第五章 细胞生物学细胞生物
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细胞生物学第五章(内膜系统)
N-linked glycosylation O-linked glycosylation
修饰部位 ER
Golgi complex
1.脂类的合成
SER最主要的功能是合成和运输脂类。
可合成生物膜的磷脂、胆固醇和糖脂。
翻 转 酶
转运方式：
出芽：到高尔基体、 溶酶体和细胞膜。 膜泡转运
磷脂转换蛋白：线
第五章 内膜系统
Endomembrane system
内膜系统
1
内质网
2学时
2 3
4 5
高尔基复合体
溶酶体 过氧化物酶体
2学时
内膜系统与细胞整体性 2学时
教学目的
1.掌握新合成肽链在信号肽指导下穿越 内质网进行转移的过程； 2.区别掌握粗面内质网与滑面内质网的 基本功能； 3.掌握粗面内质网合成蛋白的类型和对 蛋白质的修饰作用； 4.熟悉内质网的形态结构与类型； 5.了解内质网的化学组成。
信号肽在蛋白质分选中的作用
信号肽在蛋白质 向内质网的转运过程中 是必须的.
信号肽 Signal peptide
由信号密码翻译出的，
由15－30个连续的疏水氨基酸序列。
决定蛋白质在细胞内的去向。
The signal sequence of growth hormone. Most signal sequences contain a stretch of hydrophobic amino acids, preceded by basic residues (e.g., arginine).
1972年，stein发现: 骨髓瘤细胞中提取的免疫球蛋白
分子的N端要比分泌到细胞外的
免疫球蛋白分子N端多一段氨基 酸序列。
修饰部位 ER
Golgi complex
1.脂类的合成
SER最主要的功能是合成和运输脂类。
可合成生物膜的磷脂、胆固醇和糖脂。
翻 转 酶
转运方式：
出芽：到高尔基体、 溶酶体和细胞膜。 膜泡转运
磷脂转换蛋白：线
第五章 内膜系统
Endomembrane system
内膜系统
1
内质网
2学时
2 3
4 5
高尔基复合体
溶酶体 过氧化物酶体
2学时
内膜系统与细胞整体性 2学时
教学目的
1.掌握新合成肽链在信号肽指导下穿越 内质网进行转移的过程； 2.区别掌握粗面内质网与滑面内质网的 基本功能； 3.掌握粗面内质网合成蛋白的类型和对 蛋白质的修饰作用； 4.熟悉内质网的形态结构与类型； 5.了解内质网的化学组成。
信号肽在蛋白质分选中的作用
信号肽在蛋白质 向内质网的转运过程中 是必须的.
信号肽 Signal peptide
由信号密码翻译出的，
由15－30个连续的疏水氨基酸序列。
决定蛋白质在细胞内的去向。
The signal sequence of growth hormone. Most signal sequences contain a stretch of hydrophobic amino acids, preceded by basic residues (e.g., arginine).
1972年，stein发现: 骨髓瘤细胞中提取的免疫球蛋白
分子的N端要比分泌到细胞外的
免疫球蛋白分子N端多一段氨基 酸序列。
细胞生物学复习重点内容 第五章 细胞的内膜系统与囊泡运转 掌握内容
细胞生物学复习重点内容第五章细胞的内膜系统与囊泡运转掌握内容：1、细胞内膜系统的组成、动态结构特征与功能。
2、粗面内质网和光面内质网的形态结构及功能。
3、高尔基体的结构特征及其主要功能。
4、溶酶体的生理功能。
5、过氧化物酶体的组分和功能了解高尔基体的标志反应。
6、网格蛋白有被小泡的结构和功能熟悉内容：1、细胞质基质的组成、特点与主要功能2、分泌蛋白合成的模型：信号假说。
3、溶酶体的组成成分、膜结构特征及发生过程。
4、膜结构特征及发生过程。
5、COPⅡ有被小泡和COPⅠ有被小泡的结构和功能;了解内容：1、过氧化物酶体与疾病发生的关系。
2、比较溶酶体与过氧化物酶体的异同。
3、组成成分膜结构特征生理功能发生过程4、运输小泡靶向靶膜的步骤复习题1、比较粗面内质网和滑面内质网的形态结构与功能。
2、细胞内蛋白质合成部位及其去向如何?3、粗面内质网上合成哪几类蛋白质?它们在内质网上合成的生物学意义是什么?4、指导分泌性蛋白在粗面内质网上合成需要哪些主要结构或因子?它们如何协同作用完成肽链在内质网上的合成。
5、何谓蛋白质分选?6、蛋白质糖基化的基本类型、特征及生物学意义是什么?7、结合高尔基体的结构特征，谈谈它是怎样行使其生理功能的。
8、溶酶体是怎样发生的?9、描述溶酶体的三种不同的作用。
