细胞膜结构及功能

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1、细胞膜的结构细胞膜的结构细胞膜的结构细胞膜的结构n 流体镶嵌模型流体镶嵌模型：以以液态的脂质双分子层为基架液态的脂质双分子层为基架，其中其中镶嵌着具有不同分子结构镶嵌着具有不同分子结构、因而因而也具有不同生理功能的蛋白质也具有不同生理功能的蛋白质。n 化学组成：化学组成：化学分析表明，细胞的各种膜均主要由脂质、蛋化学分析表明，细胞的各种膜均主要由脂质、蛋白质和糖类组成。一般情况下，以脂质和蛋白质白质和糖类组成。一般情况下，以脂质和蛋白质为主，少量糖类。为主，少量糖类。n 细胞膜脂质：细胞膜脂质：磷脂磷脂类为主（类为主（70%70%），胆固醇（一般低于），胆固醇（一般低于30%30%），还有少）

2、，还有少量鞘脂类的脂质。量鞘脂类的脂质。n 细胞膜蛋白质：细胞膜蛋白质：膜蛋白质膜蛋白质主要以两种方式存在于膜脂质层中：主要以两种方式存在于膜脂质层中：有些有些蛋白质附着在膜的表面，这称为表面蛋白质；蛋白质附着在膜的表面，这称为表面蛋白质；有些有些蛋白质分子的肽链则可以一次或反复多次贯穿整个脂蛋白质分子的肽链则可以一次或反复多次贯穿整个脂质双分子层，这称为结合蛋白质。质双分子层，这称为结合蛋白质。n 细胞膜糖类：细胞膜糖类：以以共价键形成糖脂或糖蛋白，可作为抗原决定簇或膜受体共价键形成糖脂或糖蛋白，可作为抗原决定簇或膜受体的可识别部位。的可识别部位。膜流动性的生理意义膜流动性的生理意义膜膜的流

3、动性由膜脂和蛋白质的分子运动两个方面组成。的流动性由膜脂和蛋白质的分子运动两个方面组成。膜膜的流动性是保证其正常功能的必要条件。如跨膜物质的流动性是保证其正常功能的必要条件。如跨膜物质运输、细胞信息传递、细胞识别、细胞免疫、细胞分化运输、细胞信息传递、细胞识别、细胞免疫、细胞分化以及激素的作用等都与膜的流动性密切相关。当膜的流以及激素的作用等都与膜的流动性密切相关。当膜的流动性低于一定的阈值时，细胞膜固化、黏度增大到一定动性低于一定的阈值时，细胞膜固化、黏度增大到一定程度时，许多酶的活动和跨膜运输将停止，代谢终止，程度时，许多酶的活动和跨膜运输将停止，代谢终止，最终导致细胞死亡。反之如果流动性

4、过高，又会造成膜最终导致细胞死亡。反之如果流动性过高，又会造成膜的溶解。的溶解。细胞膜的功能细胞膜的功能细胞膜的功能细胞膜的功能n 细胞膜的主要功能是进行物质的运输细胞膜的主要功能是进行物质的运输。穿穿膜运输有三种基本形式：单纯扩散、易化扩散和主动膜运输有三种基本形式：单纯扩散、易化扩散和主动运输。运输。n 膜膜中的特殊蛋白质则与中的特殊蛋白质则与物质交换、信息识别、跨物质交换、信息识别、跨膜信息膜信息传递和能量转换功能传递和能量转换功能有关。有关。n 膜中膜中的的脂质双分子层脂质双分子层主要起主要起了骨架、屏障作用，为细胞了骨架、屏障作用，为细胞生命活动提供相对稳定的内环境。生命活动提供相对

