细胞质膜与跨膜运输
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第三章细胞质膜与跨膜运输选择题1、膜胆固醇的组成与质膜的性质、功能有着密切的关系（D ）。
A、胆固醇可以防止膜磷脂氧化B、正常细胞恶变过程中，胆固醇/磷脂增加C、胆固醇/磷脂下降，细胞电泳迁移率变低D、在质膜相变温度以下，增加胆固醇，可以提高膜的流动性2、下列各组分中，可以通过自由扩散通过细胞质膜的一组物质是（B ）。
A、H2O、CO2、Na+B、甘油、O2、苯C、葡萄糖、N2、CO2D、蔗糖、苯、Cl-3、在培养的小鼠细胞中加少许胰岛素，可促进细胞分裂，这是因为（B ）。
A、胰岛素进入细胞所致B、胰岛素作用于膜受体，使胞内cAMP降低，cGMP升高C、胰岛素作用于膜受体，使cAMP升高，cGMP降低D、以上都不是4、质膜上特征性的酶是（D ）。
A、琥珀酸脱氢酶B、磷酸酶C、苹果酸合成酶D、Na+- K+ ATPase5、心肌梗塞的病因是一种遗传因素引起的膜受体障碍，影响了（C ）的运输。
A、高密度脂蛋白（HDL）B、极高密度脂蛋白C、低密度脂蛋白（LDL）D、极密度脂蛋白6、如果将淡水植物放入海水中，它的细胞会（A ）。
A、发生质壁分离B、裂解C、在巨大的压力下膨胀D、以上都有可能7、下列蛋白质中，单次跨膜的是（C ）。
A、带3蛋白B、血影蛋白C、血型糖蛋白D、细菌视紫红质8、下列物质中，靠主动运输进入细胞的物质是（C ）。
A、H2OB、甘油C、K+D、O29、影响膜脂流动性的重要因素是磷脂分子脂肪酸链的不饱和程度。
不饱和性越高，流动性越（），其原因是（）。
（B ）A、小，双建多、曲折小B、大，双建多、曲哲大C、小，分子排列疏松D、大，分子排列紧密10、关于V型质子泵的特性，下面哪一项是正确的（B ）。
A、存在于线粒体和内膜系统的膜上B、工作时，没有磷酸化和去磷酸化的过程C、运输时，是由高浓度向低浓度进行D、存在于线粒体膜和叶绿体的类囊体膜上11、胞吞作用和胞吐作用是质膜进行的一种（C ）方式A、协助扩散B、被动运输C、主动运输D、简单扩散12、胆固醇分子的哪两个结构特征决定其亲水、疏水两性（A ）。
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
编辑ppt
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.
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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。
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。
细胞生物学课程第4章细胞膜和物质的跨膜运输(医学院) 厦门大学
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
脑苷脂
神经节苷脂
（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。
❖ 糖脂是位于脂双层的外侧，——可能作为细胞外配体(ligand)的受体。 ❖ 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α螺旋邻近 的赖氨酸、精氨酸结合。 ❖ 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。 ❖ 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。
质完成的 。如： • 载体蛋白——膜内外的物质运输 • 连接蛋白——细胞的相互作用 • 受体蛋白——信号转导 • 各类酶——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）
➢ 通道蛋白
是一类跨膜蛋白，它们都是通过疏水的氨基酸链进行重排，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： ①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； ②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； ③有些通道蛋白具有选择性和门控性，平时处于关闭状态，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。
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
脑苷脂
神经节苷脂
（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。
❖ 糖脂是位于脂双层的外侧，——可能作为细胞外配体(ligand)的受体。 ❖ 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α螺旋邻近 的赖氨酸、精氨酸结合。 ❖ 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。 ❖ 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。
质完成的 。如： • 载体蛋白——膜内外的物质运输 • 连接蛋白——细胞的相互作用 • 受体蛋白——信号转导 • 各类酶——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）
➢ 通道蛋白
是一类跨膜蛋白，它们都是通过疏水的氨基酸链进行重排，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： ①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； ②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； ③有些通道蛋白具有选择性和门控性，平时处于关闭状态，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。
第4章细胞膜与物质的跨膜运输
2. 影响膜流动的因素
脂肪酸链的饱和度和长度：脂肪酸链所含双键越 多越不饱和，使膜流动性增加。长链脂肪酸相变 温度高，膜流动性降低。
胆固醇：胆固醇的含量增加会降低膜的流动性。 卵磷脂/鞘磷脂：该比例高则膜流动性增加，是因
