《生物膜與物質運輸》課件

第2章生物膜與物質運輸幾個概念：

細胞膜(cellmembrane)

細胞內膜(cellendomembrane)

生物膜(biomembrane)

單位膜（unitmembrane）1編輯ppt第2章生物膜與物質運輸幾個概念：1編輯ppt學習內容第一節(jié)、細胞膜的化學組成第二節(jié)、細胞膜的分子結構第三節(jié)、生物膜的特性*第四節(jié)、細胞膜的功能*第五節(jié)、細胞膜與疾病2編輯ppt學習內容第一節(jié)、細胞膜的化學組成2編輯pptReview名詞解釋:被動運輸主動運輸單純擴散易化擴散協(xié)同運輸載體蛋白通道蛋白內膜系統(tǒng)胞吞作用胞吐作用吞噬作用胞飲作用生物膜膜抗原膜受體鈉鉀泵配體受體介導的內吞作用流動鑲嵌模型概述：

1基本內容；2主要特點；3不足之處。3編輯pptReview名詞解釋:3編輯ppt第一節(jié)、細胞膜的化學組成1895年，英國的細胞生理學家奧弗通注意到，脂溶性的化合物通過細胞膜的速度比水溶性的化合物快。1925年，美國生化學家高特等人發(fā)現(xiàn)，紅細胞膜所含的脂類若鋪展成一個單分子層的話，其面積等于細胞表面積的兩倍。1935年，通過表面張力的試驗發(fā)現(xiàn)，細胞的表面張力比水與油之間的表面張力要小得多。有人在脂肪與水的模型中加入極少量的蛋白質，結果表面張力就降低了很多。（?）（?）（?）4編輯ppt第一節(jié)、細胞膜的化學組成1895年，英國的細胞生理學家第一節(jié)、細胞膜的化學組成一、膜脂二、膜蛋白三、膜糖類5編輯ppt第一節(jié)、細胞膜的化學組成一、膜脂5編輯ppt一、膜脂（membranelipid）

膜脂

膜脂的結構

具有一個極性頭(親水性)和兩個

非極性的尾(脂肪酸鏈,疏水性)

兼性分子

在液體環(huán)境中(1)分子團

(2)脂雙分子6編輯ppt一、膜脂（membranelipid）膜脂膜脂的結構6

種類：

磷脂（甘油磷脂、鞘磷脂）

膽固醇

糖脂7編輯ppt種類：7編輯ppt磷脂是構成膜脂的基本成分，約占整個膜脂的

50％以上。磷脂的類型：甘油磷脂磷脂酰膽堿(卵磷脂)磷脂酰絲氨酸磷脂酰乙醇胺（腦磷脂）磷脂酰肌醇鞘磷脂膜脂種類8編輯ppt磷脂是構成膜脂的基本成分，約占整個膜脂的膜脂種類8編輯ppt甘油磷脂的分子結構膜脂種類

脂肪酸鏈甘油磷脂酰堿基磷酸基團膽堿（或其他堿基）9編輯ppt甘油磷脂的分子結構膜脂種類脂肪酸鏈甘油磷脂酰堿基磷酸膜脂種類膽堿

絲氨酸

乙醇胺肌醇磷脂酰乙醇胺磷脂酰絲氨酸磷脂酰膽堿磷脂酰肌醇10編輯ppt膜脂種類膽堿絲氨酸乙醇胺肌醇磷脂酰乙醇胺磷脂酰絲氨酸鞘磷脂的分子結構鞘胺醇磷酸基團膽堿一條脂肪酸鏈膜脂種類11編輯ppt鞘磷脂的分子結構鞘胺醇磷酸基團膽堿一條脂肪酸鏈膜脂種類11編膽固醇主要存在真核細胞膜上，含量一般不超過膜脂的1/3，植物細胞膜中含量較少，其功能是提高脂雙層的力學穩(wěn)定性，調節(jié)脂雙層流動性，降低水溶性物質的通透性。非極性尾部固醇環(huán)結構極性頭部膜脂種類12編輯ppt膽固醇主要存在真核細胞膜上，含量一般不超過膜脂的1/3，植物糖脂含量約占膜脂總量的5％以下目前已發(fā)現(xiàn)40余種糖脂結構與鞘磷脂很相似，只是頭部由一個或多個糖殘基代替了磷脂酰膽堿而與鞘氨醇的羥基結合。

