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1、,第6章 生物膜与物质运输, 生物膜的化学组成,v生物膜的结构特点, 物质的跨膜运输,本章主要内容：,生物膜（Bio-membrane）是指细胞的膜系统。 原核生物只有质膜，而真核生物除了质膜，还 有细胞器的膜，如核膜、线粒体膜、内质网膜 等。,几乎所有的生理活动都与生物膜相关，例如物 质运输、能量转换、信息传递、细胞的分裂、 运动、相互识别和通讯，以至肿瘤的发生等。,一个动物的上皮细胞及其膜系统,1.生物膜的化学组成,所有生物膜几乎都是由蛋白质和脂类两大物质组成，尚含 有少量糖、金属离子和水。,1.1 膜脂（lipid）,磷脂分子（甘油磷脂、鞘磷脂） 糖脂（神经节甘脂） 胆固醇,甘油磷脂（g
2、lycerophospholipid ）,鞘磷脂（sphingophospholipid ）,膜脂分子的特点和结构,双亲性,微团,双分子层,脂质体,膜的基本结构脂质双层（L ip id b ila y e r）,1.生物膜的化学组成,1.2,膜蛋白,膜蛋白具有重要的生物功能，是生物膜实施功能的基本场所。 可以分为外周蛋白和内在蛋白。 外周蛋白（ p e rip h e ra lp ro te in） 分布于双层脂膜的外表层。 与膜的结合比较疏松，容易从膜上分离出来。 外周蛋白比较亲水，能溶解于水。 内在蛋白（in te g ra lp ro te in） 蛋白的部分或全部嵌在双层脂膜的疏水层中
3、。 不容易从膜中分离出来。 主要以-螺旋形式存在。,生物膜的结构,跨膜蛋白,内在蛋白,1.生物膜的化学组成,1 .3 膜糖 生物膜中的糖类化合物在信息 传递和相互识别方面具有 重要 作用。,糖蛋白上的 寡糖链总是 指向细胞的 外面,2.生物膜的结构特点,2.1,生物膜的运动,膜脂分子：分子摆动、旋转异构运动、侧向运动、跨膜翻转等。 膜蛋白：扩散运动 、旋转运动。,2.生物膜的结构特点,2 .2 膜的相变温度及其影响因素,相变温度（Tc)是膜脂物理状态互相转变的临界温,度。高于相变温度时，膜呈流动的液态，低于相变温度 时，膜呈凝固的胶态。,相变温度受膜脂中脂肪酸的组成影响。烃链短的脂 肪酸和不饱
4、和脂肪酸的含量较高时，膜脂的相变温度较 低，膜呈现较好的流动性。胆固醇参与膜脂流动性的调 节。,2.生物膜的结构特点,2.3 流动镶嵌模型（ Mosaic fluid model）,脂质双层是膜的基本结构。膜脂分子在不断运动中， 在生理条件下，呈流动的液晶态。,细胞质膜上的蛋白质有的结合于膜的表面，有的镶嵌 在膜内，它们与膜脂分子之间存在相互作用。,膜的各种成分在脂双层上的分布是不对称的，膜上的 糖基总是暴露在质膜的外表面上。,3.物质的过膜转运,3.1 物质运输的功能,生理意义：维持细胞的容积、形态、渗透压、电,解质的浓度，为细胞的生理活动提供适宜的环境；,从环境摄取营养物质，向环境排出代谢
5、废物。,3.物质的过膜转运,3.1.1 小分子物质和离子的过膜转运, 简单扩散（ sim p le d iffu sio n ),顺浓度梯度、不需要能量 、不需要转运载体, 促进扩散（ fa c ilita te d d iffu s io n ）,由高浓度向低浓度、不需要能量 需通道蛋白或载体蛋白介导, 主动转运（ a ctive tra n sp o rt),逆浓度梯度 消耗能量 转运载体,简单扩散,促进扩散,主动运输,3.物质的过膜转运 3 .1 .1 小分子物质和离子的过膜转运 浓 度 梯 度,简单扩散顺浓度梯度 注意电荷、极性与大小的影响,促进扩散顺浓度梯度 注意 需要载体或通道协助
6、,通道,载体,主动运输 以钠钾泵（Na+ K+ ATPase）为例,主动运输,以钠钾泵，又称Na+ K+ ATPase,为例。,它是广泛存在于动物细胞膜上的 离子运载体，为蛋白二聚体。其功 能是保持细胞内高钾低钠，细胞外 高钠低钾的浓度梯度，转运过程消 耗ATP。,钠钾泵有两种构型：,EI型：亲钠排钾，脱磷酸的形式 EII型：亲钾排钠，磷酸化的形式 两种构型发生一次互变，转运出3个 Na+ ，输入2个K+ ，消耗一分子 ATP。,3.物质的过膜转运,3.1.2 大分子物质的过膜转运,胞吞与胞吐,受体介导的内吞作用,免疫球蛋白,低密度脂蛋白（LDL） 分泌蛋白的胞内转运,信号肽学说（signal peptide hypothesis）,内吞泡形成的电镜照片,LDL通过受体介导实现细胞内吞,H2,H H H,OH H,OH,H,CH2OH O O C H OH H H,HN C R CH,O,12,OH C C C CH2CH2 CH3 (神经鞘氨醇),半乳糖脑苷脂,糖脂也是构成双层脂膜的结构物质。 主要分布在细胞膜外侧的单分子层中。 动物细胞膜所含的糖脂主要是脑苷脂。,胆固醇的分子结构,信号肽假说（ Si,g,n,a,l,p,信号肽受体蛋白,信号肽,核糖体 新生肽链,信号肽酶,SRP受体,内质网腔,胞液,合成的蛋白质,