5、稳定的内环境。1 1、单纯扩散、单纯扩散单纯扩散，又单纯扩散，又称简单扩散，是指一些称简单扩散，是指一些脂溶性的小分子脂溶性的小分子物质物质（OO2 2、COCO2 2）能能顺浓度梯度顺浓度梯度自由穿越脂质双层，既自由穿越脂质双层，既不消耗不消耗能量能量又又不需要膜蛋白帮助不需要膜蛋白帮助的运输方式的运输方式。其其特点是：特点是：n 顺浓度梯度顺浓度梯度（或电化学梯度）扩散（或电化学梯度）扩散；n 不需要提供能量不需要提供能量；n 没有膜蛋白的协助没有膜蛋白的协助。2 2、易化扩散、易化扩散易化扩散，又易化扩散，又称协助扩散称协助扩散，是借助于，是借助于载体蛋白或者通道载体蛋白或者通道的的帮助

6、帮助顺浓度梯度顺浓度梯度运输运输物质，且物质，且不需要能量不需要能量的扩散方式。的扩散方式。一些一些水溶性的小分子物质水溶性的小分子物质，如葡萄糖、氨基酸、，如葡萄糖、氨基酸、a a、等，等，由顺浓度梯度移动时不能以单纯扩散的方式通过由顺浓度梯度移动时不能以单纯扩散的方式通过细胞膜，而必须借助于细胞膜上专一性很强的载细胞膜，而必须借助于细胞膜上专一性很强的载体蛋白或者通道的帮助才能得以实现。所以易化体蛋白或者通道的帮助才能得以实现。所以易化扩散又分为载体蛋白介导的易化扩散和通道蛋白扩散又分为载体蛋白介导的易化扩散和通道蛋白介导的易化扩散两种方式。介导的易化扩散两种方式。（1 1）、）、以载体为

7、中介的易化扩散以载体为中介的易化扩散某些某些膜转运蛋白上具有特殊的结合位点，能特异地与某膜转运蛋白上具有特殊的结合位点，能特异地与某些物质进行暂时性的结合，然后通过其构象变化把该物些物质进行暂时性的结合，然后通过其构象变化把该物质顺浓度梯度带入细胞或运出细胞的，称为载体蛋白介质顺浓度梯度带入细胞或运出细胞的，称为载体蛋白介导的导的易化扩散。易化扩散。特性：特性：由于载体蛋白较高的结由于载体蛋白较高的结构特异性，而具有高度构特异性，而具有高度选择性；选择性；由于载体蛋白数目有限，由于载体蛋白数目有限，有有“饱和现象饱和现象”；竞争性抑制。竞争性抑制。（2 2）、）、以通道为中介的易化扩散以通道为

8、中介的易化扩散通道通道蛋白介导的易化扩散通道蛋白是一类贯穿脂质双层蛋白介导的易化扩散通道蛋白是一类贯穿脂质双层的、中央带有亲水性孔道的膜蛋白。当孔道开放时，物的、中央带有亲水性孔道的膜蛋白。当孔道开放时，物质可经孔道从高浓度向低浓度一侧扩散，称为通道介导质可经孔道从高浓度向低浓度一侧扩散，称为通道介导的的易化扩散。易化扩散。通道分类：通道分类：化学门控通道；化学门控通道；电压电压门控通道；门控通道；机械机械门控通道。门控通道。开放开放状态状态 关闭（失活）状态关闭（失活）状态 备用状态备用状态3 3、主动运输、主动运输主动运输是主动运输是指物质从低浓度一侧通过细胞膜向高浓度一侧指物质从低浓度一

9、侧通过细胞膜向高浓度一侧转运，是转运，是逆着浓度梯度逆着浓度梯度进行的，进行的，需要载体蛋白帮助和能量需要载体蛋白帮助和能量供应的运输方式供应的运输方式。正常正常生活细胞内生活细胞内的浓度比细胞外高，而的浓度比细胞外高，而a a+则则比细胞外比细胞外低；细胞内的氨基酸含量也比细胞外高得多。这些低；细胞内的氨基酸含量也比细胞外高得多。这些现象的现象的持续维持都是细胞膜的主动运输造成的。这种转运过程是持续维持都是细胞膜的主动运输造成的。这种转运过程是靠靠“泵泵”的作用完成的，的作用完成的，“泵泵”是细胞膜的一种特殊的镶是细胞膜的一种特殊的镶嵌蛋白。嵌蛋白。“泵泵”有多种，最常见的有钠钾泵、钙泵等有

