生物化学生物膜与物质运输

关于生物化学生物膜与物质运输本章主要内容：

生物膜的化学组成生物膜的性质和结构物质的跨膜运输第2页,共38页，2024年2月25日，星期天

生物膜（Bio-membrane）是指细胞的膜系统。原核生物只有质膜，而真核生物除了质膜（plasmamembrane），还有细胞器的膜，如核膜、线粒体膜、内质网膜等。

几乎所有的生理活动都与生物膜相关，例如物质运输、能量转换、信息传递、细胞的分裂、运动、相互识别和通讯，以至肿瘤的发生等。第3页,共38页，2024年2月25日，星期天一个动物的上皮细胞及其膜系统第4页,共38页，2024年2月25日，星期天1.生物膜的化学组成

所有生物膜几乎都是由蛋白质和脂类两大物质组成，尚含有少量糖、金属离子和水。1.1膜脂

磷脂（甘油磷脂、鞘磷脂）糖脂胆固醇第5页,共38页，2024年2月25日，星期天以甘油为基础形成的甘油磷脂（glycerophospholipid）第6页,共38页，2024年2月25日，星期天以神经鞘氨醇为基础还可以形成鞘磷脂（sphingophospholipid）

胆固醇的分子结构糖脂主要分布在细胞膜外侧的单分子层中，动物细胞膜所含的糖脂主要是脑苷脂。第7页,共38页，2024年2月25日，星期天

膜脂分子的特点和结构

双亲性卵磷脂亲水的极性的头部疏水的非极性的尾部第8页,共38页，2024年2月25日，星期天第9页,共38页，2024年2月25日，星期天

微团双分子层

脂质体膜的基本结构——脂质双层（Lipidbilayer）waterwater第10页,共38页，2024年2月25日，星期天1.2膜蛋白

膜蛋白具有重要的生物功能，是生物膜实施功能的场所。可以分为外周蛋白和内在蛋白。它们是受体，酶，抗原，通道和骨架蛋白等。

外周蛋白（peripheralprotein）分布于双层脂膜的外表层。与膜的结合比较疏松，容易从膜上分离出来。外周蛋白比较亲水，能溶解于水。内在蛋白（integralprotein）蛋白的部分或全部嵌在双层脂膜的疏水层中。难溶于水，且不容易从膜中分离出来。主要以

-螺旋形式存在。第11页,共38页，2024年2月25日，星期天第12页,共38页，2024年2月25日，星期天跨膜蛋白（transmembraneprotein)第13页,共38页，2024年2月25日，星期天1.3膜糖生物膜中的寡糖链在信息传递和细胞的相互识别方面有重要作用。糖蛋白上的寡糖链总是指向细胞的外面第14页,共38页，2024年2月25日，星期天生物膜上各种化学组成之间的关系第15页,共38页，2024年2月25日，星期天2.生物膜的性质与结构特点2.1生物膜的运动膜脂分子：分子摆动、旋转运动、侧向运动、翻转运动等。膜蛋白：扩散运动、旋转运动。

第16页,共38页，2024年2月25日，星期天证明膜蛋白可以在脂质双层中进行自由侧向运动红色荧光标记抗体绿色荧光标记抗体第17页,共38页，2024年2月25日，星期天2.2膜的相变温度及其影响因素

相变温度（Tc）是膜脂物理状态互相转变的临界温度。高于相变温度时，膜呈流动的液态，低于相变温度时，膜呈凝固的胶态。

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相变温度受膜脂中脂肪酸的组成影响。烃链短的脂肪酸和不饱和脂肪酸的含量较高时，膜脂的相变温度较低，膜呈现较好的流动性。胆固醇参与膜脂流动性的调节。第19页,共38页，2024年2月25日，星期天第20页,共38页，2024年2月25日，星期天2.3流动镶嵌模型（Mosaicfluidmodel）第21页,共38页，2024年2月25日，星期天生物膜结构要点:生物膜的基本结构是脂质双层,蛋白质或镶嵌在膜上或结合在膜的表面,膜上的寡糖链总是指向膜的胞外一侧。膜上的成分是运动的,随温度变化,脂质双层呈液晶态或凝胶态.膜的相变温度与膜上脂肪酸烃链的长度和饱和程度有关。脂质双层的组成成分呈不对称分布。第22页,共38页，2024年2月25日，星期天3.物质的跨膜转运3.1物质运输的功能

维持细胞的容积、形态、渗透压、电解质的浓度，为细胞的生理活动提供适宜的环境从环境摄取营养物质，向环境排出代谢废物第23页,共38页，2024年2月25日，星期天3.2小分子物质和离子的过膜转运

简单扩散（simplediffusion)顺浓度梯度不需要供应能量

易化扩散（facilitateddiffusion）顺浓度梯度不需要供应能量需要通道蛋白或载体蛋白介导

主动转运（activetransport)逆浓度梯度消耗能量(如ATP)需要转运载体第24页,共38页，2024年2月25日，星期天简单扩散易化扩散主动运输物质的电化学梯度

第25页,共38页，2024年2月25日，星期天1、简单扩散——顺浓度梯度注意电荷、极性与大小的影响2、易化扩散——顺浓度梯度注意需要载体或通道协助

通道载体第26页,共38页，2024年2月25日，星期天

以钠钾泵，又称Na+K+ATP酶（Na+K+ATPase）为例。它是广泛存在于动物细胞膜上的离子运载体，为蛋白二聚体。其功能是保持细胞内高钾低钠，细胞外高钠低钾的浓度梯度，转运过程消耗ATP。钠钾泵有两种构型：EI型：亲钠排钾，脱磷酸的形式EII型：亲钾排钠，磷酸化的形式两种构型发生一次互变，转运出3个Na+

，输入2个K+

，消耗一分子ATP。3、主动运输第27页,共38页，2024年2月25日，星期天第28页,共38页，2024年2月25日，星期天第29页,共38页，2024年2月25日，星期天第30页,共38页，2024年2月25日，星期天第31页,共38页，2024年2月25日，星期天第32页,共38页，2024年2月25日，星期天3.3大分子物质的过膜转运胞吞与胞吐受体介导的内吞作用(receptor-mediatedendocytosis)

免疫球蛋白

低密度脂蛋白（LDL，血浆中的胆固醇转运蛋白）分泌蛋白的胞内转运过程信号肽学说（signalpeptidehypothesis）第33页,共38页，2024年2月25日，星期天第34页,共38页，2024年2月25日，星期天第35页,共38页，2024年2月25日，星期天受体介导的细胞内吞作用受体内吞泡配体溶酶体内体第36页,