第二章细胞膜与物质运输
固醇的过程图解
(四)胞吞大分子在体内进行分转
不同类型受体的胞内体的分选途径:
(1)返回原来的质膜循环使用,重新发挥受体的作用;
(2)进入溶酶体中被降解;
(3)穿行运输,被运至质膜的不同结构域,称为跨细胞
的转运。如胎盘上皮细胞之间和血脑屏障中德物质运输。
(五)溶酶体是细胞内消化的主要部位
向溶酶体运送分子的来源: 细胞外颗粒被吞噬体摄取后与溶酶体结合;细胞 外液和大分子被内吞小泡摄取,经内体送至溶酶 体;细胞本身损坏的细胞器。
网格蛋白
Heavy chain
Light chain
重链末端球形的结构域 网格蛋白单体的电镜照片
网格蛋白(clathrin)
许多单体聚合就形成一个多面体蓝网状结
构。
第五节 胞吐与胞吞作用
根据物质的运输方向分为: 吞噬作用
胞吞作用
吞饮作用
受体介导的胞吞作用
膜泡运输
胞吐作用
一、胞吐作用
分泌性蛋白质等分子以运输囊泡形式从 内质网出发,经高尔基复合体与细胞膜 融合,最后完成出胞,这一过程称作胞 吐作用。
囊泡组成:
运输的蛋白 单肽链的GTP酶 包被蛋白(可与GTP酶和待运输的蛋白相 互作用) SNARE
网格蛋白
网格蛋白包被囊泡表面覆盖一层纤维丝状蛋白质, 形同网格,故名。 网格蛋白的单体是由3条重链和3条轻链组成,每 一条重链与一条轻链组合在一起,形同一个外展 的臂,被称为三条臂蛋白(triskelions)。重链的末 端形成球形的结构域,是衔接蛋白结合的位点。
流动镶嵌模型主要特点:
1. 膜质是由双层脂分子构成的;脂分子中间镶嵌 着蛋白质。2.脂分子双层是流动的,不仅是脂分 子,蛋白质也可流动。3.蛋白质嵌入细胞膜的方 式各异,可分为整合蛋白、外周蛋白。
外周蛋白(周围蛋白):占膜蛋白的20%~30%;多附在膜 的内外表面,为水溶的,非共价地结合在镶嵌蛋白上。 镶嵌蛋白(整合蛋白):占膜蛋白的70%~80%;不同程度 镶嵌在脂双层的内部。
4
人红细胞影泡
外表面 脂 质 双 层
1
2
3
5
内表面
(二)用去垢剂可溶解膜蛋白
常用的去垢剂:
离子型(如十二烷基硫酸钠,SDS)--使蛋白质变性
非离子型(如曲拉通X-100,Trion X-100)--制备活性膜 蛋白
(三)膜蛋白也是流动的
小鼠细胞
膜蛋白(抗原)
人细胞
细胞融合 实
异核细胞
抗小鼠膜蛋白抗体+荧光素B (绿色荧光染料) 抗人膜蛋白抗体+荧光素A (红色荧光染料)
验
标记小鼠膜蛋白抗体+ 小鼠膜蛋白(抗原)
标记人膜蛋白抗体+ 人膜蛋白(抗原) 孵育(370C,40分钟)
膜的不对称性
三、膜糖类
糖蛋白、蛋白聚糖和糖脂的糖分子侧链在细胞表面形成 细胞被,又称糖萼。 细胞衣cell coat(糖萼):细胞外表的糖链与该细胞分
泌出来的糖蛋白等粘附在一起,形成一层外被,称细胞
吞噬作用广泛存在于生物体内。单细胞生物
以吞噬作用作为摄取食物的一种方式,哺乳动
物大多数细胞没有吞噬作用,只有少数特化细
胞具有这一功能。如单核-吞噬细胞系统的巨噬 细胞、单核细胞和多形核白细胞等,起防御作 用。
细胞的吞噬作用
(二)胞饮作用
吞入的为液体或极小 的颗粒物质,是细胞 摄取多种大分子的主 要途径。 由细胞膜包裹的液体 内陷而形成的小泡, 称为吞饮小泡或吞饮 体。
钠离子浓 度梯度驱 动的葡萄 糖主动运 输
★钠离子浓度梯度驱动的葡萄糖主动运输并不直接利用ATP,
而是由钠钾泵产生的膜外高钠离子浓度驱动的。 ∴此运输过程由两种载体蛋白协同完成:
①钠钾泵 —— 将Na+泵出细胞,造成胞内外的Na+浓度梯度。
+ ②葡萄糖特异性载体蛋白 —— 利用Na 势能驱动,结合葡萄糖,
例如肽类激素(胰岛素 ) 、消化酶(胰蛋白酶、胰凝乳蛋 白酶)等 只存在于某些特化细胞中。
二、胞吞作用
质膜内陷将外来大分子和颗粒物质包围,形成小 泡转运到细胞内的过程。又可分为
1)吞噬作用:较大固体颗粒
2)胞饮作用:液体物质或较小颗粒 3)受体介导的内吞作用:特异的大分子
(一) 吞噬作用:细胞摄取大颗粒的过程,如 吞噬细菌和细胞碎片。
LDL颗粒中的蛋白质分子可为LDL颗粒与LDL受体的结合提供结合位点:
LDL受体
质膜 内吞 脱去衣被 有被小泡 光滑小泡 早期内吞体 酸性环境: LDL与LDL受体分离 出芽 LDL受体 再循环 运输小泡
LDL
LDL
晚期内吞体
细胞经受体介导 的内吞作用从
