12-生物膜与跨膜运送

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第十二章,生物膜与跨膜运送,2,一、生物膜的组成与结构,3,一、生物膜的组成与结构,它们的膜称,细胞内膜,原核细胞内膜系统不丰富，真核细胞中有很多,生物膜即指细胞外周膜和内膜系统的统称,具有特定功能的亚细胞结构和细胞器：,细胞核,溶酶体,线粒体,高尔基体,4,（一）、生物膜的组成和性质,不同的细胞，不同的膜，各物质的组成含量不同,脂质,:,蛋白,=1:4 4:1,膜功能越复杂，蛋白质种类越多，含量越大,蛋白质,脂质（主要是磷脂）,糖类,水和金属离子,生物膜,5,生物膜的化学组成（）,类别 蛋白质 脂质 糖类,神经髓鞘质膜,18 79 3,人红细胞,49 43 8,小鼠肝细胞,44 52 4,嗜盐菌紫膜,75 25 0,线粒体内膜,76 24 0,1,、膜脂,1,）脂质,6,糖,脂,蛋白,生物膜,磷脂,糖脂,胆固醇,鞘氨醇的衍生物,构成生物膜的基质,两亲性使之在生物膜中呈双分子排列，构成脂双层,甘油磷脂和鞘磷脂,动物细胞的质膜都含糖脂,对生物膜中脂质的流动性和渗透性有一定的调节作用，是脊椎动物膜流动性的关键调节剂,含量：动物细胞,植物细胞,质膜,内膜系统,9,膜的相变温度,Tc,膜的凝胶相和液晶相的相互转变温度,磷脂分子成膜后头基排列整齐，在,Tc,以下时，尾链全部取反式构象（全交叉），排列整齐，为凝胶相；而在,Tc,以上时，尾链成邻位交叉，形成“结”而变成流动态，为液晶相,。,10,（一）、生物膜的组成和性质,胆固醇的作用,使相变温度变宽，保持膜的流动性,当,t Tc,，胆固醇阻扰磷脂尾链的分子异构化运动，阻止向液晶态转化，降低膜的流动性，使相变温度提高；,当,t Tc,，膜可以流动,t Tc,磷脂发生相变,t Tc,17,磷脂分子的运动方式：,a,、在膜内,侧向扩散或,移动,，即分子同层,交换,(2m,/,sec),b,、在脂双层中,翻转,c,、烃链绕,C-C,键,旋转,全反式构型和交叉式构型异构化,18,d,、围绕与膜平面垂,直的轴左右摆动,e,、围绕与膜平面垂,直的轴旋转,影响膜流动性的因素,、脂肪酸的链长和不饱和度,链 长,：链越长越易排列,不饱和度,：双键,(cis),越多越不易排列,19,E.coli,，,42,0,C,时，,FA/UFA=,1.6:1,，,27,时为,1:1,，,防止膜在低温下过于刚硬,、胆固醇：,真核生物膜流动的关键调节剂,、其 它：,膜蛋白、鞘磷脂含量，温度、,pH,、离子强度，,金属离子等,膜脂的流动性影响膜蛋白的构象及在脂,双层中的包埋深度，即而影响膜的功能,膜蛋白,小鼠细胞,人细胞,细胞融合,杂交细胞,、膜蛋白的运动性,侧向移动和旋转扩散,1970,年，,Frye,和,Edidin,通过细胞,表面抗原分布的变化证明了侧向移动的运动形式,21,旋转扩散：相对定位不变，只能旋转，不能翻转,旋转扩散与脂质密切相关，,70,的脂质去除时，旋转扩散为零,一般来说，旋转扩散慢于侧向扩散，膜蛋白的侧向扩散显著慢于膜脂的侧向扩散。,（二）、生物膜的分子结构,22,二、生物膜的物质运送,（一）生物膜的主要功能,23,1,、分隔细胞、细胞器,细胞及细胞器功能的专门化与分隔密切相关,2,、物质运送,生物膜具有半透性阻障作用，膜上专一性的分子泵可使物质跨膜运送,3,、能量转换,如氧化磷酸化,4,、信息的识别和传递,在生物通讯中起中心作用，细胞识别、细胞,免疫、细胞通讯都是在膜上进行的,24,（二）主动运送和被动运送,1,、被动运输,物质从高浓度一侧顺浓度梯度的方向，通过膜运输到低浓度一侧的过程,特点：,运输速率取决于物质在膜两侧的浓 度差和物,质的分子大小、所带电荷和在脂双层中的溶解性,该过程无需能量,25,2,、主动运输,物质逆浓度梯度和逆电荷梯度的运输过程,特点：,专一性：,运送物质,饱和性：,运输速率,方向性：,恒定的离子浓度差,选择性抑制：,乌本苷、根皮苷,需能量：,细胞内,Na,、,K,的主动运送,根据所运输分子的大小，物质运输,又分为小分子运输和大分子运输,非极性分子,不带电荷的极性分子（小分子、大分子）,带电荷的极性分子或离子,（三）小分子,物质的运输,27,（三）小分子物质的运输,运输方式,单向运输,双向运输,协同运输,同向,反向,28,1,、,Na,+,K,+,-,泵,细胞内外存在离子梯度差，胞内高,K,+,、,低,Na,+,，胞外高,Na,+,、低,K,+,，这是由称为钠钾,泵的蛋白主动运送的结果,2,、,Na,+,K,+,-ATP,酶,(,Jens C.Skou,1997,),Na,+,K,+,-,泵就是分布于膜上的,Na,+,K,+,-ATP,酶,通过水解,ATP,主动向外运输,Na,+,，而向内运输,K,+,离子的跨膜运送大多通过专一性蛋白运送,29,（三）小分子物质的运输,30,3,、,Na,+,K,+,-ATP,酶作用机制构象变化假说,ATP,：,Na,+,K,+,-,泵的能源,维持细胞的膜电位；,调节细胞的体积；,驱动糖和氨基酸的运送,31,（四）生物大分子的跨膜运输,胞吐作用和胞吞作用,囊泡,分泌泡,质膜,凡影响细胞分泌的因素也会影响胞吐作用,细胞内囊泡,32,（四）生物大分子的跨膜运输,吞噬作用,内吞直径达几微米以上的复合物或微生物等的过程。如巨噬细胞吞并细菌,胞饮作用,将直径小于,1,微米的微滴吞入细胞的过程,受体介导的胞吞作用,内吞物与细胞表面受体结合而引起的胞吞,作用，专一性强,33,动物细胞摄取胆固醇的过程由受体介导的胞吞作用实现,LDL,直径约,22nm,，每个,LDL,的核心由约,1500,个胆固醇分子组成,