第2章 生物膜与物质运输课件

第2章生物膜与物质运输几个概念：

细胞膜(cellmembrane)

细胞内膜(cellendomembrane)

生物膜(biomembrane)

单位膜（unitmembrane）第2章生物膜与物质运输学习内容第一节、细胞膜的化学组成第二节、细胞膜的分子结构第三节、生物膜的特性*第四节、细胞膜的功能*第五节、细胞膜与疾病第2章生物膜与物质运输Review名词解释:被动运输主动运输单纯扩散易化扩散协同运输载体蛋白通道蛋白内膜系统胞吞作用胞吐作用吞噬作用胞饮作用生物膜膜抗原膜受体钠钾泵配体受体介导的内吞作用流动镶嵌模型概述：

1基本内容；2主要特点；3不足之处。第2章生物膜与物质运输第一节、细胞膜的化学组成1895年，英国的细胞生理学家奥弗通注意到，脂溶性的化合物通过细胞膜的速度比水溶性的化合物快。1925年，美国生化学家高特等人发现，红细胞膜所含的脂类若铺展成一个单分子层的话，其面积等于细胞表面积的两倍。1935年，通过表面张力的试验发现，细胞的表面张力比水与油之间的表面张力要小得多。有人在脂肪与水的模型中加入极少量的蛋白质，结果表面张力就降低了很多。（?）（?）（?）第2章生物膜与物质运输第一节、细胞膜的化学组成一、膜脂二、膜蛋白三、膜糖类第2章生物膜与物质运输一、膜脂（membranelipid）

膜脂

膜脂的结构

具有一个极性头(亲水性)和两个

非极性的尾(脂肪酸链,疏水性)

兼性分子

在液体环境中(1)分子团

(2)脂双分子第2章生物膜与物质运输

种类：

磷脂（甘油磷脂、鞘磷脂）

胆固醇

糖脂第2章生物膜与物质运输磷脂是构成膜脂的基本成分，约占整个膜脂的

50％以上。磷脂的类型：甘油磷脂磷脂酰胆碱(卵磷脂)磷脂酰丝氨酸磷脂酰乙醇胺（脑磷脂）磷脂酰肌醇鞘磷脂膜脂种类第2章生物膜与物质运输甘油磷脂的分子结构膜脂种类

脂肪酸链甘油磷脂酰碱基磷酸基团胆碱（或其他碱基）第2章生物膜与物质运输膜脂种类胆碱

丝氨酸

乙醇胺肌醇磷脂酰乙醇胺磷脂酰丝氨酸磷脂酰胆碱磷脂酰肌醇第2章生物膜与物质运输鞘磷脂的分子结构鞘胺醇磷酸基团胆碱一条脂肪酸链膜脂种类第2章生物膜与物质运输胆固醇主要存在真核细胞膜上，含量一般不超过膜脂的1/3，植物细胞膜中含量较少，其功能是提高脂双层的力学稳定性，调节脂双层流动性，降低水溶性物质的通透性。非极性尾部固醇环结构极性头部膜脂种类第2章生物膜与物质运输糖脂含量约占膜脂总量的5％以下目前已发现40余种糖脂结构与鞘磷脂很相似，只是头部由一个或多个糖残基代替了磷脂酰胆碱而与鞘氨醇的羟基结合。

糖残基

鞘胺醇脂肪酸链膜脂种类第2章生物膜与物质运输膜脂种类半乳糖脑苷脂神经节苷脂唾液酸第2章生物膜与物质运输不同细胞各组成的比例不同，为什么？膜脂第2章生物膜与物质运输膜脂结构第2章生物膜与物质运输膜脂(a)分子团(b)球形脂双分子层第2章生物膜与物质运输二.膜蛋白

基本类型

外周蛋白（20﹪-30﹪）

内在蛋白（70﹪-80﹪）第2章生物膜与物质运输膜蛋白外周蛋白内在蛋白第2章生物膜与物质运输三、膜糖膜糖(1-10%)

糖脂

糖蛋白第2章生物膜与物质运输膜糖糖脂半乳糖脑苷脂神经节苷脂唾液酸第2章生物膜与物质运输膜糖糖蛋白第2章生物膜与物质运输膜糖第2章生物膜与物质运输第二节膜的分子结构

