第6章 生物膜与物质运输.ppt

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　　标题： 第6章 生物膜与物质运输Biomembranes and cellular transportation

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　　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

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　　正文： 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，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。

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　　一个动物的上皮细胞及其膜系统

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　　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

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　　以甘油为基础形成的甘油磷脂(glycerophospholipid)

　　以神经鞘氨醇为基础还可以形成鞘磷脂

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　　正文： 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

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　　微团

　　双分子层

　　脂质体

　　膜的基本结构——脂质双层(Lipid bilayer)

　　water

　　water

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　　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(peripheral protein) 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(integral protein) 蛋白的部分或全部嵌在双层脂膜的疏水层中。 溶于水，且不容易从膜中分离出来。 主要以?-螺旋形式存在。

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　　跨膜蛋白(transmembrane protein)

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　　1.3 膜糖

　　生物膜中的寡糖链信息传递和细胞的相互识别方面具有重要作用。

　　糖蛋白上的寡糖链总是指向细胞的外面

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　　生物膜上各种化学组成之间的关系

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　　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、侧向运动等。 膜蛋白：扩散运动 、旋转运动。

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　　2.2 膜的相变温度及其影响因素

　　相变温度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。 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。

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　　2.3 流动镶嵌模型( Mosaic fluid model)

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　　正文： 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(Tm)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.

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　　3. 物质的过膜转运

　　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

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　　3.2 小分子物质和离子的过膜转运

　　简单扩散(simple diffusion)

　　顺浓度梯度 不需要供应能量

　　促进扩散(facilitated diffusion)

　　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(active transport)

　　逆浓度梯度 消耗能量(如ATP) 需要转运载体

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　　简单扩散

　　促进扩散

　　主动运输

　　物质的电化学梯度

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　　简单扩散——顺浓度梯度 注意电荷、极性与大小的影响

　　促进扩散——顺浓度梯度 注意需要载体或通道协助

　　通道

　　载体

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　　以钠钾泵，又称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。

　　主动运输

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　　3.3 大分子物质的过膜转运

　　正文： 胞吞与胞吐 受体介导的内吞作用(receptor-mediated endocytosis ) 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(signal peptide hypothesis)

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　　受体介导的细胞内吞作用

　　受体

　　内吞泡

　　配体

　　溶酶体

　　内体

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　　信号肽假说(Signal peptide hypothesis)

　　核糖体

　　信号肽受体蛋白

　　信号肽

　　新生肽链

　　信号肽酶

　　SRP受体

　　内质网腔

　　胞液

　　合成的蛋白质

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　　本章结束