生物膜与物质运输

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一、生物膜的定义

细胞的膜系统称为生物膜(biomembrane)

。包括细胞膜和内膜。

细胞膜(cellmembrane)包绕在细胞的最外层，又称质膜（plasmamembrane）。

内膜（innermembrane）是指在真核细胞中，各种细胞器如内质网、高尔基体、溶酶体、线粒体、细胞核等的膜结构。第一节生物膜及其分子组成2当前2页，总共37页。二、生物膜的分子组成

生物膜主要是由脂类和蛋白质所构成的复杂的生物大分子复合体。还含有少量糖类、金属离子，并结合一定量的水。(一)脂类

膜脂是细胞膜的基本骨架，也是细胞对物质选择性通透的屏障。

膜脂主要含磷脂、胆固醇和糖脂。膜脂分子均为亲水和亲脂的兼性分子，但它们的含量、结构、理化性质及对膜的构成及膜的功能影响却不同。3当前3页，总共37页。生物膜总脂（%）PCPEPS鞘磷脂胆固醇糖脂其它

肝细胞24741917722红细胞171871823314神经髓鞘10159822288线粒体4925203痕量21内质网

4017556痕量27

生物膜脂分子的组成和含量PC：磷脂酰胆碱(卵磷脂）；PE：磷脂酰乙醇胺(脑磷脂)；PS：磷脂酰丝氨酸4当前4页，总共37页。1.磷脂磷脂甘油磷脂鞘磷脂

磷脂酰胆碱(PC,卵磷脂）磷脂酰乙醇胺(PE,脑磷脂)磷脂酰丝氨酸(PS)5当前5页，总共37页。甘油磷脂6当前6页，总共37页。2.胆固醇7当前7页，总共37页。3.糖脂甘油糖脂:主要存在细菌和植物的细胞膜上鞘糖脂:存在动物的细胞膜上8当前8页，总共37页。4.膜脂质的双亲性膜脂质都是双亲分子具有亲水的头部和疏水的尾部脂质体9当前9页，总共37页。单分子层微团、脂双分子层和脂质体结构10当前10页，总共37页。（二）蛋白质

外周蛋白:

内在蛋白:(镶嵌蛋白)

具有两性分子的性质，其疏水部分通常插入脂双层的核心疏水区，而亲水部分暴露在膜两侧的水相中.主要是通过静电引力及氢键与脂分子的头部或膜内在蛋白相互作用而间接的与膜结合，结合力一般较弱.膜蛋白11当前11页，总共37页。膜外周蛋白和内在蛋白12当前12页，总共37页。膜蛋白在脂双分子层上的定位（图中1～3为内在蛋白，4～8为外周蛋白）13当前13页，总共37页。（三）糖

细胞膜表面的糖主要来自糖脂、糖蛋白以及蛋白聚糖等糖复合物中的糖链。14当前14页，总共37页。

第二节生物膜的结构

细胞膜在电镜下为厚6-10nm的薄膜，主要由脂类和蛋白质组成。生物膜的脂类具有极性的头部和非级性的尾部，其头部因亲水作用而与水相接触，尾部由于疏水作用而聚集在一起。生物膜还含有多种蛋白质，即膜蛋白。膜蛋白表面是两性的，其疏水表面在膜内与脂类的脂肪酸链相接触，而亲水表面则与膜两侧的水相和脂类的极性头部基团相接触，因此，膜蛋白不溶于水溶液中。15当前15页，总共37页。脂双分子层是细胞膜及其他细胞器膜的基本结构16当前16页，总共37页。一、生物膜的分子结构模型液态镶嵌模型(fluidmosaicmodel)片层结构模型(1amellastructuremodel)单位膜模型(unitmembranemodel)17当前17页，总共37页。膜的液态镶嵌模型18当前18页，总共37页。（1）脂质双层是膜的基本结构。膜脂质分子在不断运动中，在生理条件下，呈流动的液晶态。（2）细胞质膜上的蛋白质有的结合于膜的表面上，有的镶嵌在膜内，它们与膜脂分子之间存在相互作用。（3）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。液态镶嵌学说的主要内容：19当前19页，总共37页。（一）膜结构的不对称性1.膜脂分布的不对称性人红细胞膜磷脂在质膜上不对称分布质膜总量50SMPCPEPS占总磷脂的%5025250外层内层二、生物膜的特点20当前20页，总共37页。2.膜蛋白分布的不对称性细胞内细胞外21当前21页，总共37页。3.糖链分布的不对称性

膜上含有糖链的糖复合物也位于细胞膜的脂双分子层的外层。糖脂细胞内细胞外22当前22页，总共37页。(二)膜的流动性1.膜分子的运动

(1)膜脂的运动

有以下几种方式：（1）侧向扩散（2）翻转运动（3）旋转运动（4）摆动运动23当前23页，总共37页。磷脂分子的运动方式

24当前24页，总共37页。(2)膜蛋白的运动膜蛋白的侧向扩散膜蛋白的旋转运动25当前25页，总共37页。2.影响膜流动性的因素

(1)脂肪酸链的长度与饱和度对膜流动性的影响。

(2)胆固醇对膜流动性的影响。

(3)膜蛋白与膜脂分子相互作用对膜流动性的影响。

(4)温度对膜流动性的影响。26当前26页，总共37页。第三节生物膜的功能生物膜的功能：1.物质转运；

2.信息传递；3.分子识别；4.能量交换；5.细胞免疫；6.神经传导；7.代谢调控；8.区室化。27当前27页，总共37页。细胞膜的转运功能

小分子转运方式

大分子转运方式被动转运主动运输胞吞作用

胞吐作用简单扩散易化扩散28当前28页，总共37页。(一）被动转运

定义：被动转运是指物质顺浓度梯度的方向，从膜高浓度的一侧转运到低浓度一侧的运输过程。

特点：不消耗ATP。

方式：简单扩散和易化扩散。29当前29页，总共37页。1．简单扩散定义：有些物质可通过细胞膜进行自由扩散，扩散的速度主要取决于两侧的浓度差，并趋于达到扩散平衡。

特点：（1）不需要特异的膜载体和能量供应；（2）通透速度和浓度梯度成正比；（3）分子通透的速度与它们在水和油相中的分配系数、电离度、分子大小等因素有关。30当前30页，总共37页。2．易化扩散定义：是由膜上特异的转运蛋白介导的被动转运。特点：（1）分子扩散越过膜时，除浓度梯度外不需要能量供应；（2）对转运物质有高度特异性，如对光学异构体或结构相近的类似物可有不同的转运速度和亲和常数。

31当前31页，总共37页。物质的跨膜转运方式32当前32页，总共37页。易化扩散中载体蛋白的“乒乓”构象

33当前33页，总共37页。(二）主动运输定义：主动运输是物质由低浓度的一侧跨膜转运到高浓度的一侧，同时消耗ATP能量的运输方式。

特点：（1）消耗能量；（2）逆浓度差。34当前34页，总共37页。Na+/K+-ATP酶与Na+和K+的转运35当前35页，总共37页。（三）大分子转运方式

（1）胞吞作用：胞吞过程中，细胞膜的一些区域内陷，并包围少量的细胞外液。然后，内陷两侧的膜闭合，