10、描述在线粒体自我吞噬降解过程中所发生的事件。
11、过氧化物酶体有哪些主要活性？其中H2O2酶的作用是什么？12、过氧化物酶体在哪些方面与线粒体相似？哪些方面是独特的？13、是什么决定运输小泡和它将要融合的膜组分之间相互作用的特异性？14、描述网格蛋白的分子结构及其与功能之间的关系。
15、对比COPⅠ包被小泡和COPⅡ包被小泡在蛋白质运输中的作用。
16、图解说明细胞内膜系统的各种细胞器在结构与功能上的联系。
重点名词：1、内膜系统（endomembrane system）2、囊泡运输（vesicle transport）3、粗面内质网（rough endoplasmic reticulum RER）4、光面内质网（smooth endoplasmic reticulum SER）5、高尔基复合体（Golgi complex）6、分子伴侣（molecular chaperone）7、信号肽（signal peptide）8、初级溶酶体（primary lysosome）9、次级溶酶体（secondary lysosome）10、自噬性溶酶体（auto lysosome）11、异噬性溶酶体（hetero lysosome）12、自溶作用（autolysis）13、结构性分泌途径（constitutive secretory pathway）14、调节性分泌途径（regulated secretory pathway）15、膜流第六章线粒体与细胞的能量转换掌握内容：1、线粒体的超微结构、化学组成、标志酶。
细胞生物学第五章 细胞核
（三）核型与带型
• 核型 (karyotype) • 核型是指染色 体组在有丝分 裂中期的表型, 是染色体数目、 大小、形态特 征的总和。 • 在对染色体进 行测量计算的 基础上, 进行分 组、排队、配 对, 并进行形态 分析的过程叫 核型分析(图)。
人的染色体核型
染色体分带
• 用特殊的染色方法, 使 染色体产生明显的色带 (暗带)和未染色的明带 相间的带型(banding patterns), 形成不同的 染色体个性(图), 以此作 为鉴别单个染色体和染 色体组的一种手段。 • 常用的分带技术有以下 几种: • Q带、G带、C带、N带、 R-带、T-带。 人的染色体带型
第一节 核被膜 Nuclear envelope
一、核被膜是双层膜结构
• 构成：①内核膜（inner nuclear membrane）②外核膜 （ outer nuclear membrane ） ③ 核 周 隙 （ perinuclear space） • 外核膜：内质网的一部分，胞质面附有核糖体。 • 核周隙：宽20~40nm，与内质网腔相通。 • 核纤层：位于内核膜的内表面的纤维网络，可支持核膜， 并与染色质及核骨架相连。
酶来完成，正常体细胞缺
乏此酶，故随细胞分裂而 变短，细胞随之衰老。
（二）染色体的数目
• 性细胞染色体为单倍体（haploid），用n表示; • 体细胞为2倍体（diploid）以2n表示，还有一些物种的染 色体成倍增加成为4n、6n、8n等，称为多倍体。 • 染色体的数目因物种而异，如人类2n=46，黑猩猩2n=48， 果蝇2n=8，家蚕2n=56，小麦2n=42，水稻2n=2பைடு நூலகம்，洋葱 2n=16.
的部位。
• 着丝粒包含3个结构域 • 1、动粒结构域（kinetochore domain） • 位于着丝粒的表面，包括三层板状结构和围绕外层的纤维 冠(fibrous corona)。
细胞生物学 第五章 物质的跨膜运输
离子流，产生电信号。 编辑ppt
离子通道的三种类型
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电压门控离子通道：铰链细胞失水 原理：含羞草的叶柄基部和复叶基部,都有一个膨大部分,叫作 叶枕。叶枕细胞 （铰链细胞）受刺激时，其膜钙离子门控通 道打开，钙内流，产生AP，致使铰链细胞的液泡快速失水而 失去膨压，从而叶枕就变得瘫软,小羽片失去叶枕的支持,依次 地合拢起来。
编辑ppt
应力激活的离子通道：2X1013N，0.04nm
编辑ppt
❖ 2、通道蛋白 ❖ 离子通道的特征： ❖ （1）具有极高的转运速率 ❖ 比载体转运速率高1000倍以上；带电离子
的跨膜转运动力来自跨膜电化学梯度。 ❖ （2）离子通道没有饱和值 ❖ 离子浓度增大，通过率也随之增大。 ❖ （3）离子通道是门控的，并非连续开放 ❖ 离子通道的开与闭编辑p受pt 控于适当的细胞信号。
❖ Couple uphill transport to the hydrolysis of ATP.