为鞘磷脂粘度高于卵磷脂。 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。
功能: 从结构及组分分析, 脂筏在膜内形成有效的平 台, 它有两个特点: 一是蛋白质聚集在脂筏内,便 于相互作用; 二是脂筏提供的环境有利于蛋白质 的构象变化.脂筏与膜的信号转导、蛋白质转运均 有密切的关系。
2020/4/4
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（五）细胞膜的主要功能
1. 为细胞的生命活动提供相对稳定的内环境； 2. 选择性的物质运输，包括代谢底物的输入与代谢
用。细胞外被、质膜和表层胞质溶胶构成细胞表
面。
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一、细胞膜的不对称性
质膜的内外两层的组分和功能有明显 的差异，称为膜的不对称性。 膜脂、膜蛋 白和复合糖在膜上均呈不对称分布，导致 膜功能的不对称性和方向性，即膜内外两 层的流动性不同，使物质传递有一定方向， 信号的接受和传递也有一定方向等。
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（二）单位模型(unit membrane model)
J. D. Robertson 1959年用超 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。
膜脂的不对称性还表现在膜表面具有胆固醇 和鞘磷脂等形成的微结构域-脂筏。
细胞膜与物质的跨膜转运
李延兰 医用生物学教研室 lyl72075@
44
胞吞作用和胞吐作用
Medical Cell Biology
大分子及颗粒物质并不直接穿过细 胞膜,而是通过一系列膜囊泡形成和 融合来完成的转运过程，该运输方 式消耗能量，属主动运输的范畴。
胞饮作Байду номын сангаас（pinocytosis） 吞噬作用(phagocytosis)
[ ]
钾离子
]
细胞质 李延兰 医用生物学教研室 lyl72075@
31
Medical Cell Biology
李延兰 医用生物学教研室 lyl72075@
32
钠钾泵
Medical Cell Biology
① Na+结合到膜上；②酶磷酸化；③酶构象变化, Na+ 释放到细胞外;④K+结合到细胞表面;⑤酶去磷酸化; ⑥ K+释放到细胞内,酶构象恢复原始状态
李延兰 医用生物学教研室 lyl72075@
33
Medical Cell Biology
李延兰 医用生物学教研室 lyl72075@
钠钾泵
34
Medical Cell Biology
钠钾泵－动画
李延兰 医用生物学教研室 lyl72075@
35
Medical Cell Biology
Medical Cell Biology
第2章 细胞膜与物质运输
Cell Membrane and Transmembrane Transport
医用生物学教研室
李延兰
Tel:3831928(O)
lyl72075@
2010.03
李延兰 医用生物学教研室 lyl72075@
44
胞吞作用和胞吐作用
Medical Cell Biology
大分子及颗粒物质并不直接穿过细 胞膜,而是通过一系列膜囊泡形成和 融合来完成的转运过程，该运输方 式消耗能量，属主动运输的范畴。
胞饮作Байду номын сангаас（pinocytosis） 吞噬作用(phagocytosis)
[ ]
钾离子
]
细胞质 李延兰 医用生物学教研室 lyl72075@
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Medical Cell Biology
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钠钾泵
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① Na+结合到膜上；②酶磷酸化；③酶构象变化, Na+ 释放到细胞外;④K+结合到细胞表面;⑤酶去磷酸化; ⑥ K+释放到细胞内,酶构象恢复原始状态
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钠钾泵
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钠钾泵－动画
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Medical Cell Biology
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第2章 细胞膜与物质运输
Cell Membrane and Transmembrane Transport
医用生物学教研室
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第五讲 物质的跨膜运输
● 消耗能量 主动运输是消耗代谢能的运输方式，有三种不同 的直接能量来源（表3-7） 能量来源： ①协同运输中的离子梯度动力(次级主动运输）； ② ATP驱动的泵通过水解ATP获得能量（初级主动运输）； ③光驱动的泵利用光能运输物质，见于细菌。
表3-7 主动运输中能量来源
载体蛋白 直接能源 Na+-K+泵 细菌视紫红质 磷酸化运输蛋白 间接能源 Na+、葡萄糖泵协同运输蛋白 F1-F0 ATPase Na+、葡萄糖同时进入细胞 H+质子运输， Na+离子梯度 H+质子梯度驱动 Na+的输出和K+的输入 H+从细胞中主动输出 细菌对葡萄糖的运输 ATP 光能 磷酸烯醇式丙酮酸 功能 能量来源
图中用较大号字母表示溶液的高浓度。 (a)通过脂双层的简单扩散；(b)通过膜
整合蛋白形成的水性通道进行的被动运
输;(c)通过同膜蛋白的结合进行的帮助 扩散，也同(a)和(b)一样，只能从高浓
度向低浓度运输;(d) 通过载体介导的
主动运输，这种载体主要是酶，能够催
图3-47 物质跨膜运输的二种基本机制
一）、被动运输(passive transport)
■ 扩散与渗透
细胞质膜具有两个基本的特性∶允许小分子物质通过扩散穿 过细胞质膜，也可以让水通过渗透进出细胞质膜。但是扩散 和渗透是两个不同的概念(图3-51)。 ● 扩散(diffusion)是指物质沿着浓度梯度从半透性膜浓度高 的一侧向低浓度一侧移动的过程，通常把这种过程称为简单
为什么所有带电荷的分子(离子)，不管它多小， 都不能自 由扩散?