10、多种，最常见的有钠钾泵、钙泵等。原发性的主动转运现在研究最清楚的是钠泵，是一原发性的主动转运现在研究最清楚的是钠泵，是一种具有酶活性的种具有酶活性的NaNa+-K-K+依赖性的依赖性的ATPATP酶的蛋白质。他酶的蛋白质。他所需的能量是由所需的能量是由ATPATP直接提供的，这种主动转运过程直接提供的，这种主动转运过程称为原发性的主动转运。称为原发性的主动转运。最常见的离子泵转运为细胞膜上的钠泵最常见的离子泵转运为细胞膜上的钠泵（N Na a-K-K 泵泵）其其生理作用和特点如下：生理作用和特点如下：其作用其作用是逆浓度差将细胞内的是逆浓度差将细胞内的N Na a+移移出出膜外，同时将细胞外的

11、膜外，同时将细胞外的K K+移入移入膜膜内，内，造成造成的细胞内高钾，是许多代谢反应进的细胞内高钾，是许多代谢反应进行的必要条件；行的必要条件；防止防止细胞内水肿的发生；细胞内水肿的发生；可可使神经、肌肉组织具有兴奋性的离使神经、肌肉组织具有兴奋性的离子子基础；基础；建立建立离子势能贮备：分解的一个离子势能贮备：分解的一个ATPATP将将3 3个个NaNa+移出膜外，同时将移出膜外，同时将2 2个个K K+移入移入膜内，这样建立起离子势能贮备，参与膜内，这样建立起离子势能贮备，参与多种生理功能和维持细胞电位稳定多种生理功能和维持细胞电位稳定。继发性主动转运继发性主动转运 钠泵活动钠泵活动所所形

12、成形成的势能贮备，还可用的势能贮备，还可用来完成一些其他物质的逆浓度差的跨来完成一些其他物质的逆浓度差的跨膜膜转运。这转运。这主要主要见于小肠上皮细胞和见于小肠上皮细胞和肾小管上皮细胞对葡萄糖、氨基酸等肾小管上皮细胞对葡萄糖、氨基酸等营养物质营养物质的吸收现象。的吸收现象。4 4、入胞和出胞、入胞和出胞n 出胞出胞（内吞）：（内吞）：大分子物质或固大分子物质或固态、液态的物质团块通过细胞膜态、液态的物质团块通过细胞膜移向细胞外的移向细胞外的过程。过程。内分泌细胞内分泌细胞分泌激素、神经细胞分泌激素、神经细胞分泌递质属于出胞分泌递质属于出胞作用作用。n 入胞入胞（胞吐）：（胞吐）：大分子物质或固大分子物质或固态、液态的物质团块通过细胞膜态、液态的物质团块通过细胞膜移向细胞内的移向细胞内的过程。过程。上皮细胞上皮细胞、免疫细胞吞噬异物属、免疫细胞吞噬异物属于入胞作用。于入胞作用。细胞膜抗原细胞膜抗原n 细胞膜抗原多为镶嵌在细胞膜上的糖蛋白和糖脂，具细胞膜抗原多为镶嵌在细胞膜上的糖蛋白和糖脂，具有特定的抗原性。常见的细胞表面抗原有红细胞表面有特定的抗原性。常见的细胞表面抗原有红细胞表面血型抗原和白细胞表面组织相容性抗原。它们在输血、血型抗原和白细胞表面组织相容性抗原。它们在输血、器官移植和肿瘤研究中都有重要的意义。器官移植和肿瘤研究中都有重要的意义。