最新医学细胞生物学细胞膜与物质的跨膜转运第三讲----赵崴精品课件.ppt

医学细胞生物学细胞膜与物医学细胞生物学细胞膜与物质的跨膜转运第三讲质的跨膜转运第三讲--------赵赵崴崴膜转运蛋白膜转运蛋白1.通道蛋白通道蛋白　在膜上形成亲水孔道介导离子转运2.载体蛋白载体蛋白　　通过构象改变进行物质转运二、离子通道扩散二、离子通道扩散§以其亲水区构成亲水通道和离子通道§有些通道蛋白处于持续开放状态：　例如：钾泄漏通道§多数通道为闸门通道闸门门控通道的类型1.电压闸门通道（voltage-gated channel）2.配体闸门通道（ligand-gated channel）3.机械门控通道(mechanical gated channel)电压门控通道电压门控通道（voltage-gated channel）Ø通道蛋白在跨膜电位变化时开放Ø电压门控通道主要存在于可兴奋细胞配体门控通道配体门控通道（（ligand-gated channel））Ø是离子通道型受体Ø与胞外特定配体结合，构象改变，“闸门”打开，允许某种离子快速跨膜转运Ø如图：乙酰胆碱受体是典型的配体门控通道 通道蛋白通道蛋白配体配体高浓度低浓度特点：通道蛋白在与神经递质或其他信号分子结合时开放特点：通道蛋白在与神经递质或其他信号分子结合时开放机械门控通道机械门控通道（（mechanic-gated channel））Ø通道蛋白受压力作用，引起通道构象改变通道蛋白受压力作用，引起通道构象改变而开启而开启““闸门闸门””，离子通过亲水通道进入，离子通过亲水通道进入细胞，引起膜电位变化。

细胞，引起膜电位变化 Ø如内耳毛细胞感受声音如内耳毛细胞感受声音神经肌肉接头处离子通道的作用神经肌肉接头处离子通道的作用 神经-肌接头处的闸门通道载体蛋白载体蛋白高浓度低浓度三、易化扩散三、易化扩散易化扩散的特点：易化扩散的特点：§具有结构特异性；具有结构特异性；§饱和现象，存在最大转运速度；饱和现象，存在最大转运速度；§竞争性抑制、非竞争性抑制竞争性抑制、非竞争性抑制 简单扩散与易化扩散的动力学曲线不不需要需要消耗消耗细胞代谢的细胞代谢的能量能量, ,而将物质而将物质从从浓浓度度高高的一侧经细胞膜转运至浓度的一侧经细胞膜转运至浓度低低的一侧单纯扩散单纯扩散易化扩散易化扩散离子通道扩散离子通道扩散被动运输被动运输哺乳动物细胞内外离子浓度比较哺乳动物细胞内外离子浓度比较)成份成份细胞内浓度细胞内浓度(mmol/L细胞外浓度细胞外浓度(mmol/L)107×10 (pH7.2)Na+K+Mg2+Ca2+H+Cl-×14551~21~24 10-55~151400.5-75~15110-5(pH7.2)固定的阴离子固定的阴离子 高高 0 0四、主动运输（四、主动运输（active transport））主动运输：主动运输：载体蛋白介导载体蛋白介导　　　　　　　　　　逆逆浓度梯度或电化学梯度转运浓度梯度或电化学梯度转运主动运输主动运输ATPATP直接提供能量的主动运输直接提供能量的主动运输　　　　　　（离子泵）（离子泵） 间接利用间接利用ATPATP的主动运输的主动运输　　　（协同运输）（协同运输） 1.1.离子泵具有载体和酶的双重作用离子泵具有载体和酶的双重作用2.2.离子泵具有专一性离子泵具有专一性如钙泵，质子泵，钠钾泵如钙泵，质子泵，钠钾泵（一）（一）ATPATP直接提供能量的主动运输　　　　直接提供能量的主动运输　　　　--------离子泵离子泵细胞质细胞质Na+Na+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+Na+小小亚亚基基大大亚亚基基大大亚亚基基ATPADP+Pi钾浓度梯度[30倍]钠浓度梯度[13倍]小小亚亚基基大大亚亚基基大大亚亚基基小小亚亚基基大大亚亚基基大大亚亚基基Pi钠结合部位钠结合部位钾结合部位钾结合部位Na+Na+Na+Na+K+++Mg+PiPiK+K+K+大大亚亚基基小小亚亚基基大大亚亚基基大大亚亚基基小小亚亚基基大大亚亚基基大大亚亚基基钠钾泵的生物学意义钠钾泵的生物学意义维持了细胞内低钠高钾的特殊离子浓度维持了细胞内低钠高钾的特殊离子浓度1.　调节细胞容积，维持渗透压　调节细胞容积，维持渗透压2.　膜电位的产生　膜电位的产生3.　促进物质吸收　促进物质吸收钙泵钙泵 载体蛋白介导的物质运输中，许多主动运输不载体蛋白介导的物质运输中，许多主动运输不是直接由是直接由ATPATP提供能量，而是由储存在膜上离子梯度提供能量，而是由储存在膜上离子梯度中的能量来驱动，这一能量来源与进行耦联运转的中的能量来驱动，这一能量来源与进行耦联运转的蛋白质相联系来完成物质跨膜运输，即一种物质的蛋白质相联系来完成物质跨膜运输，即一种物质的运输依赖于第二种物质的同时运输。