2、协助扩散
促进扩散是指非脂溶性物质或亲水性物质， 如氨基酸、糖和 金属离子等借助细胞膜上的膜蛋白的帮助顺浓度梯度或顺电 化学浓度梯度， 不消耗ATP进入膜内的一种运输方式。促进 扩散同样不需要消耗能量，并且也是从高浓度向低浓度进行。 促进扩散同简单扩散相比，具有以下一些特点∶ ● 促进扩散的速度要快几个数量级。 ● 具有饱和性: 当溶质的跨膜浓度差
细胞内膜泡运输的类型及其特点
细胞内膜泡运输是一种细胞内的物质传递过程，它涉及将物质从细胞质膜转移到内膜系统中的内质网、高尔基体、溶酶体和分泌泡等结构。
细胞内膜泡运输有多种类型，包括出芽运输、跨膜运输、网格蛋白依赖的运输和C盈泡依赖的运输等，以下是每种类型的特点。
1. 出芽运输：这是细胞内膜泡运输的最基本形式，即细胞内膜泡的形成是通过细胞膜上突起的芽体形成。
这种运输的速度较慢，但可实现长时间的跨膜运输，并能够在细胞内进行长距离的物质传递。
2. 跨膜运输：细胞可以通过一系列的跨膜运输机制将物质从细胞质膜转移到内膜系统。
这些机制包括通过多种转运蛋白介导的主动运输、易化扩散等被动运输，以及类似于小肠吸收养分的门控转运。
这种跨膜运输的特点是选择性高，高效地将特定的物质转移到特定位置。
3. 网格蛋白依赖的运输：网格蛋白是一种包被蛋白质，用于将货物从细胞质膜或内膜系统中的凹陷区域转移到内质网等结构。
通过网格蛋白包被的货物在膜之间形成囊泡，这些囊泡随后与目标结构融合。
这种运输的特点是快速、高效，并且具有高度选择性和特异性。
4. C盈泡依赖的运输：C盈泡是一种细胞器，参与蛋白质的合成、折叠和修饰等过程。
当C 盈泡与细胞膜融合时，可以形成内膜泡，将蛋白质从C盈泡系统转移到内质网等结构中。
这种运输的特点是高效、快速，并且能够实现从细胞质膜到内质网的跨膜运输。
总的来说，细胞内膜泡运输具有选择性、高效性和准确性的特点，是细胞内物质分拣和定位的关键机制之一。
它通过不同的运输类型实现跨膜和长距离的物质传递，从而保证细胞内各种功能的正常进行。
细胞膜与物质的跨膜运输
2、类型
1）通道蛋白（channel protein） 在膜上形成水溶性通道，介导特定离子转运 仅介导被动运输 如：水分子、多种离子
2）载体蛋白（carrier protein） 与特定溶质结合，通过构象改变进行物质转运 介导被动运输及主动运输 如：小的有机分子、无机离子 膜转运蛋白参与的物质转运具选择性
（1）特点 由Na+-K+泵（或H+泵）与载体蛋白协同作用，间接消耗 ATP的一种主动运输方式。 物质跨膜运动所需要的直接动力来自膜两侧离子的电 化学梯度。 这种离子电化学浓度由Na+-K+泵（或H+泵）来维持。
（2）类型
同向运输 （symport）
物质运输方向与离 子转移方向相同。 如：小肠上皮细胞 吸收葡萄糖或氨基 酸伴随着Na+的进 入；
（二）胞吐作用（exocytosis）
指细胞内合成的物质通过囊泡转运至细胞膜， 与质膜融合后，将物质排出细胞外的过程。 穿胞吞吐
胞吐作用的两种形式：
1.结构性分泌(constitutive pathway of secretion)： 分泌蛋白包装入高尔基体的分泌囊泡中，随即被分 泌到细胞外面。 2.调节性分泌(regulated pathway of secretion) ：
第三节 大分子和颗粒物质的跨膜运输
膜泡运输（vesicular transport）： 大分子和颗粒物质被运输时并不穿过细胞膜， 物质进出是由膜包围，形成囊泡，通过一系 列膜囊泡的形成和融合来完成转运过程。 发生位点：质膜及胞内各种膜性细胞器之间 的物质运输。
一、胞吞作用（endocytosis） （一）吞噬作用（phagocytosis） （二）胞饮作用（pinocytosis） （三）受体介导的内吞作用
细胞生物学--细胞膜与跨膜运输 ppt课件
型
该模型认为膜的骨架是脂肪形成的脂双层结 构,脂双层的内外两侧都是由一层蛋白质包 被,即蛋白质-脂-蛋白质的三层结构,内外两 层的蛋白质层都非常薄。并且,蛋白层是以 非折叠、完全伸展的肽链形式包在脂双层的 内外两侧。1954年对该模型进行了修改：膜 上有一些二维伸展的孔,孔的表面也是由蛋 白质包被的,这样使孔具有极性,可提高水对 膜的通透性。这一模型是第一次用分子术语 描述的结构