❖ Mainly in bacteria, couple uphill transport to an input of
energy from light.
编辑ppt
第二节 离子泵和协同转运 ❖ ATP 驱动泵分类：
编辑ppt
水分子 通过水孔蛋白
编辑ppt
第一节 膜转动蛋白与物质的跨膜运输
❖ 二、物质的跨膜运输 ❖ (一)被动运输 ❖ 2、协助扩散 ❖ 各种极性分子和无机离子，以及细
胞代谢产物等顺其浓度梯度或电化学 梯度跨膜转运，无需细胞提供能量， 但需膜转运蛋白“协助”。
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葡萄糖载体蛋白家族
❖ 人类基因组编码12种与糖转运相关的载体 蛋白GLUT1～GLUT12，构成GLUT。
离子通道的三种类型
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电压门控离子通道：铰链细胞失水 原理：含羞草的叶柄基部和复叶基部,都有一个膨大部分,叫作 叶枕。叶枕细胞 （铰链细胞）受刺激时，其膜钙离子门控通 道打开，钙内流，产生AP，致使铰链细胞的液泡快速失水而 失去膨压，从而叶枕就变得瘫软,小羽片失去叶枕的支持,依次 地合拢起来。
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应力激活的离子通道：2X1013N，0.04nm
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❖ 2、通道蛋白 ❖ 离子通道的特征： ❖ （1）具有极高的转运速率 ❖ 比载体转运速率高1000倍以上；带电离子
的跨膜转运动力来自跨膜电化学梯度。 ❖ （2）离子通道没有饱和值 ❖ 离子浓度增大，通过率也随之增大。 ❖ （3）离子通道是门控的，并非连续开放 ❖ 离子通道的开与闭编辑p受pt 控于适当的细胞信号。
❖ Couple uphill transport to the hydrolysis of ATP.
❖ Mainly in bacteria, couple uphill transport to an input of
energy from light.
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第二节 离子泵和协同转运 ❖ ATP 驱动泵分类：
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水分子 通过水孔蛋白
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第一节 膜转动蛋白与物质的跨膜运输
❖ 二、物质的跨膜运输 ❖ (一)被动运输 ❖ 2、协助扩散 ❖ 各种极性分子和无机离子，以及细
胞代谢产物等顺其浓度梯度或电化学 梯度跨膜转运，无需细胞提供能量， 但需膜转运蛋白“协助”。
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葡萄糖载体蛋白家族
❖ 人类基因组编码12种与糖转运相关的载体 蛋白GLUT1～GLUT12，构成GLUT。
细胞生物学 第五章 细胞的内膜系统
• 钙连蛋白
Bip是ER的驻留蛋白，能和折叠不正常的肽链结合， 并予以滞留，待折叠成正确的蛋白质后才被转运。
• 蛋白二硫键异构酶（PDI）：
蛋白二硫键异构酶，催化 – Cys – SH 生成 –S-S- ， 完成合成蛋白的修饰
• 内质蛋白
即葡萄糖调节蛋白94
• 钙网蛋白 有钙离子结合位点，协助蛋白质折叠和加工
体、溶酶体、过氧化物酶体、核膜等
细胞的内膜系统(internal membrane system)
• 内膜系统：
细胞内结构、功能及发生上密切相关的膜性 结构细胞器通称为内膜系统，主要包括内质网、 高尔基复合体、溶酶体、过氧化物酶体和核膜等 膜性结构。
• 内膜系统形成的意义：
区室化Compartmentaliztion 分隔式区域，互不干扰地执行特定的功能， 提高细胞的代谢效率
胃底腺壁细胞sER与盐酸分泌、渗透压 肝细胞与胆汁的生成
1.脂类合成的主要部位：合成磷脂与胆固醇
• 原料：来自细胞质基质 • 脂类合成酶：位于脂质双层，活性部位都
