第06章生物膜与物质运输.ppt

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1、第06章生物膜与物质运输现在学习的是第1页，共38页现在学习的是第2页，共38页 一、生物膜的定义一、生物膜的定义 细胞的膜系统称为细胞的膜系统称为生物膜生物膜(biomembrane)。包。包括细胞膜和内膜。括细胞膜和内膜。细胞膜细胞膜(cell membrane)包绕在细胞的最外层，包绕在细胞的最外层，又称质膜（又称质膜（plasma membrane）。）。内膜内膜（inner membrane）是指在真核细胞中，各种细）是指在真核细胞中，各种细胞器如内质网、高尔基体、溶酶体、线粒体、细胞核等的膜胞器如内质网、高尔基体、溶酶体、线粒体、细胞核等的膜结构。结构。第一节第一节 生物膜及其分子

2、组成生物膜及其分子组成现在学习的是第3页，共38页二、生物膜的分子组成二、生物膜的分子组成 生物膜主要是由脂类和蛋白质生物膜主要是由脂类和蛋白质所构成的复杂的生所构成的复杂的生物大分子复合体。还含有少量糖类、金属离子，并结物大分子复合体。还含有少量糖类、金属离子，并结合一定量的水。合一定量的水。(一)脂类 膜脂膜脂是细胞膜的基本骨架，也是细胞对物质选择性通是细胞膜的基本骨架，也是细胞对物质选择性通透的屏障。透的屏障。膜脂膜脂主要含主要含磷脂磷脂、胆固醇胆固醇和和糖脂糖脂。膜脂分子均为亲水和亲脂的兼性分子，但它们的含量、膜脂分子均为亲水和亲脂的兼性分子，但它们的含量、结构、理化性质及对膜的构成及

3、膜的功能影响却不同。结构、理化性质及对膜的构成及膜的功能影响却不同。现在学习的是第4页，共38页生物膜生物膜 总脂（总脂（%）PC PE PS 鞘磷脂鞘磷脂 胆固醇胆固醇 糖脂糖脂 其它其它 肝细胞肝细胞 24 7 4 19 17 7 22 红细胞红细胞 17 18 7 18 23 3 14 神经髓鞘神经髓鞘 10 15 9 8 22 28 8 线粒体线粒体 49 25 2 0 3 痕量痕量 21 内质网内质网 40 17 5 5 6 痕量痕量 27 生物膜脂分子的组成和含量生物膜脂分子的组成和含量PC：磷脂酰胆碱磷脂酰胆碱(卵磷脂）；卵磷脂）；PE：磷脂酰乙醇胺磷脂酰乙醇胺(脑磷脂脑磷脂)；

4、PS：磷脂磷脂酰丝氨酸酰丝氨酸现在学习的是第5页，共38页1.1.磷脂磷脂磷脂磷脂甘油磷脂甘油磷脂鞘磷脂鞘磷脂 磷脂酰胆碱磷脂酰胆碱(PC,(PC,卵磷脂）卵磷脂）磷脂酰乙醇胺磷脂酰乙醇胺(PE,(PE,脑磷脂脑磷脂)磷脂酰丝氨酸磷脂酰丝氨酸(PS)(PS)现在学习的是第6页，共38页甘油磷脂甘油磷脂现在学习的是第7页，共38页2.2.胆固醇胆固醇现在学习的是第8页，共38页3.3.糖糖 脂脂甘油糖脂甘油糖脂:主要存在细菌和植物的细胞膜上主要存在细菌和植物的细胞膜上鞘糖脂鞘糖脂:存在动物的细胞膜上存在动物的细胞膜上现在学习的是第9页，共38页4.膜脂质的双亲性膜脂质的双亲性l膜脂质都是双亲分子

5、膜脂质都是双亲分子l具有亲水的头部和疏水的尾部具有亲水的头部和疏水的尾部l脂质体脂质体现在学习的是第10页，共38页单分子层微团、脂双分子层和脂质体结构单分子层微团、脂双分子层和脂质体结构现在学习的是第11页，共38页（二）蛋白质（二）蛋白质 外周蛋白外周蛋白:内在蛋白内在蛋白:(镶嵌蛋白镶嵌蛋白)具有两性分子的性质，其疏水部具有两性分子的性质，其疏水部分通常插入脂双层的核心疏水区，分通常插入脂双层的核心疏水区，而亲水部分暴露在膜两侧的水相而亲水部分暴露在膜两侧的水相中中.主要是通过静电引力及氢键与脂分主要是通过静电引力及氢键与脂分子的头部或膜内在蛋白相互作用而子的头部或膜内在蛋白相互作用而间

