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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（glycerophospholipid）鞘磷脂（
2、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。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
3、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
4、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 il
5、ita 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浓度度梯梯度度简单扩散简单扩散顺浓度梯顺浓度梯度度注意电荷、极性与大小的影响注意电荷、极性与大小的影响促进扩散促进扩散顺浓度梯度顺浓度梯度注意注意 需要载体或通道协助需要载体或通道协助通道通道载体载体主动运输主动运输 以钠钾泵（以钠钾泵（Na+K+ATPase）为例）为例主动运输主动运输以钠钾泵，又称以钠钾泵，又称Na+K+ATPase为
6、例。为例。它是广泛存在于动物细胞膜上的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，转运过程消高钠低钾的浓度梯度，转运过程消耗耗ATP。钠钾泵有两种构型：钠钾泵有两种构型：EI型型：亲钠排钾，脱磷酸的形式：亲钠排钾，脱磷酸的形式EII型：亲钾排钠，磷酸化的形式型：亲钾排钠，磷酸化的形式两两种构型发生一次互变，转运出种构型发生一次互变，转运出3个个Na+，输入，输入2个个K+，消耗一分子，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
7、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内吞泡形成的电镜照片LDL通过受体介导实现细胞内吞通过受体介导实现细胞内吞H2H H HOHHOHHCH2OHO O CHOH HHHN C RCHO12OHC 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 gnalp信号肽受体蛋白信号肽受体蛋白信号肽信号肽核糖体核糖体新生肽链新生肽链信号肽酶信号肽酶SRP受体受体内质网腔内质网腔胞液胞液合成的蛋白质合成的蛋白质