第2章生物膜与物质运输质膜结构的研究历史1.E.Overton1895发现凡是溶于脂肪的物质很容易透过植物的细胞膜，而不溶于脂肪的物质不易透过细胞膜，因此推测细胞膜由连续的脂类物质组成。第2章生物膜与物质运输2.E.Gorter&F.Grendel1925用有机溶剂提取了人的红细胞质膜的脂类成分，将其铺展在水面，测出膜脂展开的面积二倍于细胞表面积，因而推测细胞膜由双层脂分子组成。质膜结构的研究历史第2章生物膜与物质运输3、J.Danielli&H.Davson1935发现质膜的表面张力比油－水界面的张力低得多，推测膜中含有蛋白质。1959年在上述基础上提出了修正模型，认为膜上还具有贯穿脂双层的蛋白质通道，供亲水物质通过。质膜结构的研究历史第2章生物膜与物质运输4、J.D.Robertson1959用超薄切片技术获得了清晰的细胞膜照片，显示暗-明-暗三层结构，质膜结构的研究历史第2章生物膜与物质运输第2章生物膜与物质运输第2章生物膜与物质运输S.J.Singer&G.Nicolson1972根据免疫荧光技术、冰冻蚀刻技术的研究结果，提出了“流动镶嵌模型”。质膜结构的研究历史第2章生物膜与物质运输流动镶嵌模型*

Fluid-mosaicmodel基本要点（

1972年，Singer和Nicolson提出）流动的脂双分子层构成细胞膜的连续主体

蛋白分子以不同方式镶嵌在脂双层分子中或结合在其表面,膜蛋白是赋予生物膜功能的主要决定者膜的分子结构第2章生物膜与物质运输流动镶嵌模型*主要特点：强调膜的流动性不对称性不足之处忽视了蛋白质分子对脂类分子流动性的控制作用忽视了膜各部分流动性的不均性膜的分子结构第2章生物膜与物质运输第三节、生物膜的特性*

一、膜的流动性二、膜的不对称性

第2章生物膜与物质运输一、膜的流动性1、膜脂的运动性2、膜蛋白的运动第2章生物膜与物质运输1、膜脂的运动性

液晶态晶态

相变温度生物膜的流动性第2章生物膜与物质运输

膜脂的运动方式

侧向扩散

旋转扩散

摆动

伸缩震荡运动

翻转

影响膜脂流动性的因素

脂肪酸链的长短,饱和度

胆固醇

温度等都能影响膜的流动性.生物膜的流动性第2章生物膜与物质运输第2章生物膜与物质运输

2、膜蛋白的运动

膜蛋白运动方式

侧向扩散荧光抗体免疫标记实验

旋转扩散

约束膜蛋白运动的因素

细胞骨架的影响

内在蛋白的聚集

与膜外的配体或抗体相互作用生物膜的流动性第2章生物膜与物质运输生物膜的流动性侧向扩散旋转扩散摆动翻转伸缩震荡运动第2章生物膜与物质运输生物膜的流动性第2章生物膜与物质运输生物膜的流动性第2章生物膜与物质运输生物膜的流动性第2章生物膜与物质运输二、膜的不对称性

膜脂与糖脂的不对称性

脂质双层中，各类脂的含量比例不同

糖脂都是在非胞质侧

膜蛋白与糖蛋白的不对称性

每种膜蛋白分子在细胞膜上都有特定的排布方向

糖蛋白糖残基均分布在质膜的外表面；第2章生物膜与物质运输生物膜的不对称性第2章生物膜与物质运输生物膜的不对称性第2章生物膜与物质运输第2章生物膜与物质运输第四节细胞膜的功能一.细胞膜与物质运输*二.细胞膜受体三.膜抗原

第2章生物膜与物质运输一.细胞膜与物质运输*（一）、小分子和离子的穿膜运输（二）、大分子和颗粒物的膜泡运输第四节细胞膜的功能第2章生物膜与物质运输（一）、小分子物质的跨膜运输物质的跨膜运输是细胞维持正常生命活动的基础之一。

被动运输（passivetransport）

物质顺浓度梯度，不消耗代谢能量主动运输（activetransport）

物质逆浓度梯度，消耗代谢能量第四节细胞膜的功能第2章生物膜与物质运输被动运输（passivetransport）物质顺浓度梯度，不消耗代谢能量单纯扩散（simplediffusion）易化扩散（facilitateddiffusion）

小分子物质的跨膜运输第2章生物膜与物质运输单纯扩散

:

