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1、第四章 细胞膜和物质的跨膜运输目的与要求1.掌握细胞膜的化学组成、分子结构及细胞生物学特性，了解生物膜的分子结构模型。2.掌握小分子物质跨膜运输方式及特点，大分子和颗粒物质运输的胞吞和胞吐作用，受体介导的内吞作用。3.熟悉细胞表面的特化结构，细胞膜异常与疾病发生的关系。细胞膜概述细胞膜概述细胞膜（细胞膜（cell memberane)：是包围在细胞外周的一层薄是包围在细胞外周的一层薄 膜，又称质膜（膜，又称质膜（plasma membrane).细胞内膜：细胞内膜：细胞内除了细胞膜以外的细胞内所有膜性结构。细胞内除了细胞膜以外的细胞内所有膜性结构。生物膜：生物膜：细胞膜和细胞内膜的统称。细胞膜
2、和细胞内膜的统称。单位膜：单位膜：“二暗一明二暗一明”的膜式结构叫三层夹板式结构。的膜式结构叫三层夹板式结构。细胞膜的功能：细胞膜的功能：维持细胞的形态、内环境稳定、物质运输、能量转换、信息传递、免疫、癌变等。维持细胞的形态、内环境稳定、物质运输、能量转换、信息传递、免疫、癌变等。第一节 细胞膜的化学组成与分子结构一、细胞膜的化学组成二、生物膜的特性三、细胞膜的分子结构模型一、细胞膜的化学组成细胞膜的化学组成主要是细胞膜的化学组成主要是脂类、蛋白质和糖类脂类、蛋白质和糖类. .膜膜化化学学组组成成脂类脂类： 约约50%50%蛋白质蛋白质： 约约40%40%糖类糖类： 2 210%10%（一）膜
3、脂膜脂细胞膜的基本组分细胞膜的基本组分 生物膜上的脂类统称膜脂。细胞膜中含有3种主要的脂类：磷脂(含量最丰富)、胆固醇和糖脂。它们都是双亲性分子，包括1个亲水(极性)末端和1个疏水(非极性)末端。1.磷脂甘甘油油磷磷脂脂磷脂酰胆碱磷脂酰胆碱磷脂酰乙醇胺磷脂酰乙醇胺磷脂酰丝氨酸磷脂酰丝氨酸（1）甘油磷脂的化学结构（2）鞘磷脂的化学结构v以鞘胺醇代替甘油，长链的不饱和脂肪酸结合在鞘胺醇氨基上。鞘鞘胺胺醇醇（3）磷脂的特征具有一个极性头和两个非极性的尾(脂肪酸链)（心磷脂除外，位于线粒体内膜上的心磷脂具有4个非极性尾部）；脂肪酸碳链碳原子为偶数,多数碳链由16,18或20个组成；常含有不饱和脂肪酸（
4、如油酸），多为顺式，在烃链中产生30弯曲 。2.胆固醇平平面面甾甾环环结结构构非非极极性性尾尾部部极极性性头头部部（1）化学结构（2）定位与功能v 定位： 胆固醇仅存在真核细胞膜上，含量一般不超过膜脂的1/3，植物细胞膜中含量较少。 散布在膜中的磷脂分子中间，极性羟基紧靠磷脂的极性头部，固醇环固定在磷脂分子临近头部的烃链上，疏水缔烃链尾部在脂双层的中间。v功能： 提高脂双层的力学稳定性，调节脂双层流动性，降低水溶性物质的通透性。脑苷脂脑苷脂鞘鞘胺胺醇醇半乳糖苷脂半乳糖苷脂糖脂为含有一糖脂为含有一个或几个糖基个或几个糖基的类脂，主要的类脂，主要有脑苷脂和神有脑苷脂和神经节苷脂。经节苷脂。神经节苷
5、脂神经节苷脂3.糖脂（1）分布与定位 糖脂是含糖而不含磷酸的脂类，普遍存在于原核和真核细胞的质膜上（含量5以下），神经细胞膜上含量较高（5-10）。 糖脂是两性分子。其结构与鞘磷脂很相似，只是由一个或多个糖残基代替了磷脂酰胆碱而与鞘氨醇的羟基结合。糖脂均位于细胞膜的非细胞质面，及外侧的脂质分子中。（2）功能功能：作为某些分子的受体，与细胞识别及信号转导有关。 例如神经节苷脂本身就是一类膜上的受体，已知破伤风毒素、霍乱毒素、干扰素、促甲状腺素、绒毛膜促性腺激素和5-羟色胺等的受体就是不同的神经节苷脂。 疾病与糖脂：儿童所患的家族性白痴病（Tay-sachs disease）就是因为在其细胞内缺乏