运输依赖于第二种物质的同时运输 （二）间接利用（二）间接利用ATPATP主动运输主动运输－－－－协同运输协同运输 　　　　 (co-transport)1 1、、同向协同同向协同（（symportsymport））　物质运输方向与离子转移方向相同　物质运输方向与离子转移方向相同　如小肠细胞对葡萄糖吸收　如小肠细胞对葡萄糖吸收2 2、反向协同（、反向协同（antiportantiport））　　物质跨膜运动的方向与离子转移的方向相反物质跨膜运动的方向与离子转移的方向相反　如　如NaNa+ +/H/H+ +反向协同运输调节细胞内的反向协同运输调节细胞内的PHPH值值　　　　NaNa+ +驱动的驱动的ClCl- --HCO-HCO3 3- -交换交换 肠上皮细胞转运葡萄糖入血§主动运输的特点：•①逆浓度逆浓度梯度（逆化学梯度）运输；•②需要能量能量；•③都有载体载体蛋白§主动运输所需的能量来源主要有：•①通过水解ATPATP获得能量 ； •②离子浓度梯度离子浓度梯度； 大分子物质的跨膜运输大分子物质的跨膜运输Endocytosis and Exocytosis胞胞吐吐作作用用吞吞噬噬作作用用吞噬体吞噬体phagosome胞胞饮饮作作用用吞饮体吞饮体pinosome一、胞吞作用（endocytosis）§又称入胞作用或内吞作用，是通过质膜的变形运动将细胞外物质转运入细胞内的过程。

§分为三类　　1.吞噬作用　　2.吞饮作用　　3.受体介导的内吞作用摄入直径大于摄入直径大于1μ1μｍ的颗粒物质ｍ的颗粒物质如细菌、细胞碎片等如细菌、细胞碎片等形成的小囊泡称吞噬体形成的小囊泡称吞噬体一一)、吞噬作用、吞噬作用 (phagocytosis)§是细胞摄入溶质或液体的过程是细胞摄入溶质或液体的过程§形成的小囊泡称胞饮体形成的小囊泡称胞饮体二二)、胞饮作用、胞饮作用 (pinocytosis)（三）受体介导的内吞作用（三）受体介导的内吞作用　（　（receptor—mediated endocytosisreceptor—mediated endocytosis）） n与受体结合与受体结合n特异、高效的摄取细胞外大分子的方式　特异、高效的摄取细胞外大分子的方式　nLDLLDL、转铁蛋白、、转铁蛋白、VB12VB12、铁离子的摄取、铁离子的摄取2.受体介导的LDL内吞作用Ø低密度脂蛋白颗粒的分子结构：低密度脂蛋白颗粒的分子结构：中心含有大约1500个酯化的胆固醇分子，其外包围着800个磷脂分子和500个游离的胆固醇分子，载脂蛋白ØLDL受体：具有839个氨基酸残基 的单次跨膜糖蛋白。

ØLDL受体介导的内吞过程：低密度脂蛋白颗粒细胞质LDL颗粒颗粒LDL受体受体有被小窝有被小窝有被小泡有被小泡无被小泡无被小泡胞内体胞内体受体与大分子颗粒分开受体与大分子颗粒分开胞内体部分胞内体部分胞内体部分胞内体部分 初级溶酶体初级溶酶体吞吞噬噬溶溶酶酶体体受体再循环受体再循环            LDL受体介导的内吞过程受体介导的内吞过程图中所示是培养的成纤图中所示是培养的成纤维细胞质膜对维细胞质膜对LDL的内的内吞作用LDL颗粒与含铁的转铁蛋白共价相连， 电子显微镜下所见的黑点是小分子的铁a）LDL与细胞表面的受体结合并形成有网格蛋白包被的小窝；（b） 含有LDL的被膜小窝向下凹陷逐渐形成被膜小泡；（c） 含有转铁蛋白标记的LDL被膜小泡；（d）含有转铁蛋白标记的LDL颗粒的无被小泡  二、胞吐作用（二、胞吐作用（exocytosis））　　    某某些些代代谢谢废废物物及及细细胞胞分分泌泌物物被被质质膜膜包包裹裹形形成成的的小小囊囊泡泡从从细细胞胞内内部部移移至至细细胞胞表表面面，，与与质质膜膜融融合合，，将将物物质排出细胞之外质排出细胞之外两种胞吐形式：两种胞吐形式：1.1.结构性分泌结构性分泌(constitutive pathway of (constitutive pathway of secretion)secretion)：：分泌蛋白、高尔基体分泌囊泡。

