第二军医大学-上海第二军医大学医学细胞生物学精品课程-首页

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1、第二军医大学细胞生物学教案第3次课授课时间：2008.3.3教案完成时间：2008.3.4课程名称细胞生物学年级07级专业层次军海麻本科教员朱海英专业技术职务副教授授课方式（大、小班）大班授课题目（章、节）第二章细胞膜第五节细胞膜与物质转运基本教材和主要参考书基本教材：医学细胞生物学高教出版社，胡以平主编参考书1．Albertsetal,MolecularBiologyoftheCell,4thed,GarlandPublishingInc.,20022．王金发主编，细胞生物学（21世纪高等院校教材，国

2、家理科基地教材），科学出版社,20033．细胞生物学教程http://www.cella.cn教学目的与要求：详细阐明穿膜运输、膜泡运输特点和各种转运方式之间的差别，说出受体的概念和细胞识别的分子基础和作用特点，重点掌握穿膜运输、膜泡运输特点和各种转运方式之间的差别。主要内容与时间安排：第二章细胞膜及表面（二）第五节细胞膜与物质转运一、穿膜运输（40min）二、膜泡运输(35min)小结5min教研室审阅意见：教学组长（主讲教员）签名：教研室主任签名：基本内容辅助手段和时间分配第二章细胞膜结构与功能第五

3、节细胞膜与物质转运细胞进行各种行使活动,必然要与环境间不断进行着物质交换,细胞膜是物质交换的直接参加者,它有选择地允许或阻止一些物质通过细胞膜的性能称为膜的通透性(permeability),膜选择性通透,对物质进出细胞起着调节作用。是细胞膜的主要生理功能之一,如果细胞膜的选择性通透发生异常,将会产生病理状态,甚至导致细胞死亡。细胞膜的物质转运有多种机制,概括起来,它要有二大类:穿膜运输――离子和小分子的运输膜泡运输――大分子和颗粒的运输一、穿膜运输（一）小分子和离子的穿膜机制细胞膜脂双层的中间部分是疏

4、水性结构，所以细胞膜对大多数极性分子是不通透的屏障，这样可防止细胞内水溶性物质的外溢，另一方面，细胞又形成了一些特殊的转运机制使小分子和离子能够进出细胞，以保证细胞摄入营养和排出代谢废物，这种选择性通透，产生了细胞内和细胞外液之间特定的浓度差，对细胞的各种生理活动是非常重要的。通常采用人工脂双层膜研究细胞膜对小分子和离子的通透性。如果给予足够的时间，任何分子都可以从高浓度向低浓度方向通过人工脂双层膜，但是不同分子通过脂双层的扩散速率不同，主要取决于分子大小和它在脂中的相对溶解度。一般说来，相对分子质量越

5、小，脂溶性越强，通过脂双层速率越快。非极性的小分子如O2(相对分子质量为32)易溶于脂双层中，可以迅速穿过脂双层；不带电荷的极性小分子如CO2（相对分子质量为44）、乙醇（相对分子质量为46）和尿素（相对分子质量为60）也能迅速穿过脂双层膜，但较大的分子如甘油（相对分子质量为92）通过较慢，葡萄糖（相对分子质量为180）则几乎不能通过。水（相对分子质量为18）分子虽不溶于脂中，却能迅速通过脂双层，这是由于水分子非常小，且不带电荷。脂双层对所有带电荷的分子（离子），不管它多么小，都是高度不通透的，这些分子

6、所带的电荷及高度的水合状态防碍他们进入脂双层的疏水区域，Na+,K+对脂双层的通透性仅为水的10-9倍（图2-5-44）。这些特点说明，膜对物质的通透性是由物质本身性质和膜的结构属性共同决定的。可以看出，除了少数溶质如CO2和O2能够简单扩散通过脂双层外，其他绝大多数溶质都不能直接扩散穿膜转运。生物膜是由脂双层和多种结构功能各异的蛋白质构成的，有些膜蛋白就负责转运特定类型的溶质，这些蛋白就是“膜转运蛋白”。这些跨膜转运蛋白为特殊的物质提供专有的跨膜通道，例如，一些通道为Na+而不为K+开放，一些为K+而

7、不为Na+开放，还有一些通道对葡萄糖开放而不对氨基酸开放。质膜或细胞器膜中的转运蛋白准确地决定什么溶质能进入细胞或细胞器。因此，每种类型的膜各有其自身的一套特殊的转运蛋白。膜转运蛋白分为两类，一类是载体蛋白（carrierprotein），它的一侧与溶质结合，经过载体构象的变化，把溶质转运到膜的另一侧。利用这种方式转运的溶质，既可以是小的有机分子，也可以是无机离子。另一类是通道蛋白(channelprotein)，与载体蛋白不同，它在膜上形成极小的亲水孔，溶质能扩散通过该孔。很多细胞膜上有水通道蛋白（a

8、quaporins）,水分子可以迅速通过膜，比通过磷脂双层快得多；最典型的通道蛋白是离子通道，能介导无机离子通过。从本质上说，两种转运蛋白都具有横跨脂双层的多肽链，即它们是一种多次穿越的跨膜蛋白。一般认为多肽链来回穿越脂双层形成一个连续的由蛋白质衬砌的道路，该通路选择性地允许小的亲水分子穿越膜，而不直接接触脂双层疏水性的内部。另一方面，两种蛋白质的不同之处在于，通道蛋白主要根据大小和电荷决定某些离子和分子能否通过，假如通道处于开放状态（通道