6、氨基己糖脂酶，不能将神经节苷脂GM2 加工成为GM3，结果大量的GM2累积在神经细胞中，导致中枢神经系统退化。（3）血型与糖脂 ABO血型抗原是一种糖脂，其寡糖部分具有决定抗原特异性的作用：vA型：膜脂寡糖链的末端是N-乙酰半乳糖胺，GalNAc。vB型：末端是半乳糖，Gal。vO型：末端没有这两种糖基。vAB型：末端同时具有这两种糖基。4.脂质体（脂质体（liposomeliposome）膜脂在水溶液中具有形成封闭结构的倾向，常形成以下结构： (a)水溶液中的磷脂分子团； (b)球形脂质体； (c)平面脂质体膜； (d）用于疾病治疗的脂质体的示意图脂质体是根据磷脂分子可在水相中形成稳定的脂双
7、层膜的趋势而制备的人工膜。（1 1）脂质体的应用）脂质体的应用脂质体中裹入脂质体中裹入DNADNA可用于基因转移；可用于基因转移；在临床治疗中在临床治疗中, ,脂质体作为药物或酶等载体脂质体作为药物或酶等载体研究膜脂与膜蛋白及其生物学性质；研究膜脂与膜蛋白及其生物学性质；（二）蛋白质（二）蛋白质细胞膜功能的主要执行者细胞膜功能的主要执行者v膜蛋白膜蛋白：生物膜所含的蛋白质。v生物膜的基本结构是由脂双层组成，但是它的特定功能却主要是由蛋白质完成的 。如：载体蛋白载体蛋白膜内外的物质运输膜内外的物质运输连接蛋白连接蛋白细胞的相互作用细胞的相互作用受体蛋白受体蛋白信号转导信号转导各类酶各类酶相关的代
8、谢反应相关的代谢反应 在不同细胞中膜蛋白的含量及类型有很大差异，依在膜上存在方式不同可分为： 1.整合蛋白（integral protein） 2.外周蛋白（peripheral protein） 3.脂锚定蛋白（lipid-anchored protein）1.整合蛋白（integral protein）2.外在蛋白(Peripheral protein) 3.脂锚定蛋白(lipid-anchored protein) GPI4.膜蛋白在膜中的几种结合方式膜膜糖糖类类糖类糖类+膜脂膜脂共价键共价键糖脂糖脂糖类糖类+膜蛋白膜蛋白糖蛋白糖蛋白N-连接；连接；O-连接连接共价键共价键细胞内细胞内脂
9、脂双双层层膜膜蛋蛋白白细细胞胞外外被被（糖糖萼萼）糖蛋白功能：有助于膜蛋白的定位与固定，与糖蛋白功能：有助于膜蛋白的定位与固定，与 细胞识别、信息传递、免疫、癌变等有关。细胞识别、信息传递、免疫、癌变等有关。糖类约占细胞膜总重量糖类约占细胞膜总重量的的210。（三）膜糖覆盖在细胞表面二、生物膜的特性 不对称性和流动性不对称性和流动性（一）细胞膜的不对称性1.1.膜脂的不对称性膜脂的不对称性2.2.膜蛋白的不对称性膜蛋白的不对称性3.3.膜糖的不对称性膜糖的不对称性1.1.膜脂和糖脂的不对称性膜脂和糖脂的不对称性 脂质双分子层中，各层所含磷脂种类有明显不同。脂质双分子层中，各层所含磷脂种类有明显
