生物化學(xué)生物膜與物質(zhì)運(yùn)輸

關(guān)于生物化學(xué)生物膜與物質(zhì)運(yùn)輸本章主要內(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?shù)?頁,共38頁，2024年2月25日，星期天

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（plasmamembrane），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、相互識別和通訊，以至腫瘤的發(fā)生等。第3頁,共38頁，2024年2月25日，星期天一個動物的上皮細(xì)胞及其膜系統(tǒng)第4頁,共38頁，2024年2月25日，星期天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）糖脂膽固醇第5頁,共38頁，2024年2月25日，星期天以甘油為基礎(chǔ)形成的甘油磷脂（glycerophospholipid）第6頁,共38頁，2024年2月25日，星期天以神經(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，動物細(xì)胞膜所含的糖脂主要是腦苷脂。第7頁,共38頁，2024年2月25日，星期天

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第8頁,共38頁，2024年2月25日，星期天第9頁,共38頁，2024年2月25日，星期天

微團(tuán)雙分子層

脂質(zhì)體膜的基本結(jié)構(gòu)——脂質(zhì)雙層（Lipidbilayer）waterwater第10頁,共38頁，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，是生物膜實(shí)施功能的場所?？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（peripheralprotein）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（integralprotein）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。第11頁,共38頁，2024年2月25日，星期天第12頁,共38頁，2024年2月25日，星期天跨膜蛋白（transmembraneprotein)第13頁,共38頁，2024年2月25日，星期天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)胞的外面第14頁,共38頁，2024年2月25日，星期天生物膜上各種化學(xué)組成之間的關(guān)系第15頁,共38頁，2024年2月25日，星期天2.生物膜的性質(zhì)與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)2.1生物膜的運(yùn)動膜脂分子：分子擺動、旋轉(zhuǎn)運(yùn)動、側(cè)向運(yùn)動、翻轉(zhuǎn)運(yùn)動等。膜蛋白：擴(kuò)散運(yùn)動、旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。

第16頁,共38頁，2024年2月25日，星期天證明膜蛋白可以在脂質(zhì)雙層中進(jìn)行自由側(cè)向運(yùn)動紅色熒光標(biāo)記抗體綠色熒光標(biāo)記抗體第17頁,共38頁，2024年2月25日，星期天2.2膜的相變溫度及其影響因素

相變溫度（Tc）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，膜呈流動的液態(tài)，低于相變溫度時，膜呈凝固的膠態(tài)。

第18頁,共38頁，2024年2月25日，星期天

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，膜脂的相變溫度較低，膜呈現(xiàn)較好的流動性。膽固醇參與膜脂流動性的調(diào)節(jié)。第19頁,共38頁，2024年2月25日，星期天第20頁,共38頁，2024年2月25日，星期天2.3流動鑲嵌模型（Mosaicfluidmodel）第21頁,共38頁，2024年2月25日，星期天生物膜結(jié)構(gòu)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度和飽和程度有關(guān)。脂質(zhì)雙層的組成成分呈不對稱分布。第22頁,共38頁，2024年2月25日，星期天3.物質(zhì)的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)3.1物質(zhì)運(yùn)輸?shù)墓δ?/p>

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)境排出代謝廢物第23頁,共38頁，2024年2月25日，星期天3.2小分子物質(zhì)和離子的過膜轉(zhuǎn)運(yùn)

簡單擴(kuò)散（simplediffusion)順濃度梯度不需要供應(yīng)能量

易化擴(kuò)散（facilitateddiffusion）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)

主動轉(zhuǎn)運(yùn)（activetransport)逆濃度梯度消耗能量(如ATP)需要轉(zhuǎn)運(yùn)載體第24頁,共38頁，2024年2月25日，星期天簡單擴(kuò)散易化擴(kuò)散主動運(yùn)輸物質(zhì)的電化學(xué)梯度

第25頁,共38頁，2024年2月25日，星期天1、簡單擴(kuò)散——順濃度梯度注意電荷、極性與大小的影響2、易化擴(kuò)散——順濃度梯度注意需要載體或通道協(xié)助

通道載體第26頁,共38頁，2024年2月25日，星期天

以鈉鉀泵，又稱Na+K+ATP酶（Na+K+ATPase）為例。它是廣泛存在于動物細(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Na+

，輸入2個K+

，消耗一分子ATP。3、主動運(yùn)輸?shù)?7頁,共38頁，2024年2月25日，星期天第28頁,共38頁，2024年2月25日，星期天第29頁,共38頁，2024年2月25日，星期天第30頁,共38頁，2024年2月25日，星期天第31頁,共38頁，2024年2月25日，星期天第32頁,共38頁，2024年2月25日，星期天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-mediatedendocytosis)

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)過程信號肽學(xué)說（signalpeptidehypothesis）第33頁,共38頁，2024年2月25日，星期天第34頁,共38頁，2024年2月25日，星期天第35頁,共38頁，2024年2月25日，星期天受體介導(dǎo)的細(xì)胞內(nèi)吞作用受體內(nèi)吞泡配體溶酶體內(nèi)體第36頁,