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1、第二节第二节 生物膜的功能生物膜的功能v 物质运输物质运输v 能量转换能量转换v 信息传递信息传递一、一、物物 质质 运运 输输v 离子、小分子物质的运输（穿膜运输）离子、小分子物质的运输（穿膜运输）v 被动运输被动运输、主动运输主动运输v 生物大分子的跨膜运输（膜泡运输）生物大分子的跨膜运输（膜泡运输）v 生物膜是具有选择通透性的屏障，细胞能主动地生物膜是具有选择通透性的屏障，细胞能主动地从环境中摄取所需要的营养物质，同时排出代谢产从环境中摄取所需要的营养物质，同时排出代谢产物和废物，使细胞维持动态的恒定，这对于维持细物和废物，使细胞维持动态的恒定，这对于维持细胞的生命活动极为重要。胞的生命
2、活动极为重要。n简单扩散简单扩散 物质从高浓度到低浓度的单纯的扩散作用，不需借助载物质从高浓度到低浓度的单纯的扩散作用，不需借助载体，不消耗能量。只有小分子量的不带电或疏水分子体，不消耗能量。只有小分子量的不带电或疏水分子（H2OH2O、O2O2、CO2CO2、尿素、乙醇）以此方式过膜。尿素、乙醇）以此方式过膜。协助扩散协助扩散 物质从高浓度到低浓度（顺浓度梯度），需借助载体物质从高浓度到低浓度（顺浓度梯度），需借助载体蛋白的物质运输。包括亲水性分子如糖、氨基酸等的运输。蛋白的物质运输。包括亲水性分子如糖、氨基酸等的运输。指指指指物质物质物质物质顺顺顺顺浓度浓度浓度浓度梯度梯度梯度梯度，不需要
3、消耗代谢能的穿膜，不需要消耗代谢能的穿膜，不需要消耗代谢能的穿膜，不需要消耗代谢能的穿膜运输。运输。运输。运输。1、被动运输、被动运输 离子、小分子物质的运输（穿膜运输）离子、小分子物质的运输（穿膜运输）简单扩散与协助扩散的区别简单扩散与协助扩散的区别n协助扩散需和膜上的专一性的膜运输蛋白发生协助扩散需和膜上的专一性的膜运输蛋白发生可逆结合，在它们帮助下扩散过膜。可逆结合，在它们帮助下扩散过膜。n与简单扩散相比，协助扩散有明显的饱和效应，与简单扩散相比，协助扩散有明显的饱和效应，即当被运输物质浓度不断升高时，速度出现一即当被运输物质浓度不断升高时，速度出现一个极限值，这是由于载体蛋白的数量限制
4、造成个极限值，这是由于载体蛋白的数量限制造成的。的。红细胞依靠葡萄糖转红细胞依靠葡萄糖转运蛋白吸收葡萄糖运蛋白吸收葡萄糖n红细胞葡萄糖转运蛋白是相对分子量红细胞葡萄糖转运蛋白是相对分子量4545kDkD的内在膜蛋的内在膜蛋白，以白，以-螺旋跨膜螺旋跨膜1212次，形成一个中间圆孔，葡萄糖次，形成一个中间圆孔，葡萄糖借助此蛋白的构象变化穿越这个圆孔。借助此蛋白的构象变化穿越这个圆孔。胞外胞外胞内胞内葡萄糖葡萄糖葡萄糖转运蛋白葡萄糖转运蛋白葡萄糖结合葡萄糖结合转运蛋白发转运蛋白发生构象变化生构象变化 葡萄糖扩散葡萄糖扩散到胞质溶胶到胞质溶胶转运蛋白转运蛋白构象恢复构象恢复质膜质膜v葡萄糖在细胞内被
5、己糖激酶磷酸化为葡萄糖在细胞内被己糖激酶磷酸化为6-6-磷酸葡萄磷酸葡萄糖，糖，6-6-磷酸葡萄糖不是葡萄糖转运蛋白的底物。磷酸葡萄糖不是葡萄糖转运蛋白的底物。协助扩散协助扩散 v物质物质逆浓度梯度逆浓度梯度的穿膜运输，需消耗代谢能，的穿膜运输，需消耗代谢能，并需专一性的载体蛋白。并需专一性的载体蛋白。（1 1）ATPATP驱动的主动运输驱动的主动运输vNaNa+、K K+的跨膜运输的跨膜运输 通过膜上的专一的载体通过膜上的专一的载体NaNa+、K K+-泵泵被运输被运输,NaNa+、K K+-泵又称泵又称NaNa+、K K+-ATP-ATP酶酶，它通过水解它通过水解ATPATP提供的能量主动
6、向外运输提供的能量主动向外运输NaNa+，向内运输向内运输K K+，每水解每水解1 1分子分子ATPATP向膜外向膜外泵出泵出3 3个个NaNa+，向膜内泵入向膜内泵入2 2个个K K+。高K+低Na+高Na+低K+2.主动运输主动运输质膜质膜胞外胞外胞内胞内2K+3Na+NaNa+、K K+-泵泵NaNa+、K K+-泵由泵由、两个亚基两个亚基组成，组成，其中其中亚基跨膜，上亚基跨膜，上有有NaNa+、K K+、ATPATP及乌本苷结合及乌本苷结合位点。位点。NaNa+、K K+-泵的作用机制，人们泵的作用机制，人们普遍接受的是构象变化假说普遍接受的是构象变化假说 亚基亚基亚基亚基内外细胞外
