生物膜與物質(zhì)運(yùn)輸

1現(xiàn)在是1頁\一共有37頁\編輯于星期三

一、生物膜的定義

細(xì)胞的膜系統(tǒng)稱為生物膜(biomembrane)

。包括細(xì)胞膜和內(nèi)膜。

細(xì)胞膜(cellmembrane)包繞在細(xì)胞的最外層，又稱質(zhì)膜（plasmamembrane）。

內(nèi)膜（innermembrane）是指在真核細(xì)胞中，各種細(xì)胞器如內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、溶酶體、線粒體、細(xì)胞核等的膜結(jié)構(gòu)。第一節(jié)生物膜及其分子組成2現(xiàn)在是2頁\一共有37頁\編輯于星期三二、生物膜的分子組成

生物膜主要是由脂類和蛋白質(zhì)所構(gòu)成的復(fù)雜的生物大分子復(fù)合體。還含有少量糖類、金屬離子，并結(jié)合一定量的水。(一)脂類

膜脂是細(xì)胞膜的基本骨架，也是細(xì)胞對物質(zhì)選擇性通透的屏障。

膜脂主要含磷脂、膽固醇和糖脂。膜脂分子均為親水和親脂的兼性分子，但它們的含量、結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)及對膜的構(gòu)成及膜的功能影響卻不同。3現(xiàn)在是3頁\一共有37頁\編輯于星期三生物膜總脂（%）PCPEPS鞘磷脂膽固醇糖脂其它

肝細(xì)胞24741917722紅細(xì)胞171871823314神經(jīng)髓鞘10159822288線粒體4925203痕量21內(nèi)質(zhì)網(wǎng)

4017556痕量27

生物膜脂分子的組成和含量PC：磷脂酰膽堿(卵磷脂）；PE：磷脂酰乙醇胺(腦磷脂)；PS：磷脂酰絲氨酸4現(xiàn)在是4頁\一共有37頁\編輯于星期三1.磷脂磷脂甘油磷脂鞘磷脂

磷脂酰膽堿(PC,卵磷脂）磷脂酰乙醇胺(PE,腦磷脂)磷脂酰絲氨酸(PS)5現(xiàn)在是5頁\一共有37頁\編輯于星期三甘油磷脂6現(xiàn)在是6頁\一共有37頁\編輯于星期三2.膽固醇7現(xiàn)在是7頁\一共有37頁\編輯于星期三3.糖脂甘油糖脂:主要存在細(xì)菌和植物的細(xì)胞膜上鞘糖脂:存在動物的細(xì)胞膜上8現(xiàn)在是8頁\一共有37頁\編輯于星期三4.膜脂質(zhì)的雙親性膜脂質(zhì)都是雙親分子具有親水的頭部和疏水的尾部脂質(zhì)體9現(xiàn)在是9頁\一共有37頁\編輯于星期三單分子層微團(tuán)、脂雙分子層和脂質(zhì)體結(jié)構(gòu)10現(xiàn)在是10頁\一共有37頁\編輯于星期三（二）蛋白質(zhì)

外周蛋白:

內(nèi)在蛋白:(鑲嵌蛋白)

具有兩性分子的性質(zhì)，其疏水部分通常插入脂雙層的核心疏水區(qū)，而親水部分暴露在膜兩側(cè)的水相中.主要是通過靜電引力及氫鍵與脂分子的頭部或膜內(nèi)在蛋白相互作用而間接的與膜結(jié)合，結(jié)合力一般較弱.膜蛋白11現(xiàn)在是11頁\一共有37頁\編輯于星期三膜外周蛋白和內(nèi)在蛋白12現(xiàn)在是12頁\一共有37頁\編輯于星期三膜蛋白在脂雙分子層上的定位（圖中1～3為內(nèi)在蛋白，4～8為外周蛋白）13現(xiàn)在是13頁\一共有37頁\編輯于星期三（三）糖

細(xì)胞膜表面的糖主要來自糖脂、糖蛋白以及蛋白聚糖等糖復(fù)合物中的糖鏈。14現(xiàn)在是14頁\一共有37頁\編輯于星期三

第二節(jié)生物膜的結(jié)構(gòu)

細(xì)胞膜在電鏡下為厚6-10nm的薄膜，主要由脂類和蛋白質(zhì)組成。生物膜的脂類具有極性的頭部和非級性的尾部，其頭部因親水作用而與水相接觸，尾部由于疏水作用而聚集在一起。生物膜還含有多種蛋白質(zhì)，即膜蛋白。膜蛋白表面是兩性的，其疏水表面在膜內(nèi)與脂類的脂肪酸鏈相接觸，而親水表面則與膜兩側(cè)的水相和脂類的極性頭部基團(tuán)相接觸，因此，膜蛋白不溶于水溶液中。15現(xiàn)在是15頁\一共有37頁\編輯于星期三脂雙分子層是細(xì)胞膜及其他細(xì)胞器膜的基本結(jié)構(gòu)16現(xiàn)在是16頁\一共有37頁\編輯于星期三一、生物膜的分子結(jié)構(gòu)模型液態(tài)鑲嵌模型(fluidmosaicmodel)片層結(jié)構(gòu)模型(1amellastructuremodel)單位膜模型(unitmembranemodel)17現(xiàn)在是17頁\一共有37頁\編輯于星期三膜的液態(tài)鑲嵌模型18現(xiàn)在是18頁\一共有37頁\編輯于星期三（1）脂質(zhì)雙層是膜的基本結(jié)構(gòu)。膜脂質(zhì)分子在不斷運(yùn)動中，在生理?xiàng)l件下，呈流動的液晶態(tài)。（2）細(xì)胞質(zhì)膜上的蛋白質(zhì)有的結(jié)合于膜的表面上，有的鑲嵌在膜內(nèi)，它們與膜脂分子之間存在相互作用。（3）膜的各種成分在脂雙層上的分布是不對稱的。膜上的糖基總是暴露在質(zhì)膜的外表面上。液態(tài)鑲嵌學(xué)說的主要內(nèi)容：19現(xiàn)在是19頁\一共有37頁\編輯于星期三（一）膜結(jié)構(gòu)的不對稱性1.膜脂分布的不對稱性人紅細(xì)胞膜磷脂在質(zhì)膜上不對稱分布質(zhì)膜總量50SMPCPEPS占總磷脂的%5025250外層內(nèi)層二、生物膜的特點(diǎn)20現(xiàn)在是20頁\一共有37頁\編輯于星期三2.膜蛋白分布的不對稱性細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞外21現(xiàn)在是21頁\一共有37頁\編輯于星期三3.糖鏈分布的不對稱性

