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第三章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
3.1概述
3.1.1定义
几个概念的区分：细胞质膜、内膜系统、生物膜；细胞质、原生质、细胞溶胶、原生质体。

（1）细胞质膜：包围在细胞表面的细胞膜。

内膜系统：细胞内部的封闭膜结构统称为内膜系统，如内质网、高尔基
体等。

生物膜：包括细胞质膜及膜系统。

（2）细胞质：细胞膜内，不包括细胞核的细胞部分。

原生质：细胞质加上细胞核，即细胞膜内的所有部分。

胞质溶胶：细胞匀浆经超速离心除去所有细胞器和颗粒后的上清液部
分，即不包括细胞器的细胞质部分。

原生质体：细胞膜加上原生质。

3.1.2质膜功能
（1）屏障作用，保护细胞，并维持膜空间环境的相对稳定性。

（3）参与细胞的识别、粘附，在细胞的迁移分化，细胞器、生物活性物质的功能定位等过程中发挥重要的作用。

（2）参与膜结构与外界环境之间物质、能量、信息的交流。

3.2膜结构的研究材料——红细胞
3.2.1红细胞作为研究材料的特点
（1）红细胞数量大，取材容易，价格便宜。

（2）红细胞的结构简单，成熟细胞内没有膜相细胞器，只有细胞质膜。

（2）红细胞质膜具有很大的变形性、柔韧性、可塑性。

3.2.2红细胞的膜结构
3.2.2.1红细胞研究
红细胞的相关研究证明了细胞膜是包括脂的双层结构。

3.2.2.2红细胞结构
（1）红细胞的膜骨架
结构组成：由膜蛋白和细胞骨架，以及其它相关蛋白组成的网架结构。

功能：维持红细胞的形状，协助质膜完成多种生理功能。

（2）红细胞膜蛋白的组成
主要由三种蛋白：带3蛋白、血影蛋白、血型糖蛋白。

带3蛋白：二聚体的糖蛋白，多次穿膜蛋白。

Cl-交换通道。

血影蛋白：膜下纤维状蛋白，两个亚基反向平行排列，螺旋状，形成异二聚
体，两个异二聚体头头连接形成四聚体。

膜骨架组织者，参与带3蛋白与细胞骨架的连接。

血型糖蛋白：单次穿膜，细胞外结构结合糖链，富含唾液酸。

多种类型，决定血型；唾液酸富含负电荷，可以防止红细胞在
循环过程中经过狭小的血管时相互聚集沉积在血管中。

其它：肌动蛋白，细胞骨架成分，多个血影蛋白结合位点。

锚定蛋白，连接肌动蛋白与带3蛋白。

带4.1蛋白；内收蛋白。

3.2.2.3脂质体
红细胞放在低渗溶液后制成的封闭膜结构。

功能：（1）研究膜蛋白的功能。

（2）制作打靶药物。

3.3细胞质膜
3.3.1细胞质膜的物质基础
3.3.1.1脂质
（1）组成：
包括三大类：磷脂、鞘脂、胆固醇。

磷脂：①结构
分子极性头端：各种磷脂酰碱基。

分子疏水尾端：两条链烃，14-24个偶数碳原子，有一条常有一个
或几个双键。

②功能
构成细胞膜的基本成分；链烃的长度和不饱和度的不同可以影响磷脂
的相互位置，进而影响膜的流动性。

鞘脂：鞘氨醇的衍生物。

胆固醇：①结构
羟基团组成的极性头部、非极性的类固醇环结构、非极性的链烃尾
部。

动物中含量较高，植物中不存在。

酵母中为麦角固醇。

②功能
调节膜的流动性、加强膜的稳定性。

（2）膜脂的功能
①膜基本骨架。

②膜蛋白的溶剂。

③为某些膜蛋白维持构象，表现活性提供环境。

3.3.1.2膜蛋白
（1）组成
按其位置分为三类：整合蛋白（穿膜蛋白）、膜旁蛋白、脂锚定蛋白。

穿膜蛋白：一般以α螺旋穿膜；细菌孔蛋白以β折叠片穿膜。

膜旁蛋白：位于膜内外表面，以非共价键与膜上脂类连接。

脂锚定蛋白：与膜脂以共价键连接。

分为三类：在胞质内侧，以Cys（酰基化），Gly（异戊二烯化）
连接；在胞质外侧，通过短的寡糖与GP相连。

