生物膜与物质转运.ppt

,第6章 生物膜与物质运输 Biomembranes and cellular transportation,本章主要内容：,生物膜的化学组成 生物膜的性质和结构 物质的跨膜运输,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 磷脂（甘油磷脂、鞘磷脂） 糖脂 胆固醇,以甘油为基础形成的甘油磷脂（glycerophospholipid）,以神经鞘氨醇为基础还可以形成鞘磷脂 （sphingophospholipid）,胆固醇的分子结构,糖脂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。,膜脂分子的特点和结构 双亲性,卵磷脂,亲水的极性的头部,疏水的非极性的尾部,微团,双分子层,脂质体,膜的基本结构脂质双层（Lipid bilayer）,water,water,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场所。可以分为外周蛋白和内在蛋白。它们是受体，酶，抗原，通道和骨架蛋白等。,外周蛋白（peripheral protein） 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（integral protein） 蛋白的部分或全部嵌在双层脂膜的疏水层中。 难溶于水，且不容易从膜中分离出来。 主要以-螺旋形式存在。,跨膜蛋白（transmembrane protein),1.3 膜糖,生物膜中的寡糖链在信息传递和细胞的相互识别方面有重要作用。,糖蛋白上的寡糖链总是指向细胞的外面,生物膜上各种化学组成之间的关系,2. 生物膜的性质与结构特点,2.1 生物膜的运动,膜脂分子：分子摆动、旋转运动、侧向运动、翻转运动等。 膜蛋白：扩散运动 、旋转运动。,2.2 膜的相变温度及其影响因素,相变温度（Tm）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。,2.3 流动镶嵌模型（ Mosaic fluid model）,要点: 生物膜的基本结构是脂质双层,蛋白质或镶嵌在膜上或结合在膜的表面,膜上的寡糖链总是指向膜的胞外一侧。 膜上的成分是运动的,随温度变化,脂质双层呈液晶态或凝胶态.膜的相变温度与膜上脂肪酸烃链的长度和饱和程度有关。 脂质双层的组成成分呈不对称分布。,3. 物质的过膜转运,3.1 物质运输的功能,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,3.2 小分子物质和离子的过膜转运,简单扩散（simple diffusion),顺浓度梯度 不需要供应能量,促进扩散（facilitated diffusion）,顺浓度梯度 不需要供应能量 需要通道蛋白或载体蛋白介导,主动转运（active transport),逆浓度梯度 消耗能量(如ATP) 需要转运载体,简单扩散,促进扩散,主动运输,物质的电化学梯度,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,通道,载体,以钠钾泵，又称Na+ K+ ATP酶（Na+ K+ ATP ase）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。,主动运输,3.3 大分子物质的过膜转运,胞吞与胞吐 受体介导的内吞作用(receptor-mediated endocytosis ) 免疫球蛋白 低密度脂蛋白（LDL，血浆中的胆固醇转运蛋白） 分泌蛋白的胞内转运过程 信号肽学说（signal peptide hypothesis）,受体介导的细胞内吞作用,受体,内