糖殘基

鞘胺醇脂肪酸鏈膜脂種類13編輯ppt糖脂含量約占膜脂總量的5％以下糖殘基鞘胺醇脂肪酸鏈膜膜脂種類半乳糖腦苷脂神經節(jié)苷脂唾液酸14編輯ppt膜脂種類半乳糖腦苷脂神經節(jié)苷脂唾液酸14編輯ppt不同細胞各組成的比例不同，為什么？膜脂15編輯ppt不同細胞各組成的比例不同，為什么？膜脂15編輯ppt膜脂結構16編輯ppt膜脂結構16編輯ppt膜脂(a)分子團(b)球形脂雙分子層17編輯ppt膜脂(a)分子團(b)球形脂雙分子層17編輯ppt二.膜蛋白

基本類型

外周蛋白（20﹪-30﹪）

內在蛋白（70﹪-80﹪）18編輯ppt二.膜蛋白基本類型18編輯ppt膜蛋白外周蛋白內在蛋白19編輯ppt膜蛋白外周蛋白內在蛋白19編輯ppt三、膜糖膜糖(1-10%)

糖脂

糖蛋白20編輯ppt三、膜糖膜糖(1-10%)20編輯ppt膜糖糖脂半乳糖腦苷脂神經節(jié)苷脂唾液酸21編輯ppt膜糖糖脂半乳糖腦苷脂神經節(jié)苷脂唾液酸21編輯ppt膜糖糖蛋白22編輯ppt膜糖糖蛋白22編輯ppt膜糖23編輯ppt膜糖23編輯ppt第二節(jié)膜的分子結構

24編輯ppt第二節(jié)膜的分子結構24編輯ppt質膜結構的研究歷史1.E.Overton1895發(fā)現(xiàn)凡是溶于脂肪的物質很容易透過植物的細胞膜，而不溶于脂肪的物質不易透過細胞膜，因此推測細胞膜由連續(xù)的脂類物質組成。25編輯ppt質膜結構的研究歷史1.E.Overton1895發(fā)現(xiàn)2.E.Gorter&F.Grendel1925用有機溶劑提取了人的紅細胞質膜的脂類成分，將其鋪展在水面，測出膜脂展開的面積二倍于細胞表面積，因而推測細胞膜由雙層脂分子組成。質膜結構的研究歷史26編輯ppt2.E.Gorter&F.Grendel19253、J.Danielli&H.Davson1935發(fā)現(xiàn)質膜的表面張力比油－水界面的張力低得多，推測膜中含有蛋白質。1959年在上述基礎上提出了修正模型，認為膜上還具有貫穿脂雙層的蛋白質通道，供親水物質通過。質膜結構的研究歷史27編輯ppt3、J.Danielli&H.Davson19354、J.D.Robertson1959用超薄切片技術獲得了清晰的細胞膜照片，顯示暗-明-暗三層結構，質膜結構的研究歷史28編輯ppt4、J.D.Robertson1959用超薄切片技術29編輯ppt29編輯ppt30編輯ppt30編輯pptS.J.Singer&G.Nicolson1972根據(jù)免疫熒光技術、冰凍蝕刻技術的研究結果，提出了“流動鑲嵌模型”。質膜結構的研究歷史31編輯pptS.J.Singer&G.Nicolson197流動鑲嵌模型*

Fluid-mosaicmodel基本要點（

1972年，Singer和Nicolson提出）流動的脂雙分子層構成細胞膜的連續(xù)主體

蛋白分子以不同方式鑲嵌在脂雙層分子中或結合在其表面,膜蛋白是賦予生物膜功能的主要決定者膜的分子結構32編輯ppt流動鑲嵌模型*Fluid-mosaicmodel基本要點流動鑲嵌模型*主要特點：強調膜的流動性不對稱性不足之處忽視了蛋白質分子對脂類分子流動性的控制作用忽視了膜各部分流動性的不均性膜的分子結構33編輯ppt流動鑲嵌模型*主要特點：強調膜的膜的分子結構33編輯ppt第三節(jié)、生物膜的特性*

一、膜的流動性二、膜的不對稱性

34編輯ppt第三節(jié)、生物膜的特性*一、膜的流動性34編輯ppt一、膜的流動性1、膜脂的運動性2、膜蛋白的運動35編輯ppt一、膜的流動性1、膜脂的運動性35編輯ppt1、膜脂的運動性

液晶態(tài)晶態(tài)