（2）功能
Transport;Catalyze;Conjuction;Receptor
（3）膜蛋白的研究方法
①膜蛋白的分离：去垢剂。

②膜蛋白的位置测定：非通透性的试剂对蛋白质进行标记或修饰实验进行测
定。

③膜蛋白的功能研究：构建脂质体。

3.3.1.3膜糖
（1）组成
存在方式：大部分与膜蛋白共价形成糖蛋白，小部分与脂质共价形成糖脂。

与蛋白质的连接方式有两种：N-连接（天冬酰胺，内质网合成），O-连接
（丝氨酸、苏氨酸，高尔基体合成）。

（2）功能
接触抑制；信号转导；蛋白质分选；细胞保护。

3.3.2膜的分子结构
3.3.2.1结构模型
流动镶嵌模型
3.3.2.2膜不对称性
（1）表现：膜脂、膜蛋白、膜糖的不对称性。

包括分布，种类等的不对称。

（2）功能：保证了生命活动的方向性。

（3）实验证明：冷冻断裂法；放射性标记法（膜蛋白位置的测定）；脂酶处
理法（外翻脂质体）。

3.3.2.3膜的流动性
（1）表现：膜脂的流动性：侧向扩散；旋转；翻转（翻转酶）。

膜蛋白的流动性：膜蛋白一般不移动，除非行使功能，以保持构
象的稳定；一些膜蛋白可以随机移动；一些膜
蛋白直接移动到细胞的另一处；移动距离小。

（2）影响因素：脂肪酸链：疏水尾小，流动快；不饱和键多，流动快。

胆固醇：相变温度以上，限制膜流动性；相变温度以下，增
加膜的流动性
温度：温度高，流动性大。

（3）实验证明：人鼠细胞融合实验；淋巴细胞的成斑和成帽反应；荧光漂白
恢复；电子自旋共振谱技术。

3.4膜的功能——物质运输
3.4.1膜运输的形式与特点
根据运输时对ATP的需求，膜运输形式分为两大类：主动运输和被动运输。

3.4.1.1被动运输
根据运输时是否需要载体分为：扩散与促进扩散。

（1）扩散
定义：非电解质在电化学梯度作用下，直接通过膜。

影响因素：脂溶性，分子大小，带电性。

气体分子、小的不带电极性分子、脂溶性分子易通过；大的不
带电的极性分子和各种带电的极性分子难通过。

（2）促进扩散
定义：难通过的必需物质在易化载体的帮助下通过膜。

电化学梯度下，通过易化载体的构象变化。

易化载体包括：载体蛋白及通道蛋白。

特点：速度快，速度与溶质浓度成正比；饱和性；特异性；可被特异抑制剂抑制。

离子载体：大多数是细菌产生的抗生素，能够极大提高膜对某些离子的通透性。

包括通道形成离子载体（短杆菌肽）、离子运载离子载体（缬
氨霉素）。

水通道。

3.4.1.2主动运输
（1）概念：膜运输蛋白在代谢能偶联下，逆浓度梯度运输底物，具有选择性，饱和性。

能量来源：ATP，光能，电子流，物质浓度梯度。

（2）分类：初级主动运输，次级主动运输。

（3）主动运输泵
F型泵：需要ATP供能，不需磷酸化。

细菌质膜，线粒体、叶绿体膜上，ATPase。

P型泵：需要ATP供能，同时需要磷酸化。

V型泵：需要ATP供能，不需磷酸化，位于小泡膜上。

ABC型泵，ABC转运蛋白。

（4）意义
建立，维持细胞、细胞器内外环境的物质浓度，以使细胞维持正常生理功能。

3.4.2细菌中的主动运输
（1）基团转移（磷酸化运输）
通过对被转运到细胞内的分子进行共价修饰，使其在细胞中始终维持“较低”的浓度，从而促进运输。

（2）细菌视紫红质质子泵
光能驱动视紫红质构象改变，直接泵出质子，建立质子梯度。

（3）ABC超家族转运蛋白
周质空间由底物特异性受体，捕捉底物，再迁移到膜上。

结构图：
主动运细菌中的细菌视紫红ABC 细胞与环境膜功能
物质运输
相互作用信号传导
种类
被动运输
主动运输
扩散
促进扩散
种类
构成
代谢能
输泵初级主动运输
次级主动运输主动运输
基团转移质质子泵超家族转运蛋白。