不耗能顺浓度梯度运输

不需要膜蛋白分子特点物质运输---被动运输第2章生物膜与物质运输人工膜对各类物质的通透率：脂溶性越高通透性越大，水溶性越高通透性越小；非极性分子比极性分子容易透过，极性不带电荷小分子，如H2O、O2等可以透过人工脂双层，但速度较慢；小分子比大分子容易透过；分子量略大一点的葡萄糖、蔗糖则很难透过；人工膜对带电荷的物质，如各类离子是高度不通透的。物质运输---被动运输第2章生物膜与物质运输A．分子小，具有很强的流动性B．构成它的2个氢原子和1个氧原子的电荷分布不对称，因而是极性分子，分子之间以及与其它极性和带电离子间可形成氢键结合。水两种存在形式:游离水和结合水水在细胞中的作用:化学溶剂水的溶剂作用第2章生物膜与物质运输易化扩散

不耗能顺浓度梯度扩散需膜转运蛋白帮助载体蛋白（carrierproteins）通道蛋白（channelproteins）特点物质运输---被动运输第2章生物膜与物质运输单纯扩散与易化扩散的比较物质运输---被动运输易化扩散的特点：①比单纯扩散转运速率高；②运输速率同物质浓度成非线性关系；③特异性；饱和性。第2章生物膜与物质运输

膜转运蛋白

载体蛋白

通道蛋白物质运输---被动运输第2章生物膜与物质运输通道蛋白（离子通道）门控性通道：间断性开放非门控性通道：持续性开放物质运输---被动运输第2章生物膜与物质运输通道蛋白----门控性通道

物质运输---被动运输第2章生物膜与物质运输通道蛋白----门控性通道（A）电压门通道（B）（C）配体门通道（D）压力激活通道物质运输---被动运输（D）压力激活通道第2章生物膜与物质运输载体蛋白特性:高度特异性：一个特定载体只运输一个类型的化学物质，甚至仅一种分子或离子构象改变：载体蛋白有两种不同的构象物质运输---被动运输第2章生物膜与物质运输物质运输---被动运输第2章生物膜与物质运输主动运输activetransport：特点：逆浓度梯度(低→高)消耗细胞能量载体蛋白帮助种类：钠－钾泵钙泵协同运输（cotransport）物质运输---主动运输第2章生物膜与物质运输钠钾泵（Na+-K+ATP酶）物质运输---主动运输结果是每一循环消耗一个ATP；转运出三个Na+，转进两个K+。第2章生物膜与物质运输物质运输---主动运输钙泵物质运输---主动运输第2章生物膜与物质运输协同运输cotransport*（化合物的主动运输）由Na+-K+泵与载体蛋白协同作用,靠间接消耗ATP所完成的主动运输同向协同（symport）反向协同（antiport）物质运输---主动运输第2章生物膜与物质运输主动运输---协同运输物质运输---主动运输第2章生物膜与物质运输第2章生物膜与物质运输主动运输---协同运输物质运输---主动运输第2章生物膜与物质运输小分子穿膜运输总结第2章生物膜与物质运输细胞物质运输第2章生物膜与物质运输(二)、大分子和颗粒物质的运输*胞吞作用

（endocytosis，内吞作用）（一）吞噬作用（二）胞饮作用（三）受体介导的内吞作用*胞吐作用（exocytosis，外排作用）第2章生物膜与物质运输胞吞作用：概念：特点：耗能过程：物质运输－膜泡运输－胞吞作用第2章生物膜与物质运输（一）、吞噬作用细胞内吞较大的固体颗粒物质，如细菌、细胞碎片等，称为吞噬作用。物质运输－膜泡运输－胞吞作用第2章生物膜与物质运输（二）胞饮作用细胞吞入液体或极小的颗粒物质。物质运输－膜泡运输－胞吞作用第2章生物膜与物质运输（三）受体介导的内吞作用*物质运输－膜泡运输－胞吞作用第2章生物膜与物质运输物质运输－膜泡运输－胞吞作用第2章生物膜与物质运输包被的组装物质运输－膜泡运输第2章生物膜与物质运输胞吐作用：概念：包含大分子物质的小囊泡从细胞内部移至细胞表面，与质膜融和，将物质排出细胞之外。特点：耗能过程：胞吐作用第2章生物膜与物质运输胞吐作用第2章生物膜与物质运输二、膜受体膜受体：外来大分子与膜上特异性蛋白质分子结合，进而产生一系列细胞生物效应，膜上这种特异性蛋白质分子称为膜受体。配体（化学信号）:外来大分子第四节细胞膜的功能第2章生物膜与物质运输膜受体第四节细胞膜的功能第2章生物膜与物质运输三、膜抗原膜抗原：细胞表面具有抗原性质的大分子，亦称细胞表面抗原。血型抗原