10、不同。2.2.膜蛋白的不对称性膜蛋白的不对称性 * * 膜蛋白的不对称性是指每种膜蛋白分子在细胞膜上都有特定的排布方向，与其功能相适应，这是膜蛋白不对称性的主要因素。 是生物膜在时间与空间上有序完成复杂的各种生理功能的保证。 膜蛋白的不对称性包括：膜蛋白的不对称性包括： 整合蛋白内外两侧氨基酸残基数目、种类和排序的不对称。整合蛋白内外两侧氨基酸残基数目、种类和排序的不对称。 外周蛋白分布的不对称。外周蛋白分布的不对称。3.3.膜糖的不对称性膜糖的不对称性糖脂、糖蛋白的寡糖侧链只分布于质膜外表面。内膜系统中，寡糖侧链分布于膜腔的内侧面4.膜不对称的生理意义膜不对称的生理意义 n膜脂、膜蛋白及膜糖
11、分布的不对称性导致了膜功能的不对称性和方向性。保证了生命活动的高度有序性。v糖脂是位于脂双层的外侧，可能作为细胞外配体(ligand)的受体。v磷脂酰丝氨基集中在脂双层的内叶，在生理pH下带负电荷，这种带电性使得它能够同带正电的物质结合，如同血型糖蛋白A跨膜螺旋邻近的赖氨酸、精氨酸结合。v磷脂酰胆碱在衰老的淋巴细胞外表面，作为让吞噬细胞吞噬的信号；磷脂酰胆碱出现在血小板的外表面，作为血凝固的信号。v磷脂酰肌醇集中在内叶，它们在将细胞质膜的刺激向细胞质传递中起关键作用。n细胞间的识别、运动、物质运输、信号传递等都具有方向性。这些方向性的维持就是靠分布不对称的膜蛋白、膜脂和膜糖来提供。 （二）细胞
12、膜的流动性细胞膜的流动性： 膜内部的脂和蛋白质分子的运动性。膜的流动性不仅是膜的基本特性之一，也是细胞进行生命活动的必要条件。 1. 1. 膜脂双分子层是二维流体膜脂双分子层是二维流体2.膜脂的流动性膜脂分子的运动膜脂分子的运动1. 侧向扩散：同一平面上相邻的脂分子交换位置。2.旋转运动：膜脂分子围绕与膜平面垂直的轴进行快速旋转。3. 摆动运动：膜脂分子围绕与膜平面垂直的轴进行左右摆动。4. 伸缩震荡：脂肪酸链沿着与纵轴进行伸缩震荡运动。5. 翻转运动：膜脂分子从脂双层的一层翻转到另一层。是在翻转酶（flippase）的催化下完成。6. 旋转异构：脂肪酸链围绕C-C键旋转，导致异构化运动。3.
13、3.影响膜脂流动性的因素影响膜脂流动性的因素 影响膜脂流动的因素主要来自膜本身的组分，遗传因子及环境因子等。包括： 1.胆固醇： 双向调节：相变温度以上，胆固醇的含量增加会降低膜的流动性； 相变温度以下，胆固醇的含量增加可阻止晶态的形成。 2.脂肪酸链的饱和度：脂肪酸链所含双键越多越不饱和，使膜流动性增加。 3.脂肪酸链的链长：长链脂肪酸相变温度高，膜流动性降低。 4.卵磷脂/鞘磷脂：该比例高则膜流动性增加，因为鞘磷脂粘度高于卵磷脂。 5.其他因素：膜蛋白和膜脂的结合方式、温度、酸碱度、离子强度等。 4.膜蛋白的运动膜蛋白的运动5.膜流动性的生理意义 细胞质膜适宜的流动性是生物膜正常功能的必要
14、条件。 酶活性与流动性有极大的关系，流动性大活性高。 如果没有膜的流动性，细胞外的营养物质无法进入，细 胞内合成的胞外物质及细胞废物也不能运到细胞外，这样细胞就要停止新陈代谢而死亡。 膜流动性与信息传递有着极大的关系。 如果没有流动性，能量转换是不可能的。 膜的流动性与发育和衰老过程都有相当大的关系。 三、细胞膜的分子结构模型研究简史：1. E. Overton 1895 发现凡是溶于脂肪的物质很容易透过植物的细胞膜，而不溶于脂肪的物质不易透过细胞膜，因此推测细胞膜由连续的脂类物质组成。2. E. Gorter & F. Grendel 1925 用有机溶剂提取了人类红细胞质膜的脂类成分，将其