相變溫度生物膜的流動性36編輯ppt1、膜脂的運動性相變溫度生物膜的流動性36編輯p

膜脂的運動方式

側向擴散

旋轉擴散

擺動

伸縮震蕩運動

翻轉

影響膜脂流動性的因素

脂肪酸鏈的長短,飽和度

膽固醇

溫度等都能影響膜的流動性.生物膜的流動性37編輯ppt膜脂的運動方式生物膜的流動性37編輯ppt38編輯ppt38編輯ppt

2、膜蛋白的運動

膜蛋白運動方式

側向擴散熒光抗體免疫標記實驗

旋轉擴散

約束膜蛋白運動的因素

細胞骨架的影響

內在蛋白的聚集

與膜外的配體或抗體相互作用生物膜的流動性39編輯ppt2、膜蛋白的運動生物膜的流動性39編輯ppt生物膜的流動性側向擴散旋轉擴散擺動翻轉伸縮震蕩運動40編輯ppt生物膜的流動性側向擴散旋轉擴散擺動翻轉伸縮震蕩運動40編輯p生物膜的流動性41編輯ppt生物膜的流動性41編輯ppt生物膜的流動性42編輯ppt生物膜的流動性42編輯ppt生物膜的流動性43編輯ppt生物膜的流動性43編輯ppt二、膜的不對稱性

膜脂與糖脂的不對稱性

脂質雙層中，各類脂的含量比例不同

糖脂都是在非胞質側

膜蛋白與糖蛋白的不對稱性

每種膜蛋白分子在細胞膜上都有特定的排布方向

糖蛋白糖殘基均分布在質膜的外表面；44編輯ppt二、膜的不對稱性膜脂與糖脂的不對稱性44編輯ppt生物膜的不對稱性45編輯ppt生物膜的不對稱性45編輯ppt生物膜的不對稱性46編輯ppt生物膜的不對稱性46編輯ppt47編輯ppt47編輯ppt第四節(jié)細胞膜的功能一.細胞膜與物質運輸*二.細胞膜受體三.膜抗原

48編輯ppt第四節(jié)細胞膜的功能一.細胞膜與物質運輸*48編輯pp一.細胞膜與物質運輸*（一）、小分子和離子的穿膜運輸（二）、大分子和顆粒物的膜泡運輸?shù)谒墓?jié)細胞膜的功能49編輯ppt一.細胞膜與物質運輸*（一）、小分子和離子的穿膜運輸?shù)谒模ㄒ唬⑿》肿游镔|的跨膜運輸物質的跨膜運輸是細胞維持正常生命活動的基礎之一。

被動運輸（passivetransport）

物質順濃度梯度，不消耗代謝能量主動運輸（activetransport）

物質逆濃度梯度，消耗代謝能量第四節(jié)細胞膜的功能50編輯ppt（一）、小分子物質的跨膜運輸物質的跨膜運輸是細胞維持正常生命被動運輸（passivetransport）物質順濃度梯度，不消耗代謝能量單純擴散（simplediffusion）易化擴散（facilitateddiffusion）

小分子物質的跨膜運輸51編輯ppt被動運輸（passivetransport）小分子物質的跨單純擴散

:

不耗能順濃度梯度運輸

不需要膜蛋白分子特點物質運輸---被動運輸52編輯ppt單純擴散:物質運輸---被動運輸52編輯ppt人工膜對各類物質的通透率：脂溶性越高通透性越大，水溶性越高通透性越??；非極性分子比極性分子容易透過，極性不帶電荷小分子，如H2O、O2等可以透過人工脂雙層，但速度較慢；小分子比大分子容易透過；分子量略大一點的葡萄糖、蔗糖則很難透過；人工膜對帶電荷的物質，如各類離子是高度不通透的。物質運輸---被動運輸53編輯ppt人工膜對各類物質的通透率：物質運輸---被動運輸53編輯ppA．分子小，具有很強的流動性B．構成它的2個氫原子和1個氧原子的電荷分布不對稱，因而是極性分子，分子之間以及與其它極性和帶電離子間可形成氫鍵結合。水兩種存在形式:游離水和結合水水在細胞中的作用:化學溶劑水的溶劑作用54編輯pptA．分子小，具有很強的流動性水水的溶劑作用54編輯ppt易化擴散

不耗能順濃度梯度擴散需膜轉運蛋白幫助載體蛋白（carrierproteins）通道蛋白（channelproteins）特點物質運輸---被動運輸55編輯ppt易化擴散物質運輸---被動運輸55編輯ppt單純擴散與易化擴散的比較物質運輸---被動運輸易化擴散的特點：①比單純擴散轉運速率高；②運輸速率同物質濃度成非線性關系；③特異性；飽和性。56編輯ppt單純擴散與易化擴散的比較物質運輸---被動運輸易化擴散的特點

膜轉運蛋白載體蛋白通道蛋白物質運輸---被動運輸57編輯ppt

通道蛋白（離子通道）門控性通道：間斷性開放非門控性通道：持續(xù)性開放物質運輸---被動運輸58編輯ppt通道蛋白（離子通道）物質運輸---被動運輸58編輯ppt通道蛋白----門控性通道