膜糖的存在方式
通过共价键同膜脂或膜蛋白相连，即以糖脂或糖蛋 白的形式存在于细胞质膜上。
糖同氨基酸的连接主要有两种形式，即O-连接和N-连接
O-连接:是糖链与肽链中的丝氨酸或苏氨酸残基相连， O-连接糖链较短， 约含4个糖基。
N-连接: 是糖链与肽链中天冬酰胺残基相连，N-连接 的糖链一般有10个以上的糖基。另外，N连接的方式较O 连接普遍。
膜脂的不对称性
细胞质膜各部分的名称 膜脂与糖脂的不对称性
糖脂仅存在于质膜的ES面，是完成其生理功能的结构基础 非对称性形成原因: 磷脂:ER胞质半膜合成,Flippase选择性转运 糖脂: 催化糖基化反应的酶位于Golgi非胞质半膜,转运不
变
膜糖
存在于原核和真核细胞的质膜上（5％以下）,神经细胞糖 脂含量较高；细胞质膜上所有的膜糖都位于质膜的外表面，
极性的头部、非极性的类固醇环结构和一个非极性的碳氢尾部。胆固醇的分子较 其他膜脂要小, 双亲媒性也较低。胆固醇的亲水头部朝向膜的外侧,疏水的尾部埋 在脂双层的中央。胆固醇分子是扁平和环状的,对磷脂的脂肪酸尾部的运动具有 干扰作用,所以胆固醇对调节膜的流动性、加强膜的稳定性有重要作用。
胆固醇的分子较其他膜脂要小， 双亲媒性也较低。胆固醇的亲水头部朝向 膜的外侧，疏水的尾部埋在脂双层的中央
该模型认为膜的骨架是脂肪形成的脂双层结 构,脂双层的内外两侧都是由一层蛋白质包 被,即蛋白质-脂-蛋白质的三层结构,内外两 层的蛋白质层都非常薄。并且,蛋白层是以 非折叠、完全伸展的肽链形式包在脂双层的 内外两侧。1954年对该模型进行了修改：膜 上有一些二维伸展的孔,孔的表面也是由蛋 白质包被的,这样使孔具有极性,可提高水对 膜的通透性。这一模型是第一次用分子术语 描述的结构
膜糖的存在方式
通过共价键同膜脂或膜蛋白相连，即以糖脂或糖蛋 白的形式存在于细胞质膜上。
糖同氨基酸的连接主要有两种形式，即O-连接和N-连接
O-连接:是糖链与肽链中的丝氨酸或苏氨酸残基相连， O-连接糖链较短， 约含4个糖基。
N-连接: 是糖链与肽链中天冬酰胺残基相连，N-连接 的糖链一般有10个以上的糖基。另外，N连接的方式较O 连接普遍。
膜脂的不对称性
细胞质膜各部分的名称 膜脂与糖脂的不对称性
糖脂仅存在于质膜的ES面，是完成其生理功能的结构基础 非对称性形成原因: 磷脂:ER胞质半膜合成,Flippase选择性转运 糖脂: 催化糖基化反应的酶位于Golgi非胞质半膜,转运不
变
膜糖
存在于原核和真核细胞的质膜上（5％以下）,神经细胞糖 脂含量较高；细胞质膜上所有的膜糖都位于质膜的外表面，
极性的头部、非极性的类固醇环结构和一个非极性的碳氢尾部。胆固醇的分子较 其他膜脂要小, 双亲媒性也较低。胆固醇的亲水头部朝向膜的外侧,疏水的尾部埋 在脂双层的中央。胆固醇分子是扁平和环状的,对磷脂的脂肪酸尾部的运动具有 干扰作用,所以胆固醇对调节膜的流动性、加强膜的稳定性有重要作用。
胆固醇的分子较其他膜脂要小， 双亲媒性也较低。胆固醇的亲水头部朝向 膜的外侧，疏水的尾部埋在脂双层的中央
细胞膜与物质的跨膜转运 小分子物质的穿膜运输
▪ 主动运输所需的能量来源主要有：
• ①通过水解ATP获得能量 ； • ②离子浓度梯度；
大分子物质的跨膜运输
Endocytosis and Exocytosis
胞
胞
吞
饮
吐
噬
作
作
作
用
用
用
吞噬体phagosome
吞饮体pinosome
一、胞吞作用（endocytosis）
▪ 又称入胞作用或胞吐作用，是通过质膜的变 形运动将细胞外物质转运入细胞内的过程。
适合单纯扩散的物质： 脂溶性物质(非极性物质): 苯.乙醇.氧. 不带电荷小分子物质: 水.尿素.二氧化碳 不适合单纯扩散的物质： 带电荷物质，葡萄糖、氨基酸、核苷酸及许 多代谢产物不能通过单纯扩散穿膜转运。
膜转运蛋白
1.通道蛋白 在膜上形成亲水孔道介导离子转运
2.载体蛋白 通过构象改变进行物质转运
高浓度
配体
通道蛋白
低浓度
特点：通道蛋白在与神经递质或其他信号分子结合时开放
机械门控通道（mechanic-gated channel）