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细胞生物学习题1答案题库

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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(第三版)复习课后题答案总结

细胞生物学(第三版)复习课后题答案总结

第一章大题（细胞基本知识）1、试论述当前细胞生物学研究最集中的领域。

答：当前细胞生物学研究主要集中在以下四个领域：⑴细胞信号转导；⑵细胞增殖调控；⑶细胞衰老、凋亡及其调控；⑷基因组与后基因组学研究。

人类亟待通过以上四个方面的研究，阐明当今主要威胁人类的四大疾病：癌症、心血管疾病、艾滋病和肝炎等传染病的发病机制，并采取有效措施达到治疗的目的。

2、细胞生物学的概念和研究内容答：概念：细胞生物学是以细胞为研究对象, 从细胞的整体水平、亚显微水平、分子水平等三个层次，以动态的观点, 研究细胞和细胞器的结构和功能、细胞的生活史和各种生命活动规律的学科。

细胞生物学是现代生命科学的前沿分支学科之一，主要是从细胞的不同结构层次来研究细胞的生命活动的基本规律。

从生命结构层次看，细胞生物学位于分子生物学与发育生物学之间，同它们相互衔接，互相渗透。

研究内容：细胞生物学的主要研究内容主要包括两个大方面：细胞结构与功能、细胞重要生命活动。

涵盖九个方面的内容：⑴细胞核、染色体以及基因表达的研究；⑵生物膜与细胞器的研究；⑶细胞骨架体系的研究；⑷细胞增殖及其调控；⑸细胞分化及其调控；⑹细胞的衰老与凋亡；⑺细胞的起源与进化；⑻细胞工程；⑼细胞信号转导。

3、细胞的基本共性答：所有的细胞都有相似的化学组成；脂-蛋白体系的生物膜；DNA-RNA的遗传装置；蛋白质合成的机器—核糖体；一分为二的分裂方式。

4、细胞生存所需的最基本的细胞结构和功能。

答：细胞的生存必须具备细胞膜、核糖体、一套完整的遗传信息物质和结构。

功能：①细胞膜为细胞生命活动提供了相对稳定的环境；为DNA、RNA、蛋白质的复制、转录翻译提供了结合位点，使代谢反映高效而有序的进行；又为代谢底物的输入与代谢产物的排除提供了选择性物质运输的通道，其中伴随能量的传递。