朝向细胞质基质面，新合成的磷脂也位于 此 • 磷脂转位蛋白 (转位酶) ：位于ER膜的细胞 质基质面，协助磷脂分子翻转, 使脂双层的 磷脂分子达到平衡
溶酶体蛋白等 • 信号假说 1975年 Blobel & Doberstein
提出
信号假说中的几个名词概念
• 信号密码（signal codon） mRNA5 ’端编码特殊氨基酸序列的密码子
• 信号肽（signal peptide)：
由信号密码翻译的一段多肽链，约由18-30个 疏水氨基酸组成，能引导“游离”的核糖体与ER 膜结合
• 译后转运（post-translational translocation） 多肽链翻译完成后被转运进入内质网腔
Bip是ER的驻留蛋白，能和折叠不正常的肽链结合， 并予以滞留，待折叠成正确的蛋白质后才被转运。
• 蛋白二硫键异构酶（PDI）：
蛋白二硫键异构酶，催化 – Cys – SH 生成 –S-S- ， 完成合成蛋白的修饰
• 内质蛋白
即葡萄糖调节蛋白94
• 钙网蛋白 有钙离子结合位点，协助蛋白质折叠和加工
体、溶酶体、过氧化物酶体、核膜等
细胞的内膜系统(internal membrane system)
• 内膜系统：
细胞内结构、功能及发生上密切相关的膜性 结构细胞器通称为内膜系统，主要包括内质网、 高尔基复合体、溶酶体、过氧化物酶体和核膜等 膜性结构。
• 内膜系统形成的意义：
区室化Compartmentaliztion 分隔式区域，互不干扰地执行特定的功能， 提高细胞的代谢效率
胃底腺壁细胞sER与盐酸分泌、渗透压 肝细胞与胆汁的生成
1.脂类合成的主要部位：合成磷脂与胆固醇
• 原料：来自细胞质基质 • 脂类合成酶：位于脂质双层，活性部位都
朝向细胞质基质面，新合成的磷脂也位于 此 • 磷脂转位蛋白 (转位酶) ：位于ER膜的细胞 质基质面，协助磷脂分子翻转, 使脂双层的 磷脂分子达到平衡
溶酶体蛋白等 • 信号假说 1975年 Blobel & Doberstein
提出
信号假说中的几个名词概念
• 信号密码（signal codon） mRNA5 ’端编码特殊氨基酸序列的密码子
• 信号肽（signal peptide)：
由信号密码翻译的一段多肽链，约由18-30个 疏水氨基酸组成，能引导“游离”的核糖体与ER 膜结合
• 译后转运（post-translational translocation） 多肽链翻译完成后被转运进入内质网腔
细胞生物学-第5章-物质的跨膜运输(翟中和第四版)
二、V 型质子泵和 F 型质子泵
• V 型质子泵广泛存在 于动物细胞的胞内体 膜、溶酶体膜，破骨 细胞和某些肾小管细 胞的质膜，以及植物、 酵母及其他真菌细胞 的液泡膜上 （V 为 vesicle）
• 转运 H+ 过程中不形成 磷酸化的中间体
• 维持细胞质基质 pH 中 性和细胞器内 pH 酸性
– 载体蛋白介导 – 通道蛋白介导
（一）载体蛋白及其功能
• 多次跨膜；通过构象改变介导溶质分子跨膜转运 • 与底物（溶质）特异性结合；具有高度选择性；具有类似
于酶与底物作用的饱和动力学特征；但对溶质不做任何共 价修饰
（一）载体蛋白及其功能
• 不同部位的生物膜往往含有各自功能相关的不同 载体蛋白
（二）通道蛋白及其功能
• 两类主要转运蛋白：
– 载体蛋白：又称做载体、通透酶和转运器。介导被动运输与主动运 输
– 通道蛋白：能形成亲水的通道，允许特定的溶质通过。只介导被动 运输
两者区别：以不同方式辨别溶质。通道蛋白主要根据溶质大小和电荷和进 行辨别，假如通道处于开放状态，则足够小和带有适当电荷的分子或离子 就能通过；而载体蛋白只允许与其结合部位相适应的溶质分子通过，并且 每次转运都发生自身构象的变化。
动物、植物细胞主动运输比较
三、ABC 超家族
• ABC 超家族也是一 类ATP 驱动泵
• 广泛分布于从细菌 到人类各种生物中， 是最大的一类转运 蛋白
• 通过ATP 分子的结 合与水解完成小分 子物质的跨膜转运
（一）ABC转运蛋白的结构与工作模式
• 4 个“核心”结构域
– 2 个跨膜结构域，分别含6 个跨 膜α 螺旋，形成底物运输通路决 定底物特异性
• 3 种类型：离子通道、孔蛋白以及水孔蛋白 • 大多数通道蛋白都是离子通道 • 转运底物时，通道蛋白形成选择性和门控性跨膜通道
第五章跨膜运输《细胞生物学》.