➢通道蛋白受压力作用，引起通道构象改变 而开启“闸门”，离子通过亲水通道进入 细胞，引起膜电位变化。
➢如内耳毛细胞感受声音
神经肌肉接头处离子通道的作用
神经-肌接头处的闸门通道
二、离子通道扩散
▪ 以其亲水区构成亲水通道和离子通道 ▪ 有些通道蛋白处于持续开放状态：
例如：钾泄漏通道 ▪ 多数通道为闸门通道
闸门门控通道的类型
1.电压闸门通道（voltage-gated channel） 2.配体闸门通道（ligand-gated channel） 3.机械门控通道(mechanical gated channel)
• ①通过水解ATP获得能量 ； • ②离子浓度梯度；
大分子物质的跨膜运输
Endocytosis and Exocytosis
胞
胞
吞
饮
吐
噬
作
作
作
用
用
用
吞噬体phagosome
吞饮体pinosome
一、胞吞作用（endocytosis）
▪ 又称入胞作用或胞吐作用，是通过质膜的变 形运动将细胞外物质转运入细胞内的过程。
适合单纯扩散的物质： 脂溶性物质(非极性物质): 苯.乙醇.氧. 不带电荷小分子物质: 水.尿素.二氧化碳 不适合单纯扩散的物质： 带电荷物质，葡萄糖、氨基酸、核苷酸及许 多代谢产物不能通过单纯扩散穿膜转运。
膜转运蛋白
1.通道蛋白 在膜上形成亲水孔道介导离子转运
2.载体蛋白 通过构象改变进行物质转运
高浓度
配体
通道蛋白
低浓度
特点：通道蛋白在与神经递质或其他信号分子结合时开放
机械门控通道（mechanic-gated channel）
➢通道蛋白受压力作用，引起通道构象改变 而开启“闸门”，离子通过亲水通道进入 细胞，引起膜电位变化。
➢如内耳毛细胞感受声音
神经肌肉接头处离子通道的作用
神经-肌接头处的闸门通道
二、离子通道扩散
▪ 以其亲水区构成亲水通道和离子通道 ▪ 有些通道蛋白处于持续开放状态：
例如：钾泄漏通道 ▪ 多数通道为闸门通道
闸门门控通道的类型
1.电压闸门通道（voltage-gated channel） 2.配体闸门通道（ligand-gated channel） 3.机械门控通道(mechanical gated channel)
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细胞生物学
线粒体与过氧化物酶体
熊涛
长江大学生命科学学院
细胞生物学
第七章 线粒体与过氧化物酶体
线粒体的形态结构
线粒体的结构与化学组成
导向信号与线粒体蛋白定位
线粒体的功能－－氧化磷酸化作用
线粒体的遗传、增殖和起源
过氧化物酶体
长江大学生命科学学院
细胞生物学
线粒体的形态结构
线粒体的发现与功能研究
• 分布：在多数细胞中，线粒体均匀分布在整个 细胞质中，但在某些细胞中，线粒体的分布是 不均一的。
• 存在方式：线粒体在细胞中并非都是单个存在 的，有时可形成由几个线粒体构成的网络结构， 有些线粒体具有分支,可以相互交错在一起。 长江大学生命科学学院
细胞生物学
线粒体的结构
线粒体的结构与化学组成
长江大学生命科学学院
信号序列
• 将膜结合核糖体上合成的蛋白质的N-端的序列称为信号 序列(signal sequence)，将组成该序列的肽称为信号肽 （signal peptide)。
在不需要特别区分时，可将它们统称为信号序列或 信号肽。 长江大学生命科学学院
细胞生物学
九 九 年 －诺 布贝 洛尔 贝医 尔学 奖 得 主
细胞生物学
线粒体通透性研究
• 大多数的盐、糖、核苷和辅酶能够快速地进 入线粒体，但是它们在线粒体内的最终浓度 通常要比溶液中的浓度低，说明线粒体中只 有部分区域能够接收外部环境中的溶质。
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细胞生物学
线粒体各组分的分离
• 由于线粒体外膜的通透 性比内膜高，利用这一 性质，分离线粒体内膜、 外膜及其他组分。
细胞生物学
• 能
– 由于线粒体各部分结构的化学组成和性质的不同， 它们的功能各异
• 标志酶
– 外膜: 单胺氧化酶 – 内膜: 细胞色素氧化酶 – 膜间隙: 腺苷酸激酶 – 基质: 苹果酸脱氢酶