15、铺展在水面，测出膜脂展开的面积二倍于细胞表面积，因而推测细胞膜由双层脂分子组成。3. J. Danielli & H. Davson 1935 发现质膜的表面张力比油水界面的张力低得多，推测膜中含有蛋白质，从而提出了”蛋白质-脂类-蛋白质”的三明治模型。认为质膜由双层脂类分子及其内外表面附着的蛋白质构成的。1959年在上述基础上提出了修正模型，认为膜上还具有贯穿脂双层的蛋白质通道，供亲水物质通过。4. J. D. Robertson 1959 用超薄切片技术获得了清晰的细胞膜照片，显示暗-明-暗三层结构，厚约7.5nm。这就是所谓的“单位膜”模型。它由厚约3.5nm的双层脂分子和内外表面各厚约
16、2nm的蛋白质构成。单位膜模型的不足之处在于把膜的动态结构描写成静止的不变的。5. S. J. Singer & G. Nicolson 1972根据免疫荧光技术、冰冻蚀刻技术的研究结果，在”单位膜”模型的基础上提出”流动镶嵌模型”。强调膜的流动性和膜蛋白分布的不对称性。6. K.Simons et al (1997): 脂筏模型（lipid rafts model）Functional rafts in Cell membranes. Nature 387:569-572（一）片层结构模型（二）单位膜模型（三）流动镶嵌模型（四）脂筏模型脂筏模型第二节 小分子物质的跨膜运输基本途径： 一、简单
17、扩散 二、离子通道 三、易化扩散 四、主动运输后三者都是需要膜转运蛋白介导的跨膜运输方式 一、简单扩散热运动自由扩散浓度梯度（电化学梯度）不需要细胞提供能量无膜蛋白协助（一）特点与条件特点特点：沿浓度梯度（或电化学梯度）由高至低扩散；不需要细胞提供能量；没有膜蛋白的协助，也称被动扩散；条件：条件：溶质在膜两侧保持一定的浓度差；溶质必须能透过膜（二）膜的选择通透性二、膜蛋白介导的跨膜运输离子通道易化扩散主动运输（一）膜转运蛋白1.类型：载体蛋白： 特异性结合溶质分子，通过构象改变进行物质运输的蛋白质，可介导被动运输和主动运输。运输特点：与特定的溶质分子结合，通过一系列构象改变介导溶质的跨膜转运；
18、对所转运的物质具有高度选择性；载体蛋白又称为通透酶(Permease): 对物质的转运过程具有类似于酶与底物作用的动力学曲线、可被类似物竞争性抑制、具有竞争性抑制等酶的特性。但与酶不同的是: 载体蛋白不对转运分子作任何共价修饰。通道蛋白 是一类跨膜蛋白，形成水性通道，允许适宜的分子通过。通道蛋白具有选择性，所以在细胞膜中有各种不同的通道蛋白。通道蛋白参与的只是被动运输， 并且是从高浓度向低浓度运输，所以不消耗能量。运输特点：蛋白不与溶质分子结合，形成跨膜通道介导离子顺浓度梯度通过；有些通道蛋白形成的通道通常处于开放状态，如钾泄漏通道，允许钾离子不断外流；有些通道蛋白具有选择性和门控性，平时处于
19、关闭状态，仅在特定刺激下才打开，又称为门通道。主要有：电压门通道、配体门通道、机械门通道。 （一）膜转运蛋白2.被动运输和主动运输（二）离子通道高效转运各种离子1.配体门控通道特点: 受体与细胞外的配体结合，引起门通道蛋白发生构象变化， “门”打开。又称离子通道型受体。 阳离子通道，如乙酰胆碱受体(如图）、谷氨酸和五羟色胺的受体； 阴离子通道，如甘氨酸和氨基丁酸的受体。 2.电压门控通道3.应力激活通道（机械力通道） 细胞可以接受各种各样的机械力刺激，如摩擦力、压力、牵拉力、重力、剪切力等。细胞将机械刺激的信号转化为电化学信号最终引起细胞反应的过程称为机械信号转导。 4.水通道（water c
