細(xì)胞第47頁，共56頁，星期日，2025年，2月5日2、吞飲作用(pinocytosis)：

液體、小顆粒；囊泡Φ<150nm連續(xù)進(jìn)行，存在于所有細(xì)胞，基本內(nèi)吞作用

第48頁，共56頁，星期日，2025年，2月5日3、受體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用

(receptor-mediatedendo