生物膜與物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)

1、第6章 生物膜與物質(zhì)運(yùn)輸Biomembranes and cellular transportation,本章主要內(nèi)容,生物膜的化學(xué)組成 生物膜的性質(zhì)和結(jié)構(gòu) 物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸,生物膜（Bio-membrane）是指細(xì)胞的膜系統(tǒng)。原核生物只有質(zhì)膜，而真核生物除了質(zhì)膜，還有細(xì)胞器的膜，如核膜、線粒體膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜等。 幾乎所有的生理活動(dòng)都與生物膜相關(guān)，例如物質(zhì)運(yùn)輸、能量轉(zhuǎn)換、信息傳遞、細(xì)胞的分裂、運(yùn)動(dòng)、相互識(shí)別和通訊，以至腫瘤的發(fā)生等,一個(gè)動(dòng)物的上皮細(xì)胞及其膜系統(tǒng),1. 生物膜的化學(xué)組成,所有生物膜幾乎都是由蛋白質(zhì)和脂類兩大物質(zhì)組成，尚含有少量糖、金屬離子和水,1.1 膜脂 磷脂（甘油磷脂、鞘磷脂）

2、糖脂 膽固醇,以甘油為基礎(chǔ)形成的甘油磷脂（glycerophospholipid,以神經(jīng)鞘氨醇為基礎(chǔ)還可以形成鞘磷脂 （sphingophospholipid,膽固醇的分子結(jié)構(gòu),糖脂主要分布在細(xì)胞膜外側(cè)的單分子層中， 動(dòng)物細(xì)胞膜所含的糖脂主要是腦苷脂,膜脂分子的特點(diǎn)和結(jié)構(gòu) 雙親性,卵磷脂,親水的極性的頭部,疏水的非極性的尾部,微團(tuán),雙分子層,脂質(zhì)體,膜的基本結(jié)構(gòu)脂質(zhì)雙層（Lipid bilayer,water,water,1.2 膜蛋白,膜蛋白具有重要的生物功能，是生物膜實(shí)施功能的場(chǎng)所?？梢苑譃橥庵艿鞍缀蛢?nèi)在蛋白。它們是受體，酶，抗原，通道和骨架蛋白等,外周蛋白（peripheral prot

3、ein） 分布于雙層脂膜的外表層。 與膜的結(jié)合比較疏松，容易從膜上分離出來。 外周蛋白比較親水，能溶解于水。 內(nèi)在蛋白（integral protein） 蛋白的部分或全部嵌在雙層脂膜的疏水層中。 難溶于水，且不容易從膜中分離出來。 主要以-螺旋形式存在,跨膜蛋白（transmembrane protein,1.3 膜糖,生物膜中的寡糖鏈在信息傳遞和細(xì)胞的相互識(shí)別方面有重要作用,糖蛋白上的寡糖鏈總是指向細(xì)胞的外面,生物膜上各種化學(xué)組成之間的關(guān)系,2. 生物膜的性質(zhì)與結(jié)構(gòu)特點(diǎn),2.1 生物膜的運(yùn)動(dòng),膜脂分子：分子擺動(dòng)、旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、側(cè)向運(yùn)動(dòng)、翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)等。 膜蛋白：擴(kuò)散運(yùn)動(dòng) 、旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),2.2 膜的相

4、變溫度及其影響因素,相變溫度（Tm）是膜脂物理狀態(tài)互相轉(zhuǎn)變的臨界溫度。高于相變溫度時(shí)，膜呈流動(dòng)的液態(tài)，低于相變溫度時(shí)，膜呈凝固的膠態(tài)。 相變溫度受膜脂中脂肪酸的組成影響。烴鏈短的脂肪酸和不飽和脂肪酸的含量較高時(shí)，膜脂的相變溫度較低，膜呈現(xiàn)較好的流動(dòng)性。 膽固醇參與膜脂流動(dòng)性的調(diào)節(jié),2.3 流動(dòng)鑲嵌模型（ Mosaic fluid model,要點(diǎn): 生物膜的基本結(jié)構(gòu)是脂質(zhì)雙層,蛋白質(zhì)或鑲嵌在膜上或結(jié)合在膜的表面,膜上的寡糖鏈總是指向膜的胞外一側(cè)。 膜上的成分是運(yùn)動(dòng)的,隨溫度變化,脂質(zhì)雙層呈液晶態(tài)或凝膠態(tài).膜的相變溫度與膜上脂肪酸烴鏈的長(zhǎng)度和飽和程度有關(guān)。 脂質(zhì)雙層的組成成分呈不對(duì)稱分布,3.

5、物質(zhì)的過膜轉(zhuǎn)運(yùn),3.1 物質(zhì)運(yùn)輸?shù)墓δ?維持細(xì)胞的容積、形態(tài)、滲透壓、電解質(zhì)的濃度，為細(xì)胞的生理活動(dòng)提供適宜的環(huán)境 從環(huán)境攝取營養(yǎng)物質(zhì)，向環(huán)境排出代謝廢物,3.2 小分子物質(zhì)和離子的過膜轉(zhuǎn)運(yùn),簡(jiǎn)單擴(kuò)散（simple diffusion,順濃度梯度 不需要供應(yīng)能量,促進(jìn)擴(kuò)散（facilitated diffusion,順濃度梯度 不需要供應(yīng)能量 需要通道蛋白或載體蛋白介導(dǎo),主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)（active transport,逆濃度梯度 消耗能量(如ATP) 需要轉(zhuǎn)運(yùn)載體,簡(jiǎn)單擴(kuò)散,促進(jìn)擴(kuò)散,主動(dòng)運(yùn)輸,物質(zhì)的電化學(xué)梯度,簡(jiǎn)單擴(kuò)散順濃度梯度 注意電荷、極性與大小的影響,促進(jìn)擴(kuò)散順濃度梯度 注意需要載體或通道

6、協(xié)助,通道,載體,以鈉鉀泵，又稱Na+ K+ ATP酶（Na+ K+ ATP ase）為例。 它是廣泛存在于動(dòng)物細(xì)胞膜上的離子運(yùn)載體，為蛋白二聚體。其功能是保持細(xì)胞內(nèi)高鉀低鈉，細(xì)胞外高鈉低鉀的濃度梯度，轉(zhuǎn)運(yùn)過程消耗ATP。 鈉鉀泵有兩種構(gòu)型： EI型：親鈉排鉀，脫磷酸的形式 EII型：親鉀排鈉，磷酸化的形式 兩種構(gòu)型發(fā)生一次互變，轉(zhuǎn)運(yùn)出3個(gè)Na+ ，輸入2個(gè)K+ ，消耗一分子ATP,主動(dòng)運(yùn)輸,3.3 大分子物質(zhì)的過膜轉(zhuǎn)運(yùn),胞吞與胞吐 受體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用(receptor-mediated endocytosis ) 免疫球蛋白 低密度脂蛋白（LDL，血漿中的膽固醇轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白） 分泌蛋白的胞內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)過程 信號(hào)肽學(xué)說（signal peptide hypothesis,受體介導(dǎo)的細(xì)胞內(nèi)吞作用,受體,