②细胞核是遗传信息储存和表达的重要场所和指挥部，细胞的分裂、生长、分化、增值等一切生命活动均受细胞核遗传信息的指导调控。

细胞膜与物质跨膜运输

细胞膜与物质跨膜运输


2、胆固醇
双性分子。只存在于真核细胞 膜上，含量一般不超过膜脂的 1/3，植物细胞膜中含量较少。 功能是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。
非极性尾部 固醇环结构 极性头部
在缺少胆固醇培养基中，不能合 成胆固醇的突变细胞株很快发生 自溶。
2、糖脂
糖脂也是两性分子，结构与磷
小鼠细胞
膜蛋白 (抗原）
人细胞
异核细胞 小鼠膜蛋白抗体 + 荧光素
小鼠膜蛋白抗体 +小 鼠膜蛋白（抗原）
人膜蛋白抗体 + 罗丹明
人膜蛋白抗体+人膜 蛋白（抗原） 孵育（37℃，40分钟）
光致漂白荧光恢复法（FRAP）
Fluorescence recovery after photobleaching
0.23 0.7 1.5 1.5-4 3.2
一、细胞膜的化学组成
红细胞血影(细胞膜最佳研究材料)
成熟的红细胞没有细胞器； 质膜是红细胞唯一的膜结构； 红细胞质膜易于提纯和分离。
是将分离的红细胞放入低渗溶液 中，水渗入到红细胞内部，红细 胞膨胀、破裂，从而释放出血红 蛋白，当红细胞的内容物渗漏之 后、质膜可以重新封闭起来称为 红细胞血影。
质网膜、高尔基复合体膜、溶酶 体膜、核膜等，称为细胞内膜。 除线粒体膜以外的内膜结构共同 构成真核细胞的内膜系统。
生物膜
生物膜(biomembrane)
细胞膜和细胞内膜的总称。
生物膜
细胞膜 细胞内膜: ……
细胞膜 细胞质
任何生物膜在电镜下都呈现“暗—明—暗”
三层结构，故将这三层结构称为单位膜。
生物膜
1.脂双层为液晶态二维流体 生理条件下，膜脂分子既有固体分子排列 的有序性，又具有液体的流动性，是居于 晶态和液态之间的液晶态。 温度的改变使膜可以在液晶态和晶态之间 转换，这种膜脂状态的改变称为相变。发 生相变的临界温度称为膜的相变温度。 液晶态的膜处于流动状态，与运动状态的 膜蛋白协同完成膜的各项功能活动。
第三章细胞质膜与跨膜运输考研细胞生物学辅导讲义

第三章细胞质膜与跨膜运输考研细胞生物学辅导讲义

第三章细胞质膜与跨膜运输考研细胞⽣物学辅导讲义⼀、概述1.细胞膜的功能（1）界膜和区室化（2）调节物质的运输（3）信号的检测和转导（4）细胞间的相互作⽤（识别、粘连、连接）（5）能量转换（6）功能区室化（这⼀点教科书上⾯有提到）红细胞膜结构的研究关于膜的化学组成和早期研究脂单层脂双层真题再现：03年计算题红细胞膜经S D S-聚丙烯酰胺凝胶电泳分析，⾎影成分主要有：1.⾎影蛋⽩：由结构相似的α链、β链组成异⼆聚体，两个⼆聚体头与头相接连形成四聚体。

2.锚蛋⽩（a n k y r i n）：与⾎影蛋⽩和带3蛋⽩的胞质部相连，将⾎影蛋⽩⽹络连接到质膜上。

3.带三蛋⽩：阴离⼦载体，通过交换C l－，使H C O3－进⼊红细胞。

为⼆聚体，每个单体跨膜12次。

4.⾎型糖蛋⽩：单次跨膜糖蛋⽩，功能尚不明确，与M N⾎型有关，与带4.1蛋⽩相连。

5.。

⼆、质膜的化学组成1、膜脂1.1膜脂的主要类型磷脂、糖脂、胆固醇学习重点1.细胞膜的个组成成分及细胞膜的结构特点．２.重点掌握不对称性的表现、不对称性的意义和研究⽅法。

在膜的流动性⽅⾯,重点是流动性的表现形式、膜流动性的⽣理意义、膜流动性的研究⽅法、影响流动性的因素等３.物质跨膜运输的⼏种⽅式及其之间的不同本章考题：03（3个，2个⼤题16分），04（5个，1个简答，⼀个实验设计，15分），5（2个⼩题1个简答8分⽩的来源与形成综合问答题10分）06（1个病理⽅⾯1个简答5分）07（2个）08（3个）。

07，08都有⼤题涉及。

第三章细胞质膜与跨膜运输3.2膜蛋⽩的功能功能蛋⽩运输蛋⽩⽰例Na＋泵作⽤⽅式主动将Na+泵出细胞，K+泵⼊细胞连接蛋⽩整合素将细胞内肌动蛋⽩与细胞外基质蛋⽩相连受体蛋⽩⾎⼩板⽣长因⼦(PDGF)受体同细胞外的PDGF结合、在细胞质内产⽣信号，引起细胞的⽣长与分裂酶腺苷酸环化酶在细胞外信号作⽤下，导致细胞内cAMP产⽣3、膜蛋⽩３.１膜蛋⽩的种类：◆外在(外周)膜蛋⽩(e x t r i n s i c/p e r i p h e r a lm e m b r a n e p r o t e i n s)；◆内在（整合）膜蛋⽩(i n t r i n s i c/i n t e g r a lm e m b r a n e p r o t e i n s)。