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细胞生物学
线粒体内膜的主动运输系统
线粒体对于大多数亲水物质的透性极低，所以它必须具备
破裂的内膜重新闭 合形成小泡，其表 面有F1颗粒。
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细胞生物学
线粒体的化学组成
• 线粒体的化学组分主要是由蛋白质、脂类、水
份等组成；
• 蛋白质:占线粒体干重的65～70%；
• 脂类:线粒体的脂类只占干重的20～30%；
• 线粒体内、外膜在化学组成上的主要区别是脂
类和蛋白质的比例不同。
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细胞生物学
•丙酮酸、脂肪酸、Pi等的运输
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细胞生物学
•线粒体对细胞内Ca2+的调节
•系统1是由膜动力势引起的Ca2+离子流向线粒体基质; •系统2是通过与Na+离子的交换将Ca2+离子输出到胞质溶胶
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细胞生物学
导向信号与线粒体蛋白定位
线粒体中的蛋白质绝大多数都是核基因编码， 在细胞质的游离核糖体上合成后运输到线粒体的。
– 内膜上的脂类与蛋白质的比值低(0.3:1) – 外膜中的比值较高(接近1:1) 长江大学生命科学学院
细胞生物学
线粒体各部分的特性和功能
• 蛋白分布
– 线粒体由四个部分组成，在能量转换过程中分别起 不同的作用。各部分功能的差异主要是化学组成的 差异，特别是蛋白和酶分布的差异。
长江大学生命科学学院
• 1850年，德国生物学家Rudolph Kö lliker第一个发现 线粒体， 并推测∶这种颗粒是由半透性的膜包被的。
• 1898年对线粒体进行命名。 • 1900年，Leonor Michaelis用染料Janus green对肝细胞 进行染色，发现细胞消耗氧之后，线粒体的颜色逐渐 消失了，从而提示线粒体具有氧化还原反应的作用。 • 又经过几十年的研究, 逐步证明了线粒体具有Krebs循 环、电子传递、氧化磷酸化的作用,从而证明了线粒 体是真核生物进行能量转换的主要部位。
特殊的主动运输系统，完成下列运输作用:
①糖酵解产生的NADH必须进入电子传递链参与有氧氧化； ②线粒体产生的代谢物质如草酰辅酶A和乙酰辅酶A必须运 输到细胞质中，它们分别是细胞质中葡萄糖和脂肪酸的 前体物质；
③线粒体产生的ATP必须进入到胞质溶胶，以便供给细胞
反应所需的能量，同时，ATP水解形成的ADP和Pi又要 被运入线粒体作为氧化磷酸化的底物。
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细胞生物学
线粒体(Mitochondria)
模式图
电镜下观察
长江大学生命科学学院
细胞生物学
线粒体的形态和分布
• 大小与形状：直径一般在0.5-1.0m，形状多种 多样， 一般呈线状，也有粒状或短线状。 • 数量：在不同类型的细胞中线粒体的数目相差 很大， 但在同一类型的细胞中数目相对稳定。
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细胞生物学
导向序列与信号序列
导向序列
• 将游离核糖体上合成的蛋白质的N-端信号称为导向信号 (targeting signal)，或导向序列(targeting sequence)， 由于这一段序列是氨基酸组成的肽，所以又称为转运肽 (transit peptide)，或导肽(leading peptide)。
表7-3 细胞质中合成的某些线粒体蛋白质
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细胞生物学
翻译后转运与蛋白质寻靶(protein targeting)
• 游离核糖体上合成的蛋 白质释放到胞质溶胶后 被运送到不同的部位， 即先合成，后运输。由 于在游离核糖体上合成 的蛋白质在合成释放之 后需要自己寻找目的地， 因此又称为蛋白质寻靶。 长江大学生命科学学院