第五章跨膜运输细胞膜是防止细胞外物质自由进入细胞的屏障，它保证了细胞内环境的相对稳定，使各种生化反应能够有序运行。
但是细胞必须与周围环境发生信息、物质与能量的交换，才能完成特定的生理功能。
因此细胞必须具备一套物质转运体系，用来获得所需物质和排出代谢废物，据估计细胞膜上与物质转运有关的蛋白占核基因编码蛋白的15~30%，细胞用在物质转运方面的能量达细胞总消耗能量的三分之二。
细胞膜上存在两类主要的转运蛋白，即：载体蛋白（carrier protein）和通道蛋白（channel protein）。
载体蛋白又称做载体（carrier）、通透酶（permease）和转运器（transporter），能够与特定溶质结合，通过自身构象的变化，将与它结合的溶质转移到膜的另一侧，载体蛋白有的需要能量驱动，如：各类APT驱动的离子泵；有的则不需要能量，以自由扩散的方式运输物质，如：缬氨酶素。
通道蛋白与所转运物质的结合较弱，它能形成亲水的通道，当通道打开时能允许特定的溶质通过，所有通道蛋白均以自由扩散的方式运输溶质。
第一节被动运输一、简单扩散也叫自由扩散（free diffusing），特点是：①沿浓度梯度（或电化学梯度）扩散；②不需要提供能量；③没有膜蛋白的协助。
某种物质对膜的通透性（P）可以根据它在油和水中的分配系数（K）及其扩散系数（D）来计算：P=KD/t，t为膜的厚度。
脂溶性越高通透性越大，水溶性越高通透性越小；非极性分子比极性容易透过，小分子比大分子容易透过。
具有极性的水分子容易透过是因水分子小，可通过由膜脂运动而产生的间隙。
非极性的小分子如O2、CO2、N2可以很快透过脂双层，不带电荷的极性小分子，如水、尿素、甘油等也可以透过人工脂双层，尽管速度较慢，分子量略大一点的葡萄糖、蔗糖则很难透过，而膜对带电荷的物质如：H+、Na+、K+、Cl—、HCO3—是高度不通透的（图5-1）。
事实上细胞的物质转运过程中，透过脂双层的简单扩散现象很少，绝大多数情况下，物质是通过载体或者通道来转运的。
(细胞生物学基础)第五章线粒体和叶绿体
细胞生物学基础第五章：线粒体和叶绿
体
$number {01}
目 录
• 引言 • 线粒体概述 • 线粒体的生物学特性 • 叶绿体概述 • 叶绿体的生物学特性 • 线粒体和叶绿体的比较与联系 • 结论
01 引言
主题概述
01
线粒体和叶绿体是细胞内的两个 重要细胞器，分别负责细胞的呼 吸和光合作用。
02
线粒体和叶绿体在细胞中的相互作用和影响
能量转换的协同作用
线粒体和叶绿体在能量转换过程中相互协调，共同维持细胞的能 量平衡。
代谢调节的相互作用
线粒体和叶绿体的代谢过程相互影响，可以通过信号转导途径相互 调控。
细胞生长和分化的影响
线粒体和叶绿体的数量和功能在细胞生长和分化过程中发生变化， 影响细胞的生长和分化过程。
04
叶绿体概述
叶绿体的定义和功能
总结词
叶绿体是植物细胞中负责光合作用的细胞器，主要功能是利用光能将二氧化碳 和水转化为有机物和氧气。
详细描述
叶绿体是绿色植物细胞中重要的细胞器，主要负责光合作用。光合作用是将光 能转化为化学能的过程，通过这一过程，植物能够将二氧化碳和水转化为葡萄 糖，并释放氧气。叶绿体含有绿色的叶绿素，因此得名。
线粒体和叶绿体的差异
功能不同
线粒体的主要功能是氧化磷酸化，为细胞提供能量；而叶绿体的 主要功能是光合作用，将光能转换为化学能。
分布不同
线粒体存在于动物细胞和部分植物细胞中；而叶绿体仅存在于植 物细胞中，特别是绿色植物细胞。
成分不同
线粒体中含有丰富的酶和蛋白质，而叶绿体中含有大量的叶绿素 和蛋白质。
线粒体的形态和结构
总结词
线粒体具有多种形态和结构，包括圆形、杆状、螺旋形等，其结构由外膜、内膜、基质 和嵴组成。
体
$number {01}
目 录
• 引言 • 线粒体概述 • 线粒体的生物学特性 • 叶绿体概述 • 叶绿体的生物学特性 • 线粒体和叶绿体的比较与联系 • 结论
01 引言
主题概述
01