7、细胞质Na+Na+PPNa+K+PK+K+1 12 23 34 45 56 6ATPADPNaNa+、MgMg2+2+K K+P膜外膜外Na Na+高，内高，内Na Na+低，本身有从外到内的趋势，贮存了低，本身有从外到内的趋势，贮存了能量。能量。Na Na+顺浓度梯度流向膜内，葡萄糖利用顺浓度梯度流向膜内，葡萄糖利用Na Na+梯度提供的能梯度提供的能量，通过专一的运送载体，伴随量，通过专一的运送载体，伴随Na Na+一起进入细胞。一起进入细胞。再由再由 Na Na+、K K+-泵将泵将Na Na+泵出以保持膜两侧的泵出以保持膜两侧的Na Na+梯度。梯度。不靠不靠ATPATP水解放能推动，
8、靠离子或水解放能推动，靠离子或H H+梯度形式贮存的能梯度形式贮存的能量。量。在动物中，形成这种梯度的离子通常是在动物中，形成这种梯度的离子通常是Na Na+,+,如葡萄糖如葡萄糖被转运到小肠上皮细胞：被转运到小肠上皮细胞：外高Na+内低Na+在细菌中，很多情况下是由质子梯度推动在细菌中，很多情况下是由质子梯度推动（2 2）离子梯度驱动的主动运输）离子梯度驱动的主动运输葡萄糖葡萄糖质膜质膜n质膜对大分子化合物或颗粒不能通透，质膜对大分子化合物或颗粒不能通透，他们在细胞内运转时都由膜包围，形成他们在细胞内运转时都由膜包围，形成细胞质小泡，故称细胞质小泡，故称膜泡运输膜泡运输。1.1.胞吐胞吐 2
9、.2.胞吞胞吞 生物大分子的跨膜运输（膜泡运输）生物大分子的跨膜运输（膜泡运输）1.1.胞吐胞吐有些物质在细胞内被囊泡裹入形成分泌泡，逐有些物质在细胞内被囊泡裹入形成分泌泡，逐渐移至细胞表面，最后与质膜接触、融合并向渐移至细胞表面，最后与质膜接触、融合并向外排除，如胰岛素的分泌。外排除，如胰岛素的分泌。质膜细胞质2.2.胞吞胞吞细胞从外界摄入的大分子或颗粒，逐渐被质膜细胞从外界摄入的大分子或颗粒，逐渐被质膜的一小部分包围而内陷，随后从质膜上脱落下的一小部分包围而内陷，随后从质膜上脱落下来形成含有摄入物质的细胞内囊泡的过程。来形成含有摄入物质的细胞内囊泡的过程。v吞噬作用吞噬作用v胞饮作用胞饮作
10、用v受体介导的内吞作用受体介导的内吞作用v吞噬作用：凡以大的囊泡形式内吞较大的固体颗粒、吞噬作用：凡以大的囊泡形式内吞较大的固体颗粒、直径达几微米的复合物、微生物及细胞碎片等的过程。直径达几微米的复合物、微生物及细胞碎片等的过程。如高等动物的免疫系统的巨噬细胞内吞内侵的细菌。如高等动物的免疫系统的巨噬细胞内吞内侵的细菌。v胞饮作用：以小的囊泡形式将细胞周围的微滴状液体胞饮作用：以小的囊泡形式将细胞周围的微滴状液体（直径（直径1微米）吞入细胞内的过程。微米）吞入细胞内的过程。v受体介导的内吞作用：内吞物（配体，是蛋白质或小受体介导的内吞作用：内吞物（配体，是蛋白质或小分子）与细胞表面的专一受体结
11、合，并随即引发细胞膜分子）与细胞表面的专一受体结合，并随即引发细胞膜的内陷，形成的囊泡将配体裹入并输入细胞内的过程。的内陷，形成的囊泡将配体裹入并输入细胞内的过程。胞吞胞吞一一 物物 质质 运运 输输 离子、小分子物质的运输（穿膜运输）离子、小分子物质的运输（穿膜运输）v被动运输被动运输v主动运输主动运输 生物大分子的跨膜运输（膜泡运输）生物大分子的跨膜运输（膜泡运输）v胞吐胞吐v胞吞胞吞小 结二、二、能量转换能量转换n光合作用：光能光合作用：光能 化学能化学能n氧化磷酸化：化学能氧化磷酸化：化学能 生物能生物能v叶绿体类囊体膜叶绿体类囊体膜v线粒体内膜（真核）；质膜（原核）线粒体内膜（真核）
12、；质膜（原核）三、信息传递信息传递n细胞质膜上存在有多种专一受体，以接受激素等胞间细胞质膜上存在有多种专一受体，以接受激素等胞间化学信号的作用信息。这些胞间信号称为第一信使。化学信号的作用信息。这些胞间信号称为第一信使。n第一信使与膜上的特定受体结合，引起受体蛋白构象第一信使与膜上的特定受体结合，引起受体蛋白构象变化，继而引起膜上变化，继而引起膜上G蛋白的激活并产生第二信使（胞蛋白的激活并产生第二信使（胞内信使）内信使）cAMP、三磷酸肌醇（三磷酸肌醇（IP3）、）、二酰甘油二酰甘油（DG）和和Ca2+。进而引起细胞内一系列反应。进而引起细胞内一系列反应。环环境境刺刺激激激激素素受体受体G-G-蛋白蛋白效应器效应器cAMPIP3DGCa2+生理反应生理反应CaM蛋白激酶蛋白激酶