6、接的与膜结合，结合力一般较弱间接的与膜结合，结合力一般较弱.膜蛋白膜蛋白现在学习的是第12页，共38页膜外周蛋白和内在蛋白膜外周蛋白和内在蛋白现在学习的是第13页，共38页膜蛋白在脂双分子层上的定位膜蛋白在脂双分子层上的定位（图中（图中13 为内在蛋白，为内在蛋白，48 为外周蛋白）为外周蛋白）现在学习的是第14页，共38页（三）糖（三）糖 细胞膜表面的糖主要来自细胞膜表面的糖主要来自糖脂糖脂、糖蛋白糖蛋白以及以及蛋白聚蛋白聚糖糖等糖复合物中的糖链。等糖复合物中的糖链。现在学习的是第15页，共38页 第二节第二节 生物膜的结构生物膜的结构 细胞膜细胞膜在电镜下为厚在电镜下为厚6-10nm6-1

7、0nm的薄膜，主要由脂类和的薄膜，主要由脂类和蛋白质组成。蛋白质组成。生物膜的脂类具有极性的头部和非级性的尾部，其头生物膜的脂类具有极性的头部和非级性的尾部，其头部因亲水作用而与水相接触，尾部由于疏水作用而聚集在部因亲水作用而与水相接触，尾部由于疏水作用而聚集在一起。一起。生物膜还含有多种蛋白质，即膜蛋白。膜蛋白表面生物膜还含有多种蛋白质，即膜蛋白。膜蛋白表面是两性的，其疏水表面在膜内与脂类的脂肪酸链相接触，是两性的，其疏水表面在膜内与脂类的脂肪酸链相接触，而亲水表面则与膜两侧的水相和脂类的极性头部基团相而亲水表面则与膜两侧的水相和脂类的极性头部基团相接触，因此，膜蛋白不溶于水溶液中。接触，因

8、此，膜蛋白不溶于水溶液中。现在学习的是第16页，共38页脂双分子层是细胞膜及其他细胞器膜的基本结构脂双分子层是细胞膜及其他细胞器膜的基本结构现在学习的是第17页，共38页一、生物膜的分子结构模型一、生物膜的分子结构模型液态镶嵌模型液态镶嵌模型(fluid mosaic model)(fluid mosaic model)片层结构模型片层结构模型(1amella structure model)(1amella structure model)单位膜模型单位膜模型(unit membrane model)(unit membrane model)现在学习的是第18页，共38页膜的液态镶嵌模型膜的

9、液态镶嵌模型现在学习的是第19页，共38页 （1 1）脂质双层是膜的基本结构。膜脂质分子在不断运）脂质双层是膜的基本结构。膜脂质分子在不断运动中，在生理条件下，呈流动的液晶态。动中，在生理条件下，呈流动的液晶态。（2 2）细胞质膜上的蛋白质有的结合于膜的表面上，有）细胞质膜上的蛋白质有的结合于膜的表面上，有的镶嵌在膜内，它们与膜脂分子之间存在相互作用。的镶嵌在膜内，它们与膜脂分子之间存在相互作用。（3 3）膜的各种成分在脂双层上的分布是不对称的。）膜的各种成分在脂双层上的分布是不对称的。膜上的糖基总是暴露在质膜的外表面上。膜上的糖基总是暴露在质膜的外表面上。液态镶嵌学说的主要内容：液态镶嵌学说

10、的主要内容：现在学习的是第20页，共38页（一）膜结构的不对称性（一）膜结构的不对称性1.1.膜脂分布的不对称性膜脂分布的不对称性人红细胞膜磷脂在质膜上不对称分布人红细胞膜磷脂在质膜上不对称分布质膜总量质膜总量50SM PC PE PS 占占总总磷磷脂脂的的%5025250外层外层内层内层二、生物膜的特点二、生物膜的特点现在学习的是第21页，共38页2.2.膜蛋白分布的不对称性膜蛋白分布的不对称性细胞内细胞内细胞外细胞外现在学习的是第22页，共38页3.3.糖链分布的不对称性糖链分布的不对称性 膜上含有糖链的糖复合物也位于细胞膜的脂双分膜上含有糖链的糖复合物也位于细胞膜的脂双分子层的外层。子层

11、的外层。糖脂糖脂细胞内细胞内细胞外细胞外现在学习的是第23页，共38页(二二)膜的流动性膜的流动性1.1.膜分子的运动膜分子的运动 (1)(1)膜脂的运动膜脂的运动 有以下几种方式：有以下几种方式：（1 1）侧向扩散）侧向扩散 （2 2）翻转运动）翻转运动 （3 3）旋转运动）旋转运动 （4 4）摆动运动）摆动运动现在学习的是第24页，共38页磷脂分子的运动方式磷脂分子的运动方式 现在学习的是第25页，共38页(2)(2)膜蛋白的运动膜蛋白的运动 膜蛋白的侧向扩散膜蛋白的侧向扩散 膜蛋白的旋转运动膜蛋白的旋转运动现在学习的是第26页，共38页2.2.影响膜流动性的因素影响膜流动性的因素(1)1