线粒体和叶绿体是细胞内的两个 重要细胞器，分别负责细胞的呼 吸和光合作用。
02
线粒体和叶绿体在细胞中的相互作用和影响
能量转换的协同作用
线粒体和叶绿体在能量转换过程中相互协调，共同维持细胞的能 量平衡。
代谢调节的相互作用
线粒体和叶绿体的代谢过程相互影响，可以通过信号转导途径相互 调控。
细胞生长和分化的影响
线粒体和叶绿体的数量和功能在细胞生长和分化过程中发生变化， 影响细胞的生长和分化过程。
04
叶绿体概述
叶绿体的定义和功能
总结词
叶绿体是植物细胞中负责光合作用的细胞器，主要功能是利用光能将二氧化碳 和水转化为有机物和氧气。
详细描述
叶绿体是绿色植物细胞中重要的细胞器，主要负责光合作用。光合作用是将光 能转化为化学能的过程，通过这一过程，植物能够将二氧化碳和水转化为葡萄 糖，并释放氧气。叶绿体含有绿色的叶绿素，因此得名。
线粒体和叶绿体的差异
功能不同
线粒体的主要功能是氧化磷酸化，为细胞提供能量；而叶绿体的 主要功能是光合作用，将光能转换为化学能。
分布不同
线粒体存在于动物细胞和部分植物细胞中；而叶绿体仅存在于植 物细胞中，特别是绿色植物细胞。
成分不同
线粒体中含有丰富的酶和蛋白质，而叶绿体中含有大量的叶绿素 和蛋白质。
线粒体的形态和结构
总结词
线粒体具有多种形态和结构，包括圆形、杆状、螺旋形等，其结构由外膜、内膜、基质 和嵴组成。
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教学过程设计
总结
对比简单扩散讲 解
先让学生根据概 念自己总结
第2页
2
生命科学学院理论课教案
教学内容
主动运输（ transport） 主动运输（ Active transport） 概念:由载体蛋白所介导的物质逆浓度梯度或电化学梯度跨膜转运的方式。 特点： 逆梯度运输； 依赖于运输蛋白； 需要代谢能，并对代谢毒性敏感； 具有选择性和特异性。 能量来源： 直接能源： ATP，如 Na+/K+泵、H+泵等； 光能，如细菌的视紫红质； 细菌基团转运中，磷酸烯醇式丙酮酸提供能源。 间接能源：主要是离子动力势。 由 ATP 直接提供能量的主动运输 5.2 离子泵和协同转运 钠钾泵：是动物细胞中由 ATP 驱动的将 Na+ 输出到细胞外同时将 K+输入细 胞内的运输泵， 又称 Na+泵或 Na+/K+交换泵。 实际上是一种 Na+ /K+ ATPase。 无论动物、 植物或细菌， 细胞内外都存在 着离子梯度差。 细胞内是高 K+低 Na+， 而外环境则高 Na+低 K+。这种明显的离子梯度显然是由于 Na+或 K+逆浓度梯度 主动运输的结果， 执行这种运输功能的体系称为 K+， Na+-泵， 也称为 K+， Na+-ATP 酶。 动物细胞：消耗 1/3 的 ATP；神经细胞：消耗 2/3 的 ATP 钠-钾泵的作用： 维持了细胞内适当的 Na+/K+浓度，抵消了 Na+/K+的扩散作用； 建立细胞质膜两侧 Na+浓度梯度的同时，为葡萄糖协同运输泵提供了动力； Na+泵建立的细胞膜电位为神经和肌肉电脉冲传导提供了基础。 钙泵：工作机理 Ca2+-ATPase 泵有两种激活机制，一种是受激活的 Ca2+/钙调蛋白(CaM)复合物的激活，另一种是被蛋白激酶 C 激活。 当细胞内 Ca2+浓度升高时，Ca2+同钙调蛋白结合，形成激活的 Ca2+/钙调蛋白复 合物，该复合物同抑制区结合，释放激活位点，泵开始工作。当细胞内 Ca2+浓度下 降时，CaM 同抑制区脱离，抑制区又同激活位点结合，使泵处于静息状态。 质子泵 P-type：载体蛋白利用 ATP 使自身磷酸化（phosphorylation） ，发生构象的改变来 转移质子或其它离子，如植物细胞膜上的 H+泵、动物细胞的 Na+-K+泵、Ca2+离子 泵，H+-K+ATP 酶（位于胃表皮细胞，分泌胃酸） 。 V-type：位于小泡（vacuole）的膜上，由许多亚基构成，水解 ATP 产生能量，但 不发生自磷酸化，位于溶酶体膜、动物细胞的内吞体、高尔基体的囊泡膜、植物液 泡膜上。 