20、hannel） 水扩散通过人工膜的速率很低，人们推测膜上有水通道。 1991年Agre发现第一个水通道蛋白CHIP28 （28 KD ），他将CHIP28的mRNA注入非洲爪蟾的卵母细胞中，在低渗溶液中，卵母细胞迅速膨胀，5 分钟内破裂。纯化的CHIP28蛋白置入脂质体，也得到同样的结果。 2003年Agre与离子通道的研究者MacKinnon同获诺贝尔化学奖。 目前在人类细胞中已发现的此类蛋白至少有11种，被命名为水通道蛋白（Aquaporin，AQP）。三、易化扩散-载体介导 某些不溶于脂质，或脂溶性很小的物质，在细胞膜结构中某些特殊蛋白质的“帮助”下，由膜的高浓度一侧向低浓度一侧移动。
21、特点：1.速度高，能使吸收速度增加十倍至万倍，且不耗能，但不能逆浓度差转运。2.有选择性，特异性高，有竞争抑制现象；3.存在最大转运速度，具有饱和性。 四、载体介导的主动运输 主动运输： 物质逆浓度梯度或电化学梯度运输方式。需要与某种释放能量的过程相耦联。又称代谢关联运输，是物质运输的主要方式。 根据主动运输过程所需能量来源的不同可归纳为由ATP直接提供能量和间接提供能量两种基本类型。 （一）特点与能量来源主动运输的特点是： 逆浓度梯度（逆化学梯度）运输； 需要能量； 都有载体蛋白。 具有选择性和特异性。主动运输所需的能量来源主要有： 协同运输中的离子梯度动力； ATP驱动的泵通过水解ATP获
22、得能量； 光驱动的泵利用光能运输物质，见于细菌。（二）类型1.离子泵水解ATP进行主动运输 （1 1）钠钾泵）钠钾泵 （2 2）钙离子泵）钙离子泵 （3 3）质子泵）质子泵 （4 4）ABC ABC 转运器转运器（ABC transporter）2.离子浓度驱动的协同运输（1 1）. .钠钾泵（钠钾泵（P-typeP-type离子泵）由2个大亚基、2个小亚基组成的4聚体，实际上就是Na+-K+ATP酶，分布于动物细胞的质膜。工作原理工作原理： Na+-K+ATP酶通过磷酸化和去磷酸化过程发生构象的变化，导致与Na+、K+的亲和力发生变化。对离子的转运循环依赖自磷酸化过程，所以叫做P-typeP
23、-type离子泵。每个周期转出个钠离子，个钾离子。 Na+-K+泵的作用： 维持细胞的渗透性，保持细胞的体积； 维持低Na+高K+的细胞内环境； 维持细胞的静息电位。（2 2）. .钙离子泵（钙离子泵（P-typeP-type离子泵）作用：维持细胞内较低的钙离子浓度（胞内钙浓度10-7M，胞外10-3M）。位置：质膜质膜、内质网膜内质网膜。类型：P P型型离离子子泵泵，每分解一个ATP分子，泵出2个Ca2+。位于肌质网上的钙离子泵占肌质网膜蛋白质的90%。钠钠钙钙交交换换器器（Na+-Ca2+ exchanger），属于反向协同运输体系，通过钠钙交换来转运钙离子。（3 3）. .质子泵质子泵v
24、P-typeP-type：如植物细胞膜上的H+泵、动物胃表皮细胞的H+-K+泵（分泌胃酸）。 vV-typeV-type：存在于各类小泡膜上，水解ATP产生能量，但不发生自磷酸化，位于溶酶体膜溶酶体膜、内体内体、植物液泡膜植物液泡膜上。vF-typeF-type：利用质子动力势合成ATP，即ATP合酶，位于细细菌菌质质膜膜、线粒体内膜线粒体内膜、类囊体膜类囊体膜上。（4 4）. .ABC ABC 转运器转运器v最早发现于细菌，是一庞大的蛋白家族，都有两个高度保守的ATP结合区（ATP binding cassette），故名。v一种ABC转运器只转运一种或一类底物，不同成员可转运离子、氨基酸、
