一、细胞膜的结构概述
液态镶嵌模型(fluid mosaicmodel):膜是以液态的脂质双分子层为基架,其间镶嵌着许多具有不同结构和功能的蛋白质。
(一)脂质双分子层
磷脂70%,胆固醇30%,磷脂和胆固醇分子的双嗜性是构成脂质双分子层的关键。
特点:熔点低,液态,流动性。
(二)细胞膜的蛋白
1、膜蛋白的分类:
(1)根据膜蛋白的功能分:酶蛋白、转运蛋白、受体蛋白等。
(2)根据膜蛋白在膜上存在的形式分:表面蛋白、整合蛋白。
2、膜蛋白的功能:
① 转运物质(载体、通道、离子泵);
② 传递信息(受体、酶)。
(三)细胞膜的糖类
寡糖和多糖链以共价键的形式与膜蛋白或膜脂质结合成糖蛋白或糖脂,存在于细胞膜的外侧。
二、物质的跨膜转运
(一)单纯扩散(simple diffusion)
脂溶性物质:CO2、O2、N2、乙醇、尿素等。
影响因素:浓度差、通透性(permeability)。
(二)膜蛋白介导的跨膜转运
包括被动转运(passive transport)和主动转运(activetransport)。
被动转运是顺浓度梯度或电位梯度(合称电-化学梯度)的跨膜转运,不直接消耗生物能。经载体易化扩散和经通道易化扩散属于被动转运。
主动转运是通过膜的某种耗能过程,将物质分子或离子作逆电-化学梯度的转运。分为原发性主动转运(primary active transport)和继发性主动转运(secondary active transport)。
1、经载体易化扩散(facilitated diffusion via carrier)
特征:(1)顺浓度梯度;(2)有饱和现象;(3)有较高的结构特异性;(4)有竞争性抑制现象。
2、经通道易化扩散(facilitated diffusion via ion channel)
是指Na+、K+、Cl-、Ca2+等带电离子,借助通道蛋白的介导,顺电-化学梯度进行的跨膜扩散。
中介着一过程的膜蛋白称为离子通道(ion channel)。
离子通道的活动表现出离子选择性(ionic selectivity),即每种通道都对一种或几种离子有较高的通透能力。据此,可将通道分为钠通道、钙通道、钾通道、氯通道等,但特异性不高。
经通道易化扩散的动力:电-化学梯度;
经通道易化扩散的条件:通道开放。
通道的开放或关闭由细胞内外理化因素调控,根据引起门控过程的因素和门控过程的机制不同,将离子通道分为:
电压门控通道(voltage-gatedchannel);
化学门控通道(hemically-gatedchannel);
机械门控通道(mechanically-gatedchannel)。
经通道易化扩散的生理意义:带电离子进出细胞→细胞膜电位改变→细胞功能改变。————信息交换。
易化扩散的特点:① 顺电-化学差扩散;② 不直接耗能。
影响易化扩散的因素: ① 膜两侧物质浓度差和电位差;
② 膜上载体的数量或通道开放的数量。
3、原发性主动转运
是指细胞直接利用代谢产生的能量将物质(通常是带电离子)作逆电-化学梯度进行跨膜转运的过程。
中介这一过程的膜蛋白称为离子泵(ion pump)。
Na+、K+的主动转运——钠-钾泵(sodium-potassium pump),简称钠泵(sodium pump),也称Na+-K+依赖式ATP酶(Na+-K+-ATPase)。
(1)当细胞内Na+浓度升高或细胞外K+浓度升高时,都可激活钠泵,钠泵活动时,每分解1分子ATP,泵出3 Na+、泵入2 K+→胞内高K+、胞外高Na+。
(2)钠泵活动的意义:
① 细胞内高钾是许多代谢反应的必要条件;
② 细胞内外Na+和K+的浓度差是细胞生物电活动产生的前提条件;
③ 维持正常细胞体积;
④ 维持细胞内pH值的稳定;
⑤ 细胞内外Na+的浓度差是Na+-Ca2+交换的动力,在维持细胞内Ca2+浓度的稳定起重要作用;
⑥ 生电作用;
⑦ 细胞内外Na+的浓度差是其他许多物质继发性主动转运的动力。
4、继发性主动转运
钠泵分解ATP后建立膜两侧Na+的浓度势能差,在Na+内流的同时,实现其他物质逆电-化学梯度的跨膜转运。
实现这一过程的膜蛋白称为转运体(transporter)
同向转运(symport),同向转运体(symporter);
逆向转运(antiport),也称交换(exchange),相应的转运体称为逆向转运体(antiporter),也称交换体(exchanger)。
小肠粘膜和肾小管上皮细胞对葡萄糖、氨基酸的(重)吸收——同向转运;肾小管上皮细胞分泌H+——逆向转运。
(三)出胞(exocytosis)和入胞(endocytosis)
1、出胞:分泌活动、递质释放。由Ca2+内流触发。
2、入胞:大分子物质或物质团块进入细胞的方式。