分泌蛋白、高尔基体分泌囊泡 2.2.调节性分泌调节性分泌(regulated pathway of (regulated pathway of secretion) secretion) ：：储存于分泌囊泡、外界信号储存于分泌囊泡、外界信号结构性分泌结构性分泌调节性分泌调节性分泌§有被小泡的被是什么？有被小泡的被是什么？§囊泡为什么会从质膜上脱落下来？囊泡为什么会从质膜上脱落下来？§分泌小泡为什么会与靶膜特异性融合呢？分泌小泡为什么会与靶膜特异性融合呢？三、分子基础三、分子基础( (一一) ) 衣被类型衣被类型1.1.网格蛋白（网格蛋白（clathrin））2.2.COPICOPI3.3.COPIICOPII§主要作用：主要作用：1.1.选择性的将特定蛋白聚集在一起，形成运输小泡选择性的将特定蛋白聚集在一起，形成运输小泡2.2.如同模具一样决定运输小泡的外部特征如同模具一样决定运输小泡的外部特征网格蛋白衣被小泡§相关运输途径：质膜→内体，高尔基体→内体，高尔基体→溶酶体§结构：由3个重链和3个轻链组成，形成一个具有3个曲臂的形状许多网格蛋白的曲臂部分交织在一起，形成具有5边形网孔的笼子。

A 三腿复合物 B 包被亚基 C网格蛋白小泡Clathrin coated vesicles网格衣被小泡的形态§衔衔接接蛋蛋白白(adaptin)(adaptin)：：也也称称接接合合素素，，介介于于网网格格蛋蛋白白与与配配体体受受体体复复合合物物之之间间，，起起连连接接作作用用目目前前至至少少发发现现4 4种种，，分分别别结结合合不不同同类类型型的的配配体体受受体体复复合合物物，，形形成成不不同同性性质质的的转转运运小小泡泡 目目前前APAP1 1、、APAP2 2、、APAP3 3性性质质已已经经明明确§接接合合素素捕捕获获转转运运分分子子，，并并与与网网格格蛋蛋白白一一起起组组成成转转运运系统，定向转运生物大分子系统，定向转运生物大分子有被小窝与有被小泡的形成有被小窝与有被小泡的形成§动力素(dynamin)：当网格蛋白衣被小泡形成时，可溶性蛋白dynamin聚集成一圈围绕在芽的颈部，将小泡柄部的膜尽可能地拉近（小于1.5nm），从而导致膜融合，掐断（pinch off）衣被小泡 小小      结结离子通道扩散离子通道扩散细胞膜异常与疾病细胞膜异常与疾病 一、载体蛋白异常与疾病 二、离子通道缺陷与疾病 三、膜受体异常与疾病 四、癌细胞的细胞膜特性改变膜受体异常与疾病1.1.家族性高胆固醇血症家族性高胆固醇血症（（familial hypercholesterolemia））Ø编码LDL受体的基因突变引起常染色体显性遗传病ØLDL受体异常主要包括：受体缺乏和受体结构异常Ø由于细胞不能摄取LDL颗粒，引起血液中胆固醇浓 度升高并在血液中沉积，患者会过早地发生动脉 粥样硬化和冠心病。

细胞膜上LDL受体缺陷示意图 2、重症肌无力症Ø也是一种受体异常的疾病，不缺乏N型乙酰胆碱 受体（N-Ach），产生了抗N-Ach的抗体Ø抗N-Ach受体的抗体阻断受体可能的效应机制：•阻断受体-配体的结合，封闭配体作用•引起细胞内吞受体，导致受体数目减少•激活补体，导致受体从膜上脱落癌细胞的细胞膜特性改变 ㈠肿瘤细胞膜表面特性发生改变 当细胞癌变后，质膜发生很多功能上的变化 ： 1 1、细胞膜通透性增强、细胞膜通透性增强Ø物质转运速度大，促使肿瘤细胞快速生长Ø肿瘤细胞水解酶及代谢产物向外“渗漏”，破坏正常组织，有助于肿瘤细胞侵袭 2 2、接触抑制丧失、接触抑制丧失Ø肿瘤细胞不断分裂，造成恶性增殖  3 3、、 细胞膜粘着力降低细胞膜粘着力降低Ø癌细胞容易从原发部位脱落、转移 4 4、与植物凝集素起凝集反应、与植物凝集素起凝集反应Ø肿瘤细胞表面的糖受体在分布上与正常细胞不同，能快速移动集中，如：与conA高度结合，发生凝集 5 5、抗原性的改变、抗原性的改变 Ø某些肿瘤细胞表面出现新特异性抗原 ，如：肠癌病人血清中出现癌胚抗原；O型血胃癌患者细胞膜表面可出现A型或B型抗原。

㈡肿瘤细胞膜组分发生改变膜组分发生改变与肿瘤的生长、转移和免疫有密切关系1、膜糖蛋白的改变 Ø正常细胞表面所具有的某些蛋白质，在肿瘤细胞膜中显著减少甚至缺失或明显增加，如：纤粘连蛋白缺失——失去正常粘连作用；唾液酸增加——降低免疫原性Ø肿瘤细胞还可以合成新的糖蛋白2．糖脂的改变Ø肿瘤细胞膜上呈现鞘糖脂的糖链缩短，糖基缺失 Ø肿瘤细胞能合成自己特有的新糖脂  结束语结束语谢谢大家聆听！！！谢谢大家聆听！！！61。