25、核苷酸、多糖、多肽、蛋白质；可催化脂双层的脂类在两层之间翻转。vABC转运器与病原体对药物的抗性有关。MDR （multidrug resistance protein ）是第一个被发现的真核细胞ABC转运器，是多药抗性蛋白，约40%患者的癌细胞内该基因过度表达。Mammalian MDR1 protein2.离子浓度驱动的协同运输v靠间接提供能量完成主动运输。所需能量来自膜两侧离子的浓度梯度。动物细胞中常常利用膜两侧动物细胞中常常利用膜两侧NaNa+ +浓度梯度来驱动浓度梯度来驱动。植物细胞和细菌常利用植物细胞和细菌常利用H H+ +浓度梯度来驱动浓度梯度来驱动。v分为：同向协同或共运输同向
26、协同或共运输（symport） 反向协同或对向运输反向协同或对向运输（antiport）。（1）同向协同同向协同和反向协同反向协同1 1、同向协同、同向协同（symportsymport）v如小肠细胞对葡萄糖的吸收伴随着Na+的进入。某些细菌对乳糖的吸收伴随着H+的进入。反向协同反向协同（三）主动与被动运输的比较主动与被动运输的比较 性质简单扩散促进扩散(易化扩散）主动运输参与运输的膜成份脂蛋白蛋白被运输的物质是否需要结合否(载体蛋白)是是能量来源浓度梯度浓度梯度ATP水解或浓度梯度运输方向顺浓度梯度顺浓度梯度逆浓度梯度特异性无有有运输的分子高浓度时的饱和性无有有第三节 大分子和颗粒物质的跨膜
27、运输膜泡运输 膜泡运输完成大分子与颗粒性物质的跨膜运输。在转运过程中，质膜内陷，形成包围细胞外物质的囊泡，因此又称膜泡运输。细胞的内吞和外排活动总称为吞排作用，又称批量运输。 主要发生在质膜和各种膜性细胞器的物质运输。根据物质的运输方向分为：胞吞作用和胞吐作用 一、胞吞作用（endocytosis） （一）吞噬作用 （二）胞饮作用 （三）受体介导的内吞作用 二、胞吐作用（exocytosis）一、胞吞作用概念：胞吞作用指通过细胞膜内陷形成囊泡（胞吞泡），将外 界物质裹进并输入细胞的过程。类型：根据胞吞物质大小、状态和特异程度的不同：吞噬作用（较大的固体颗粒物质，如细菌、细胞碎片等 ）胞饮作用（
28、物质为液体或极小的颗粒物质 ）受体介导的内吞作用（一）吞噬作用定义：细胞膜凹陷或形成伪足，摄入直径大于250nm的颗粒物质（如细菌、细胞碎片等）的过程，形成的小囊泡称为吞噬体或吞噬泡。特点： 胞吞物为大分子和颗粒物质 形成的胞吞泡大（直径大于250nm）； 信号触发过程 微丝和结合蛋白。细胞分布： 中性粒细胞 单核细胞 巨噬细胞作用：防御侵染和垃圾清除工， 在机体防御中发挥重要作用。 （二）胞饮作用 细胞吞入的物质为液体或极小的颗粒物质，这种内吞作用称为胞饮作用（pinocytosis）。胞饮作用存在于白细胞、肾细胞、小肠上皮细胞、肝巨噬细胞和植物细胞。特点：胞吞物为液体和溶质（液相内吞；吸附