F-type： 是由许多亚基构成的管状结构， H＋沿浓度梯度运动， 所释放的能量与 ATP 合成耦联起来，所以也叫 ATP 合酶（ATP synthase） 是氧化磷酸化或光合磷酸化 ，F 偶联因子（factor）的缩写。 由 ATP 间接提供能量的主动运输—协同运输(cotransport) 又称偶联运输。这种运输需要先建立离子学梯度，在动物细胞主要是靠 Na+-K+泵、在植物细胞则是由 H+泵完成的。 同向转运（symport） ：动物细胞的葡萄糖和氨基酸是与 Na+ 同向协同运输。
教学过程设计
简单总结被动运 输，引出主动运 输。 让学生根据概念 总结特点。
3
第3页
生命科学学院理论课教案
教学内容
反向转运（antiport） ：如 H+ 与 Na+ 的反向协同，心肌细胞中 Na+与 Ca2+ 的交换。 需要消耗能量，意义何在？ 主动运输的意义： 保证了细胞或细胞器摄取必须的营养物质； 将细胞内的分泌物、代谢废物以及一些离子排到细胞外； 维持一些无机离子在细胞内的恒定和最适的浓度。 5.3.胞吞作用与胞吐作用 真核细胞通过胞吞和胞吐作用完成大分子与颗粒性物质的跨膜运输,在转运中物质 包裹在脂双层膜围绕的囊泡中,因此,又称膜泡运输。属于主动运输。 胞吞作用 胞饮作用(pinocytosis) (pinocytosis)与吞噬作用(phagocytosis) (pinocytosis) (phagocytosis) 受体介导的胞吞作用 吞入的物质——配体(ligand)，分四大类: Ⅰ.营养物,如转铁蛋白、低密度脂蛋白(LDL)等; Ⅱ.有害物质,如某些细菌; Ⅲ.免疫物质,如免疫球蛋白、抗原等; Ⅳ.信号物质,如胰岛素等多种肽类激素等。 基本特点 ：a.选择性性浓缩机制;b.要形成特殊包被的内吞泡。 低密度脂蛋白(low density lipoprot－eins, LDL)的胞吞作用 （1）LDL 的结构：球形脂蛋白，直径 22nm, 核心是 1500 个胆固醇酯。 （2）LDL 受体：单链糖蛋白,由 839 个氨基酸组成,22 个疏水氨基酸单次跨膜。 ； 胞内体（endosome）及其分选作用 胞内体是动物细胞中胞吞作用形成的小泡，是膜 泡运输的主要分选站，其酸性 环境在分选过程中起关键作用。受体的分选途径： (1)大部分受体返回原来的质膜结构域；(2)有些进入溶酶体内，被消化(受体下 行调节)；(3)有些运到质膜的不同结构域(transcytosis) (transcytosis) 胞吐作用 指真核细胞中含有待分泌物的分泌泡与质膜融合,从而将内含物排出胞外的过 程。 组成型的胞吐途径 (constitutive exocytosis pathway ） 所有真核细胞都有的连续分泌过程，用于质膜更新，构成胞外基质组分，作为 营养或信号分子等。Default pathway：粗面内质网→高尔基体→分泌泡→细胞 表面 调节型胞吐途径（regulated exocytosis pathway） 特化的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，细胞 受到胞外信号刺激时，分泌泡与膜融合释放内含物。如血糖增加, 胰岛β细胞 会释放胰岛素。特点:有选择性;有浓缩作用,可使被运输物质浓度提高 200 倍。
膜蛋白 载体蛋白（通透 酶） ： 通道蛋白：离子 选择性、门控性 示图 完善载体蛋白的 概念。 过渡：承上启下 由图总结并板 书： 影响因素: 1 脂溶性 2 分子大小 3 带电性 解释原因 讲解公式
