生物膜與物質(zhì)運送

1、chapter21 生物膜與物質(zhì)運送生物膜與物質(zhì)運送n生物膜具有保護、轉(zhuǎn)運、能量轉(zhuǎn)換、信生物膜具有保護、轉(zhuǎn)運、能量轉(zhuǎn)換、信息傳遞、運動和免疫等生物功能。息傳遞、運動和免疫等生物功能。n細胞或細胞器需要經(jīng)常與外界進行物質(zhì)交換以維細胞或細胞器需要經(jīng)常與外界進行物質(zhì)交換以維持其正常的功能。持其正常的功能。n細胞或細胞器通過生物膜，從膜外選擇性地吸收細胞或細胞器通過生物膜，從膜外選擇性地吸收所需要的養(yǎng)料，同時也要排出不需要的物質(zhì)。所需要的養(yǎng)料，同時也要排出不需要的物質(zhì)。n在各種物質(zhì)跨膜轉(zhuǎn)運過程中，細胞膜起著重要的在各種物質(zhì)跨膜轉(zhuǎn)運過程中，細胞膜起著重要的調(diào)控作用。調(diào)控作用。一、被動運送與主動運送一、被

2、動運送與主動運送根據(jù)物質(zhì)運送自由能變化的情況分：根據(jù)物質(zhì)運送自由能變化的情況分：（一）被動運輸（一）被動運輸（passive transport） 即順濃度梯度的方向跨膜運送的過程。特點是：物質(zhì)的運即順濃度梯度的方向跨膜運送的過程。特點是：物質(zhì)的運送速率即依賴于膜兩側(cè)運送物質(zhì)的濃度差，又與被運送物質(zhì)的送速率即依賴于膜兩側(cè)運送物質(zhì)的濃度差，又與被運送物質(zhì)的分子大小、電荷和在脂雙層中的溶解性有關(guān)。分子大小、電荷和在脂雙層中的溶解性有關(guān)。 不需供能，自發(fā)進行（自由能減少，熵增加）。不需供能，自發(fā)進行（自由能減少，熵增加）。（二）主動運送（二）主動運送（active transport） 即逆濃度梯度

3、（或電荷梯度或電化學梯度）的方向跨膜運即逆濃度梯度（或電荷梯度或電化學梯度）的方向跨膜運送的過程。特點是送的過程。特點是（1）專一性專一性(膜轉(zhuǎn)運蛋白膜轉(zhuǎn)運蛋白)；（；（2）運送速度可）運送速度可以達到飽和狀態(tài)；（以達到飽和狀態(tài)；（3）方向性；（）方向性；（4）選擇性抑制。）選擇性抑制。 需要供給能量，不能自發(fā)進行（自由能增加，熵減少）需要供給能量，不能自發(fā)進行（自由能增加，熵減少） 。轉(zhuǎn)運通道轉(zhuǎn)運通道載體蛋白載體蛋白和和通道蛋白通道蛋白膜的通透性膜的通透性膜允許一膜允許一定物質(zhì)穿越的性能。跟膜蛋白無關(guān)。定物質(zhì)穿越的性能。跟膜蛋白無關(guān)。特點：特點：具有選擇性具有選擇性o2 , co2 , n2

4、尿素尿素,h2o葡萄糖葡萄糖,蔗糖蔗糖h+,na+ , ca2+二、小分子物質(zhì)的運送二、小分子物質(zhì)的運送膜對物質(zhì)分子的通透性取決于膜對物質(zhì)分子的通透性取決于膜的結(jié)構(gòu)屬性膜的結(jié)構(gòu)屬性及及分子特性分子特性：u 脂溶性越強的分子越容易穿膜；脂溶性越強的分子越容易穿膜；非極性物質(zhì)脂溶性強，易穿膜，非極性物質(zhì)脂溶性強，易穿膜，如如o2，co2，n2， 但但h2o例外。例外。u 分子量越小越容易穿膜；分子量越小越容易穿膜；u 不帶電荷的分子容易穿膜，不帶電荷的分子容易穿膜，帶電荷的離子不能或很難穿膜。帶電荷的離子不能或很難穿膜。高濃度高濃度低濃度低濃度p不需要消耗細胞代謝能，不依靠專一的膜蛋白分不需要消耗

5、細胞代謝能，不依靠專一的膜蛋白分子而使物質(zhì)順濃度梯度從膜的一側(cè)轉(zhuǎn)運到另一側(cè)的子而使物質(zhì)順濃度梯度從膜的一側(cè)轉(zhuǎn)運到另一側(cè)的運輸方式。如運輸方式。如coco2 2、o o2 2、乙醇、尿素和、乙醇、尿素和h h2 2o o等。等。二、小分子物質(zhì)的運送二、小分子物質(zhì)的運送運送蛋白；單向運送和協(xié)同運送（同向運送和反向運送）運送蛋白；單向運送和協(xié)同運送（同向運送和反向運送）小分子運送主要通過運送蛋白體系來實現(xiàn)：小分子運送主要通過運送蛋白體系來實現(xiàn)：（一）（一）“na+k+泵泵”與與“na+，k+atp 酶酶” 是一個四聚體膜蛋白，烏本苷是特異性抑制劑。是一個四聚體膜蛋白，烏本苷是特異性抑制劑。（二）（二