29、内吞）形成的胞吞泡小（直径小于150nm）；连续发生的过程；网格蛋白和结合素蛋白。2.胞饮作用和吞噬作用的区别胞饮作用和吞噬作用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溶液小于150nm连续的过程网格蛋白和接合素蛋白吞噬作用大颗粒大于250nm受体介导的信号触发过程微丝和结合蛋白（三）受体介导的内吞作用 定义定义： 有些物质如LDL（低密度脂蛋白）低密度脂蛋白）进入细胞必须先和膜上的特异性受体识别并结合，然后通过膜内陷形成囊泡，进一步脱离膜进入细胞。这个过程称为受体介导的内吞作用。经过内体的转运，内吞的物质被溶酶体酶水解消化，特异性受体重新被回收利用。 特点：特点： 选择性 高
30、效性LDL受体介导的内吞过程二、胞吐作用（外排作用）二、胞吐作用（外排作用） 包含内容物的囊泡移至细胞表面，与质膜融，将物质排出细胞之外的过程。胞吐作用是将细胞分泌产生的酶、激素和一些未分解的物质排出体外的重要方式。根据外排方式的不同，分为两种：结构性分泌途径调节性分泌途径（一）结构性分泌途径v结构性（组成型）分泌途径：结构性（组成型）分泌途径：所有真核细胞都有从高尔基体分泌囊泡向质膜运输的过程，其作用在于更新膜蛋白和膜脂、形成质膜外周蛋白、细胞外基质、或作为营养成分和信号分子。在粗面内质网中合成的蛋白质除了某些有特殊标志的蛋白驻留在内质网或高尔基体中或选择性地进入溶酶体和调节性分泌泡外，其余
31、的蛋白均沿着粗面内质网高尔基体分泌泡细胞表面这一途径完成转运过程。 v分布：分布：存在所有的动物细胞中。（二）调节性分泌途径v调节型外排途径：调节型外排途径：分泌细胞产生的分泌物（如激素、粘液或消化酶）储存在分泌泡内，当细胞在受到胞外信号刺激时，分泌泡与质膜融合并将内含物释放出去。其蛋白分选信号存在于蛋白本身，由高尔基体TGN上特殊的受体选择性地包装为运输小泡。 v分布：分布：调节型的外排途径存在于特化的分泌细胞。第四节 细胞表面及其特化结构细胞表面： 包围在细胞质外层的一个结构复合体系，是细胞与外界环境物质相互作用，并产生各种复杂功能的部位，包括质膜外的细胞外被、质膜内侧的表层胞质溶胶。广义
32、的细胞表面还包括一些特化结构和细胞连接结构。 一、细胞外被和胞质溶胶表层 二、细胞表面的特化结构一、细胞外被和胞质溶胶表层（一）细胞外被v定定义义：动物细胞表面的一层富含糖类物质的结构，称为细胞外被或糖萼（glycoalyx）。用重金属染料,如钌红染色后，在电镜下可显示厚约10-20nm的结构，边界不甚明确。v作用：作用：保护，细胞通信，并与细胞表面的抗原性有关。红细胞质膜上的糖鞘脂是AB0血型系统的血型抗原，糖链结构基本相同，只是糖链末端的糖基有所不同。A型血的糖链末端为N-乙酰半乳糖；B型血为半乳糖；O型血则缺少这两种糖基。细胞外被简图（二）胞质溶胶表层与膜骨架结构v胞质溶胶：胞质溶胶属细
33、胞质的可流动部分,并且是膜结合细胞器外的流动部分,它含有多种蛋白和酶以及参与生化反应的因子。胞质溶胶是蛋白质合成的的重要场所, 同时还参与多种生化反应。 v膜骨架：是质膜下纤维蛋白组成的网架结构；位于细胞质膜下约0.2m厚的溶胶层，微丝、微管和膜蛋白直接或间接连接，在结构和功能上可视为一个整体的网络结构。具有较高的强度，对维持细胞形态、极性与运动都有重要作用。二、细胞表面的特化结构 （一）微绒毛 （二）纤毛和鞭毛 （三）褶皱（一）微绒毛v细胞表面伸出的细长突起，广泛存在于动物细胞表面。v直径约为0.1m。内芯由肌动蛋白丝束组成。v肌动蛋白丝之间由许多微绒毛蛋白（villin）和丝束蛋白（fim