物質運輸---被動運輸59編輯ppt通道蛋白----門控性通道物質運輸---被動運輸59編輯p通道蛋白----門控性通道（A）電壓門通道（B）（C）配體門通道（D）壓力激活通道物質運輸---被動運輸（D）壓力激活通道60編輯ppt通道蛋白----門控性通道物質運輸---被動運輸（D）壓力載體蛋白特性:高度特異性：一個特定載體只運輸一個類型的化學物質，甚至僅一種分子或離子構象改變：載體蛋白有兩種不同的構象物質運輸---被動運輸61編輯ppt載體蛋白物質運輸---被動運輸61編輯ppt物質運輸---被動運輸62編輯ppt物質運輸---被動運輸62編輯ppt主動運輸activetransport：特點：逆濃度梯度(低→高)消耗細胞能量載體蛋白幫助種類：鈉－鉀泵鈣泵協(xié)同運輸（cotransport）物質運輸---主動運輸63編輯ppt主動運輸activetransport：物質運輸---主動鈉鉀泵（Na+-K+ATP酶）物質運輸---主動運輸結果是每一循環(huán)消耗一個ATP；轉運出三個Na+，轉進兩個K+。64編輯ppt鈉鉀泵（Na+-K+ATP酶）物質運輸---主動運輸結果是物質運輸---主動運輸鈣泵物質運輸---主動運輸65編輯ppt物質運輸---主動運輸鈣泵物質運輸---主動運輸65編輯pp協(xié)同運輸cotransport*（化合物的主動運輸）由Na+-K+泵與載體蛋白協(xié)同作用,靠間接消耗ATP所完成的主動運輸同向協(xié)同（symport）反向協(xié)同（antiport）物質運輸---主動運輸66編輯ppt協(xié)同運輸cotransport*（化合物的主動運輸）物質運輸主動運輸---協(xié)同運輸物質運輸---主動運輸67編輯ppt主動運輸---協(xié)同運輸物質運輸---主動運輸67編輯ppt68編輯ppt68編輯ppt主動運輸---協(xié)同運輸物質運輸---主動運輸69編輯ppt主動運輸---協(xié)同運輸物質運輸---主動運輸69編輯ppt小分子穿膜運輸總結70編輯ppt小分子穿膜運輸總結70編輯ppt細胞物質運輸71編輯ppt細胞物質運輸71編輯ppt(二)、大分子和顆粒物質的運輸*胞吞作用

（endocytosis，內吞作用）（一）吞噬作用（二）胞飲作用（三）受體介導的內吞作用*胞吐作用（exocytosis，外排作用）72編輯ppt(二)、大分子和顆粒物質的運輸*72編輯ppt胞吞作用：概念：特點：耗能過程：物質運輸－膜泡運輸－胞吞作用73編輯ppt胞吞作用：物質運輸－膜泡運輸－胞吞作用73編輯ppt（一）、吞噬作用細胞內吞較大的固體顆粒物質，如細菌、細胞碎片等，稱為吞噬作用。物質運輸－膜泡運輸－胞吞作用74編輯ppt（一）、吞噬作用物質運輸－膜泡運輸－胞吞作用74編輯ppt（二）胞飲作用細胞吞入液體或極小的顆粒物質。物質運輸－膜泡運輸－胞吞作用75編輯ppt（二）胞飲作用物質運輸－膜泡運輸－胞吞作用75編輯ppt（三）受體介導的內吞作用*物質運輸－膜泡運輸－胞吞作用76編輯ppt（三）受體介導的內吞作用*物質運輸－膜泡運輸－胞吞作用76編物質運輸－膜泡運輸－胞吞作用77編輯ppt物質運輸－膜泡運輸－胞吞作用77編輯ppt包被的組裝物質運輸－膜泡運輸78編輯ppt包被的組裝物質運輸－膜泡運輸78編輯ppt胞吐作用：概念：包含大分子物質的小囊泡從細胞內部移至細胞表面，與質膜融和，將物質排出細胞之外。特點：耗能過程：胞吐作用79編輯ppt胞吐作用：胞吐作用79編輯ppt胞吐作用80編輯ppt胞吐作用80編輯ppt二、膜受體膜受體：外來大分子與膜上特異性蛋白質分子結合，進而產生一系列細胞生物效應，膜上這種特異性蛋白質分子稱為膜受體。配體（化學信號）:外來大分子第四節(jié)細胞膜的功能81編輯ppt二、膜受體膜受體：外來大分子與膜上特異性蛋白質分子結合，進而膜受體第四節(jié)細胞膜