游离胆固醇
水解酶 溶酶体
LDL 颗 粒 吸 收 胆
胞吐作用的形式
固有性胞吐途径
外运的囊泡,不需要细胞内、外因素的调控,径 直出胞,称为结构性分泌途径或称固有性分泌途 径。 例如细胞膜的组分、细胞外基质蛋白等 存在于所有的细胞中。
调节性胞吐途径
从高尔基体反面形成的囊泡暂不分泌而储存在细 胞质中,当细胞受到外界信号刺激时,囊泡与细 胞膜融合并把其中的内容物释放到细胞外。
高浓度
通道蛋白
离子
低浓度
高浓度
载体蛋白
低浓度
帮助扩散可运输一些亲水性物质(糖等)和 无机离子等。
高浓度
配体
通道蛋白
低浓度
配体闸门通道
二、主动运输
借助于镶嵌在细胞膜上专一性很强的载体蛋白, 通过消耗代谢能量,将物质从低浓度处向高浓 度处的运输方式。
(一)ATP提供能量的离子泵运输
钠-钾泵实质:为Na+-K+ATP 酶,具有载体和酶的双重作用。 大亚基:为贯穿膜全层的脂蛋白,是该酶的催化部位。 小亚基:为细胞膜外侧半嵌合糖蛋白,其作用机制不详。
影响膜Tm的因素:
1.脂肪酸链的长度 2.脂肪酸链的饱和程度 3.胆固醇的影响
二、膜蛋白
(一)膜蛋白存在的三种方式
1. 跨膜型
亚基穿过。 跨膜蛋白,分为单次穿过、多次穿过和多
2.外周蛋白
多附在膜的内外表面,为水溶的,非共价 地结合在镶嵌蛋白上。
3. 脂锚定型
特异性地附着在某些脂分子上,类似外 周蛋白,但是以共价键与脂分子结合。 膜蛋白功能:参与物质运输;细胞外信号受体;黏附作 用;酶催化作用。
例:Na+顺浓度梯度运转的同时伴有葡萄 糖或氨基酸的逆浓度梯度运转。 同向协同运转常见于小肠吸收上皮细胞。
逆向运输 :两种物质运输方向相反
例:Na+-Ca+ 和Na+-H+交换载体Na+顺浓 度梯度进入细胞时供给能量使Ca +逆浓度 梯度排出细胞外,这是细胞向外环境驱钙 的一种重要机制。
同 向 运 输
胞饮作用和吞噬作的区别
特 征
物质
胞吞泡的大小
转运方式
胞吞泡形成机制
胞饮作用 吞噬作用
溶液 大颗粒
小于150nm 大于250nm
连续的过程 受体介导的信 号触发过程
网格蛋白和接合素蛋白 微丝和结合蛋白
(三)受体介导的胞吞作用
受体与配体结合,具有特异性、选择 性和高效性。
内体:膜上有ATP驱动的质子泵,将H+泵进包内体 腔中,使腔内PH降低,引起LDL与受体分离。包 内体以出芽的方式形成运载受体的小泡,返回细胞 膜,重复使用。含LDL的包内体与溶酶体融合, LDL被水解,释放出胆固醇和脂肪酸供细胞利用。
一 、囊泡的类型与组成
囊泡表面常被一层特异性蛋白质包被,因而也称为有 被囊泡(coated vesicle)。依包被蛋白的不同分类:
网格蛋白囊泡 COPI囊泡 COPII囊泡
(clathrin-coated vesicle)
(COPI coated vesicles) (COPII coated vesicles)
+
钠离子
+
乌本苷
钾与乌本苷结合部位
钠 浓 度 梯 度 13 倍
大 亚 基
钠结合部位
钾 浓 度 梯 度 30 倍
[
[ ]
钾离子
]
ATP
ADP+Pi
细胞质
钠 浓 度 梯 度 13 倍
小 亚 基
大 亚 基
钾 浓 度 梯 度 30 倍
[
[ ]
]
ATP
ADP+Pi
细胞质
(二)协同运输
同向运输 :两种物质运输方向相同
第二节 细胞膜的化学成分
细胞膜
脂 类:占50% 蛋白质:占40~50% 糖 类:占1%~10%
一、膜脂
均为兼性分子,脂双分子层是组 成生物膜的基本骨架。
(一)磷脂、糖脂和胆固醇是膜脂的三种类型
1. 磷脂 膜脂的基本成分,主要有磷脂酰胆碱(卵 磷脂)、磷脂酰乙醇胺(脑磷脂)、磷酯酰丝氨酸 和鞘磷脂四种。
网格蛋白囊泡
负责细胞膜与内体、高尔基复合体与内体、高 尔基复合体与溶酶体之间的物质运输。
COPⅠ囊泡
介导蛋白质在高尔基复合体中蛋白质的前向和 反向运输,及蛋白质从高尔基复合体返回到到 内质网的物质运输(不合格的蛋白) 。
COP
Ⅱ囊泡 来自于粗面内质网,主要介导蛋白质由粗面内 质网向高尔基复合体方向的运输。
半乳糖苷脂
鞘 胺 醇
常见糖脂:
糖脂分子
半乳糖脑苷脂(最简单)
神经节苷脂(最复杂) (Tay-sachs disease)
3.胆固醇:动物细胞膜中含量高达30%-50%。
极 性 头 部
平 面 甾 环 结 构 非 极 性 尾 部
(二)脂双层是流动的膜性结构