34、brin）组成的横桥相连。v微绒毛处质膜有myosin I 构成的侧臂与肌动蛋白丝束相连，从而将肌动蛋白丝束固定。v作用：扩大了细胞的表面积，有利于细胞同外环境的物质交换。如小肠上微绒毛，使细胞表面积扩大了30倍。小鼠肾曲管上皮细胞微绒毛，冰冻蚀刻小鼠肾曲管上皮细胞微绒毛，冰冻蚀刻（二）纤毛和鞭毛（三）褶皱v细胞表面的扁形突起，也称为片足。在巨噬细胞的表面上，普遍存在着皱褶结构，与吞噬颗粒物质有关。肺巨噬细胞吞噬大肠杆菌（显示褶皱）肺巨噬细胞吞噬大肠杆菌（显示褶皱）第五节 细胞膜异常与疾病 一、载体蛋白异常与疾病一、载体蛋白异常与疾病 二、离子蛋白缺陷与疾病二、离子蛋白缺陷与疾病三、膜受体异常
35、与疾病三、膜受体异常与疾病一、载体蛋白异常与疾病 载体蛋白的异常会引起物质运输紊乱，导载体蛋白的异常会引起物质运输紊乱，导致疾病，例如：致疾病，例如： （一）（一）胱氨酸尿症 (二）肾性糖尿（一）（一）胱氨酸尿症v一种肾小管的遗传性缺陷.由于肾小管重吸收胱氨酸减少,尿中含量增加而引起,尿路中常有胱氨酸结石形成.v胱氨酸尿症的主要问题是肾小管上皮细胞转运胱氨酸和二碱基氨基酸(赖氨酸,精氨酸,鸟氨酸)的载体蛋白缺陷造成对胱氨酸重吸收减少,从而引起尿中胱氨酸浓度增加.胱氨酸于酸性尿中很少溶解,当它的浓度超过其溶解度时就发生沉淀,形成结晶或结石，引起肾损伤. v二碱基氨基酸(赖氨酸,精氨酸,鸟氨酸)的
36、重吸收也受影响,但不引起症状,因为它们除与胱氨酸共用一转运通道外另有一转运系统.它们亦较胱氨酸易溶于尿,从而不引起结晶和结石形成. v胱氨酸尿症最常见的症状是肾绞痛,通常发生在1030岁间.由于尿路梗阻可引起尿感和肾功能衰竭. (二）肾性糖尿v肾性糖尿肾性糖尿(renalglucosuria)是指在血糖浓度正常或低于正常肾糖阈的情况下，由于近端肾小管重吸收葡萄糖的载体功能缺陷，造成重吸收葡萄糖功能障碍所引起的糖尿的疾病。 二、离子蛋白缺陷与疾病v离子通道(ion channel)是细胞膜上的一类特殊亲水性蛋白质微孔道，是神经、肌肉细胞电活动的物质基础. 研究比较清楚的离子通道病主要涉及钾、钠、
37、钙、氯通道领域。 v囊性纤维化（）是一种最普遍的由作用于上皮细胞的氯离子通道缺陷引起的疾病，也是被研究的最透彻的疾病.在白种人中比较常见的致死性遗传病，但东方人中罕见。v需要说明的是，相当数量的离子通道病并不是新出现的疾病，而是早已出现甚至早被熟知的疾病，只是此前一直未发现其在离子通道水平存在病变，如癫痫、偏头痛等; 三、受体蛋白缺损与功能不全三、受体蛋白缺损与功能不全 膜受体不仅在信号转导中起重要作用，有些膜受体还介导某些生物大分子的内吞作用，膜受体的异常会引起被转运物质的积累，引起疾病的发生。例如家族型高胆固醇血症、重症肌无力症。膜受体在结构上和数量上发生缺陷，多数是由于基因突变导致的遗传性疾病。（一）重症肌无力症 重症肌无力症是一种自身免疫性疾病，患者体内并不缺少乙酰胆碱受体，重症肌无力症的病因是由于体内产生了乙酰胆碱受体的抗体，占据了乙酰胆碱受体，封闭了乙酰胆碱的作用。该抗体还可以促使乙酰胆碱受体分解，使患者的受体大大减少，导致重症肌无力症。 （二）家族型高胆固醇血症v 家庭性高胆固醇血症患者是由于LDL受体缺陷；或因受体对LDL连接部位缺失；或因受体有被小窝的缺失，三者都影响LDL受体与LDL在细胞膜表面有被小窝处结合，使细胞对LDL摄取障碍，结果导致血液中胆固醇含量比正常人高1倍，患者出现持续高胆固醇血症，未成年便发生动脉粥样硬化，多死于冠心病。The end！