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协助扩散(facilitated diffusion) 设问：协助谁？ 谁协助？ 如何协助？ 概念：是各种极性分子和无机离子，如糖、氨基酸、核苷酸以及细胞代谢物 等顺浓度梯度或电化学梯度的跨膜转运， 不需要细胞提供能量， 需要特异的 运输蛋白协助。 特点： 转运速率高； 运输速度可以达到最大值； 具有特异性; 运输作用受抑制剂的抑制。 水的运输 可以以简单扩散的方式比较容易的穿膜。 协助扩散是其主要运输途径——水通道。 1991 年 Agre 发现第一个水通道蛋白 CHIP28 （28 kd） ，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。细胞的这种吸水膨胀现象会被 Hg2+抑制。 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） 。 水通道蛋白(aquaporin, AQP)是对水专一的通道蛋白，普遍存在于动、植物及微生 物中。它所介导的自由水快速被动的跨生物膜转运，是水进出细胞的主要途径。 长期以来，普遍认为细胞内外的水分子是以简单的跨膜扩散方式来透过脂双层膜。 后来由于在生物物理学研究中发现红细胞及近端肾小管对渗透压改变引起的水的 通透性很高，很难单纯以弥散来解释。因此，一些学者推测水的跨膜转运除了简单 扩散外，还存在某种特殊的机制，并提出了水通道的概念。 1988年，Agre等在鉴定人类Rh血型抗原时，偶然在红细胞膜上发现了1种新的28kD 跨膜蛋白。1991-1992年，Agre及其同事又先后完成了该蛋白的分子克隆和功能鉴 定，证实该蛋白具有水通道功能，从而确认了细胞膜上存在转运水的水通道蛋白的 3 理论。此为第1个被克隆的水通道，其分子质量为2.8×10 ,被称为CHIP 28 (channel-forming integral membrane protein).将纯化的CHIP28重构于人工合成 9 的脂质体，脂质体对水表现出极高的通透性(每秒3X10 分子/亚单位)，但不通透其 它小分子。基于以上CHIP28明确的水转运功能，有人推荐了“aquaporin(水通道蛋 白或水孔蛋白)”这一名称，CHIP28也于1997年被基因组命名委员会正式命名为 AQP1。随后，在许多动、植物及微生物中相继发现的类似的专一性运输水的通道蛋 白被统称为水通道蛋白(aquaporins，简称AQPs),
课后小结： 课后小结：
在植物生理中接触过该部分知识，可让学生讲授部分内容。
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导入新课程。细胞膜是细胞与外界的屏障，其功能有哪些？ 5. 物质的跨膜运输 5.1 膜转运蛋白与物质的跨膜运输 5.1.1 脂双层的不透性和膜转运蛋白 典型哺乳类细胞内外离子浓度的比较 组分 阳离子 Na+ K+ Mg2+ Ca2+ H+ 细胞内浓度(mmol ·L细胞内浓度(mmol ·L-1) 细胞外浓度(mmol ·L细胞外浓度(mmol ·L-1)
教学难点： 教学难点：
受体介导的胞吞作用
授课方式、方法和手段： 授课方式、方法和手段：
讲述法、演示法、归纳法、课堂讨论与训练
作业及课外训练： 作业及课外训练：
（1）课堂练习题：填空题、选择题、判断题 （2）作业：名词解释、简答题、论述题 （3）课外训练：
参考资料： 参考资料：
教材：细胞生物学(第三版).翟中和，王喜忠，丁明孝主编.高等教育出版社 2007 年 8 月（普通高等 教育“十一五”国家级重点教材） 参考书目： ①<<细胞生物学>> 王金发编著 科学出版社 2003 年 8 月（国家级精品课程教材） ②分子细胞生物学.韩贻仁 科学出版社,2001年03月（高等院校选用教材） ③细胞生物学(第二版)汪堃仁.北京师范大学出版社,1998年11月出版（教育部研究生工作办公室推 荐） ④基础细胞生物学. (美)布鲁斯·艾伯茨等著. 赵寿元 金承志 丁小燕等译. 上海科技教育出版社， 2002年6月 ⑤医学细胞与分子生物学.陈诗书.上海医科大学出版社，1999年01月 ⑥Molecular Cell Biology 2000 by W. H. Freeman and Company.