细胞生物学
共翻译转运与蛋白质分选(protein sorting)
• 膜结合核糖体上合成的蛋 白质通过定位信号，一边 翻译，一边进入内质网， 由于这种转运定位是在蛋 白质翻译的同时进行的， 故称为共翻译转运。在膜 结合核糖体上合成的蛋白 质通过信号肽，经过连续 的膜系统转运分选才能到 达最终的目的地，这一过 程又称为蛋白质分选。
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细胞生物学
线粒体转运肽（前导肽）的一般特性
• 需要受体 • 从接触点进入
• 蛋白质要解折叠
• 需要能量
• 需要转运肽酶
• 需要分子伴侣的帮助
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细胞生物学
线粒体蛋白转运
• 线粒体有四个组成部分,其中有两层膜,所以由细胞 质核糖体合成的蛋白质转运到线粒体基质必须穿过 两层膜障碍。
线粒体与过氧化物酶体
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细胞生物学
第七章 线粒体与过氧化物酶体
线粒体的形态结构
线粒体的结构与化学组成
导向信号与线粒体蛋白定位
线粒体的功能－－氧化磷酸化作用
线粒体的遗传、增殖和起源
过氧化物酶体
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细胞生物学
线粒体的形态结构
线粒体的发现与功能研究
• 分布：在多数细胞中，线粒体均匀分布在整个 细胞质中，但在某些细胞中，线粒体的分布是 不均一的。
• 存在方式：线粒体在细胞中并非都是单个存在 的，有时可形成由几个线粒体构成的网络结构， 有些线粒体具有分支,可以相互交错在一起。 长江大学生命科学学院
细胞生物学
线粒体的结构
线粒体的结构与化学组成
长江大学生命科学学院
信号序列
• 将膜结合核糖体上合成的蛋白质的N-端的序列称为信号 序列(signal sequence)，将组成该序列的肽称为信号肽 （signal peptide)。
在不需要特别区分时，可将它们统称为信号序列或 信号肽。 长江大学生命科学学院
细胞生物学
九 九 年 －诺 布贝 洛尔 贝医 尔学 奖 得 主
细胞生物学
线粒体通透性研究
• 大多数的盐、糖、核苷和辅酶能够快速地进 入线粒体，但是它们在线粒体内的最终浓度 通常要比溶液中的浓度低，说明线粒体中只 有部分区域能够接收外部环境中的溶质。
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细胞生物学
线粒体各组分的分离
• 由于线粒体外膜的通透 性比内膜高，利用这一 性质，分离线粒体内膜、 外膜及其他组分。
细胞生物学
• 能
– 由于线粒体各部分结构的化学组成和性质的不同， 它们的功能各异
• 标志酶
– 外膜: 单胺氧化酶 – 内膜: 细胞色素氧化酶 – 膜间隙: 腺苷酸激酶 – 基质: 苹果酸脱氢酶
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细胞生物学
线粒体内膜的主动运输系统
线粒体对于大多数亲水物质的透性极低，所以它必须具备
破裂的内膜重新闭 合形成小泡，其表 面有F1颗粒。
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细胞生物学
线粒体的化学组成
• 线粒体的化学组分主要是由蛋白质、脂类、水
份等组成；
• 蛋白质:占线粒体干重的65～70%；
• 脂类:线粒体的脂类只占干重的20～30%；
• 线粒体内、外膜在化学组成上的主要区别是脂
类和蛋白质的比例不同。
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细胞生物学
•丙酮酸、脂肪酸、Pi等的运输
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细胞生物学
•线粒体对细胞内Ca2+的调节