12、)脂肪酸链的长度与饱和度对膜流动性的影响。脂肪酸链的长度与饱和度对膜流动性的影响。(2)(2)胆固醇对膜流动性的影响。胆固醇对膜流动性的影响。(3)(3)膜蛋白与膜脂分子相互作用对膜流动性的影响。膜蛋白与膜脂分子相互作用对膜流动性的影响。(4)(4)温度对膜流动性的影响。温度对膜流动性的影响。现在学习的是第27页，共38页第三节第三节 生物膜的功能生物膜的功能生物膜的功能：生物膜的功能：1.1.物质转运；物质转运；2.2.信息传递；信息传递；3.3.分子识别；分子识别；4.4.能量交换；能量交换；5.5.细胞免疫；细胞免疫；6.6.神经传导；神经传导；7.7.代谢调控；代谢调控；8.8.区室化

13、。区室化。现在学习的是第28页，共38页细胞膜的转运功能细胞膜的转运功能 小分子小分子转运方式转运方式 大分子大分子转运方式转运方式被动转运主动运输胞吞作用 胞吐作用简单扩散简单扩散易化扩散易化扩散现在学习的是第29页，共38页(一）被动转运一）被动转运 定义：定义：被动转运是指物质顺浓度梯度的方向，从膜高被动转运是指物质顺浓度梯度的方向，从膜高浓度的一侧转运到低浓度一侧的运输过程。浓度的一侧转运到低浓度一侧的运输过程。特点：特点：不消耗不消耗ATPATP。方式：方式：简单扩散和易化扩散。简单扩散和易化扩散。现在学习的是第30页，共38页1 1简单扩散简单扩散简单扩散简单扩散 定义：定义：有些

14、物质可通过细胞膜进行自由扩散，扩散有些物质可通过细胞膜进行自由扩散，扩散的速度主要取决于两侧的浓度差，并趋于达到扩散平衡。的速度主要取决于两侧的浓度差，并趋于达到扩散平衡。特点：特点：（1 1）不需要特异的膜载体和能量供应；）不需要特异的膜载体和能量供应；（2 2）通透速度和浓度梯度成正比；）通透速度和浓度梯度成正比；（3 3）分子通透的速度与它们在水和油相中的分配系数、）分子通透的速度与它们在水和油相中的分配系数、电离度、分子大小等因素有关。电离度、分子大小等因素有关。现在学习的是第31页，共38页2 2 2 2易化扩散易化扩散易化扩散易化扩散定义：定义：是由膜上特异的转运蛋白介导的被动转运

15、。是由膜上特异的转运蛋白介导的被动转运。特点：特点：（1 1）分子扩散越过膜时，除浓度梯度外不需要能）分子扩散越过膜时，除浓度梯度外不需要能量供应；量供应；（2 2）对转运物质有高度特异性，如对光学异构体或结）对转运物质有高度特异性，如对光学异构体或结构相近的类似物可有不同的转运速度和亲和常数。构相近的类似物可有不同的转运速度和亲和常数。现在学习的是第32页，共38页物质的跨膜转运方式物质的跨膜转运方式现在学习的是第33页，共38页易化扩散中载体蛋白的易化扩散中载体蛋白的“乒乓乒乓”构象构象 现在学习的是第34页，共38页(二）主动运输二）主动运输 定义：定义：主动运输是物质由低浓度的一侧跨膜

16、转运到高浓主动运输是物质由低浓度的一侧跨膜转运到高浓度的一侧，同时消耗度的一侧，同时消耗ATPATP能量的运输方式。能量的运输方式。特点：特点：（1 1）消耗能量；）消耗能量；（2 2）逆浓度差。）逆浓度差。现在学习的是第35页，共38页NaNa+/K/K+-ATP-ATP酶与酶与NaNa+和和K K+的转运的转运现在学习的是第36页，共38页（三）大分子转运方式（三）大分子转运方式 （1 1）胞吞作用：）胞吞作用：胞吞过程中，细胞膜的一些区域内陷，胞吞过程中，细胞膜的一些区域内陷，并包围少量的细胞外液。然后，内陷两侧的膜闭合，形成胞并包围少量的细胞外液。然后，内陷两侧的膜闭合，形成胞吞小泡，并从膜上脱落下来，吞小泡，并从膜上脱落下来，进入胞质。进入胞质。分类：分类：吞噬作用；胞饮作用；受体介导的胞吞作用。吞噬作用；胞饮作用；受体介导的胞吞作用。（2 2）胞吐作用：）胞吐作用：在细胞中合成的生物大分子由转运小泡在细胞中合成的生物大分子由转运小泡运送到细胞膜，转运小泡与膜融合并将这些分子释放和分泌。运送到细胞膜，转运小泡与膜融合并将这些分子释放和分泌。分类：分类：结构性分泌途径；调节性分泌途径。结构性分泌途径；调节性分泌途径。现在学习的是第37页，共38页胞吞作用和胞吐作用胞吞作用和胞吐作用现在学习的是第38页，共38页