膜上含有糖鏈的糖復(fù)合物也位于細(xì)胞膜的脂雙分子層的外層。糖脂細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞外22現(xiàn)在是22頁\一共有37頁\編輯于星期三(二)膜的流動性1.膜分子的運(yùn)動

(1)膜脂的運(yùn)動

有以下幾種方式：（1）側(cè)向擴(kuò)散（2）翻轉(zhuǎn)運(yùn)動（3）旋轉(zhuǎn)運(yùn)動（4）擺動運(yùn)動23現(xiàn)在是23頁\一共有37頁\編輯于星期三磷脂分子的運(yùn)動方式

24現(xiàn)在是24頁\一共有37頁\編輯于星期三(2)膜蛋白的運(yùn)動膜蛋白的側(cè)向擴(kuò)散膜蛋白的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動25現(xiàn)在是25頁\一共有37頁\編輯于星期三2.影響膜流動性的因素

(1)脂肪酸鏈的長度與飽和度對膜流動性的影響。

(2)膽固醇對膜流動性的影響。

(3)膜蛋白與膜脂分子相互作用對膜流動性的影響。

(4)溫度對膜流動性的影響。26現(xiàn)在是26頁\一共有37頁\編輯于星期三第三節(jié)生物膜的功能生物膜的功能：1.物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)；

2.信息傳遞；3.分子識別；4.能量交換；5.細(xì)胞免疫；6.神經(jīng)傳導(dǎo)；7.代謝調(diào)控；8.區(qū)室化。27現(xiàn)在是27頁\一共有37頁\編輯于星期三細(xì)胞膜的轉(zhuǎn)運(yùn)功能

小分子轉(zhuǎn)運(yùn)方式

大分子轉(zhuǎn)運(yùn)方式被動轉(zhuǎn)運(yùn)主動運(yùn)輸胞吞作用

胞吐作用簡單擴(kuò)散易化擴(kuò)散28現(xiàn)在是28頁\一共有37頁\編輯于星期三(一）被動轉(zhuǎn)運(yùn)

定義：被動轉(zhuǎn)運(yùn)是指物質(zhì)順濃度梯度的方向，從膜高濃度的一側(cè)轉(zhuǎn)運(yùn)到低濃度一側(cè)的運(yùn)輸過程。

特點(diǎn)：不消耗ATP。

方式：簡單擴(kuò)散和易化擴(kuò)散。29現(xiàn)在是29頁\一共有37頁\編輯于星期三1．簡單擴(kuò)散定義：有些物質(zhì)可通過細(xì)胞膜進(jìn)行自由擴(kuò)散，擴(kuò)散的速度主要取決于兩側(cè)的濃度差，并趨于達(dá)到擴(kuò)散平衡。

特點(diǎn)：（1）不需要特異的膜載體和能量供應(yīng)；（2）通透速度和濃度梯度成正比；（3）分子通透的速度與它們在水和油相中的分配系數(shù)、電離度、分子大小等因素有關(guān)。30現(xiàn)在是30頁\一共有37頁\編輯于星期三2．易化擴(kuò)散定義：

是由膜上特異的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白介導(dǎo)的被動轉(zhuǎn)運(yùn)。特點(diǎn)：（1）分子擴(kuò)散越過膜時，除濃度梯度外不需要能量供應(yīng)；（2）對轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)有高度特異性，如對光學(xué)異構(gòu)體或結(jié)構(gòu)相近的類似物可有不同的轉(zhuǎn)運(yùn)速度和親和常數(shù)。

31現(xiàn)在是31頁\一共有37頁\編輯于星期三物質(zhì)的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)方式32現(xiàn)在是32頁\一共有37頁\編輯于星期三易化擴(kuò)散中載體蛋白的“乒乓”構(gòu)象

33現(xiàn)在是33頁\一共有37頁\編輯于星期三(二）主動運(yùn)輸定義：主動運(yùn)輸是物質(zhì)由低濃度的一側(cè)跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)到高濃度的一側(cè)，同時消耗ATP能量的運(yùn)輸方式。

特點(diǎn)：（1）消耗能量；（2）逆濃度差。34現(xiàn)在是34頁\一共有37頁\編輯于星期三Na+/K+-ATP酶與Na+和K+的轉(zhuǎn)運(yùn)35現(xiàn)在是35頁\一共有37頁\編輯于星期三（三）大分子轉(zhuǎn)運(yùn)方式

（1）胞吞作用：胞吞過程中，細(xì)胞膜的一些區(qū)域內(nèi)陷，并包圍少量的細(xì)胞外液。然后，內(nèi)陷兩側(cè)的膜閉合，形