•系统1是由膜动力势引起的Ca2+离子流向线粒体基质; •系统2是通过与Na+离子的交换将Ca2+离子输出到胞质溶胶
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细胞生物学
导向信号与线粒体蛋白定位
线粒体中的蛋白质绝大多数都是核基因编码， 在细胞质的游离核糖体上合成后运输到线粒体的。
– 内膜上的脂类与蛋白质的比值低(0.3:1) – 外膜中的比值较高(接近1:1) 长江大学生命科学学院
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线粒体各部分的特性和功能
• 蛋白分布
– 线粒体由四个部分组成，在能量转换过程中分别起 不同的作用。各部分功能的差异主要是化学组成的 差异，特别是蛋白和酶分布的差异。
长江大学生命科学学院
• 1850年，德国生物学家Rudolph Kö lliker第一个发现 线粒体， 并推测∶这种颗粒是由半透性的膜包被的。
• 1898年对线粒体进行命名。 • 1900年，Leonor Michaelis用染料Janus green对肝细胞 进行染色，发现细胞消耗氧之后，线粒体的颜色逐渐 消失了，从而提示线粒体具有氧化还原反应的作用。 • 又经过几十年的研究, 逐步证明了线粒体具有Krebs循 环、电子传递、氧化磷酸化的作用,从而证明了线粒 体是真核生物进行能量转换的主要部位。
特殊的主动运输系统，完成下列运输作用:
①糖酵解产生的NADH必须进入电子传递链参与有氧氧化； ②线粒体产生的代谢物质如草酰辅酶A和乙酰辅酶A必须运 输到细胞质中，它们分别是细胞质中葡萄糖和脂肪酸的 前体物质；
③线粒体产生的ATP必须进入到胞质溶胶，以便供给细胞
反应所需的能量，同时，ATP水解形成的ADP和Pi又要 被运入线粒体作为氧化磷酸化的底物。
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细胞生物学
线粒体(Mitochondria)
模式图
电镜下观察
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细胞生物学
线粒体的形态和分布
• 大小与形状：直径一般在0.5-1.0m，形状多种 多样， 一般呈线状，也有粒状或短线状。 • 数量：在不同类型的细胞中线粒体的数目相差 很大， 但在同一类型的细胞中数目相对稳定。
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导向序列与信号序列
导向序列
• 将游离核糖体上合成的蛋白质的N-端信号称为导向信号 (targeting signal)，或导向序列(targeting sequence)， 由于这一段序列是氨基酸组成的肽，所以又称为转运肽 (transit peptide)，或导肽(leading peptide)。
表7-3 细胞质中合成的某些线粒体蛋白质
长江大学生命科学学院
细胞生物学
翻译后转运与蛋白质寻靶(protein targeting)
• 游离核糖体上合成的蛋 白质释放到胞质溶胶后 被运送到不同的部位， 即先合成，后运输。由 于在游离核糖体上合成 的蛋白质在合成释放之 后需要自己寻找目的地， 因此又称为蛋白质寻靶。 长江大学生命科学学院
细胞生物学
共翻译转运与蛋白质分选(protein sorting)
• 膜结合核糖体上合成的蛋 白质通过定位信号，一边 翻译，一边进入内质网， 由于这种转运定位是在蛋 白质翻译的同时进行的， 故称为共翻译转运。在膜 结合核糖体上合成的蛋白 质通过信号肽，经过连续 的膜系统转运分选才能到 达最终的目的地，这一过 程又称为蛋白质分选。
长江大学生命科学学院
细胞生物学
线粒体转运肽（前导肽）的一般特性
• 需要受体 • 从接触点进入
• 蛋白质要解折叠
• 需要能量
• 需要转运肽酶
• 需要分子伴侣的帮助
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细胞生物学
线粒体蛋白转运
• 线粒体有四个组成部分,其中有两层膜,所以由细胞 质核糖体合成的蛋白质转运到线粒体基质必须穿过 两层膜障碍。