6、）“ca+泵泵”與與“ca+atp 酶酶” 是一個四聚體膜。是一個四聚體膜。其活性受鈣調(diào)蛋白影響，因此鈣調(diào)蛋白可刺激細胞對其活性受鈣調(diào)蛋白影響，因此鈣調(diào)蛋白可刺激細胞對ca+的吸收。的吸收。運送蛋白；單向運送和協(xié)同運送（同向運送和反向運送）運送蛋白；單向運送和協(xié)同運送（同向運送和反向運送）載體蛋白：載體蛋白：通過蛋白質(zhì)發(fā)生可逆的構(gòu)象變化進行物質(zhì)運輸；通過蛋白質(zhì)發(fā)生可逆的構(gòu)象變化進行物質(zhì)運輸；通道蛋白：通道蛋白：在蛋白質(zhì)中心形成一個親水性的通道，使特定在蛋白質(zhì)中心形成一個親水性的通道，使特定溶質(zhì)穿越。溶質(zhì)穿越。p被運輸?shù)奈镔|(zhì)被運輸?shù)奈镔|(zhì)借助于借助于膜運輸?shù)鞍?，膜運輸?shù)鞍?，順順著著濃度梯度或電化學

7、梯度穿越細胞膜，且濃度梯度或電化學梯度穿越細胞膜，且不不需要需要消耗細胞代謝能消耗細胞代謝能, ,這種運輸方式稱這種運輸方式稱。根據(jù)膜運輸?shù)鞍邹D(zhuǎn)運物質(zhì)方向不同及有無能根據(jù)膜運輸?shù)鞍邹D(zhuǎn)運物質(zhì)方向不同及有無能量耦聯(lián)，分為兩種運輸方式：量耦聯(lián)，分為兩種運輸方式：p被運輸?shù)奈镔|(zhì)被運輸?shù)奈镔|(zhì)借助于借助于膜運輸?shù)鞍?，膜運輸?shù)鞍?，逆逆著著濃度梯度或電化學梯度穿越細胞膜，且濃度梯度或電化學梯度穿越細胞膜，且需需 要要 消耗細胞代謝能消耗細胞代謝能, ,這種運輸方式稱這種運輸方式稱。載體蛋白載體蛋白 既參與主動運輸又參與被動運輸，既參與主動運輸又參與被動運輸，通道蛋白通道蛋白 只參與被動運輸。只參與被動運輸。高

8、濃度高濃度低濃度低濃度載體蛋白載體蛋白載體蛋白介導載體蛋白介導的被動運輸?shù)谋粍舆\輸載體蛋白有特異性和飽和性載體蛋白有特異性和飽和性主要動力是物質(zhì)的電化學梯度和膜電位主要動力是物質(zhì)的電化學梯度和膜電位三、大分子和顆粒物質(zhì)的膜泡運輸三、大分子和顆粒物質(zhì)的膜泡運輸三、生物大分子的跨膜運送（三、生物大分子的跨膜運送（5555頁）頁）（一）胞吐作用（一）胞吐作用（endocytosis）囊泡的囊泡的形成形成與細胞與細胞膜融合膜融合釋放外釋放外排物質(zhì)排物質(zhì)（二）胞吞作用（二）胞吞作用（exocytosis）攝入大攝入大分子物分子物質(zhì)質(zhì)細胞膜細胞膜內(nèi)陷內(nèi)陷囊泡的囊泡的形成形成作用作用：完成大分子與顆粒性物質(zhì)的跨膜運輸，又稱膜泡運輸：完成大分子與顆粒性物質(zhì)的跨膜運輸，又稱膜泡運輸或或批量運輸（批量運輸（bulk transport）。屬于主動運輸。）。屬于主動運輸。質(zhì)膜代謝的一種重要方式質(zhì)膜代謝的一種重要方式（三）蛋白質(zhì)的跨膜運送（三）蛋白質(zhì)的跨膜運送 1、分泌蛋白質(zhì)通過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的運送、分泌蛋白質(zhì)通過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的運送信號肽假說信號肽假說 2、線粒體蛋白的跨膜運送、線粒體蛋白的跨膜運送導肽的功能導肽的功能四、生物膜運送的分子機理四、生物膜運送的分子機理移動性載體模型和孔道或通道模型移動性載體模型和孔道