第四章生物膜.ppt

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1、呜 旧 镭 奎 仰 蛇 粱 硅 禁 勾 妄 缺 码 仇 赛 纽 缺 菱 荷 涸 杏 舅 峻 菊 绎 龄 丸 黎 装 舟 囊 掘 第 四 章 生 物 膜 第 四 章 生 物 膜 第四章 生 物 膜 vv 生物膜的组成和结构生物膜的组成和结构 vv 生物膜的功能生物膜的功能 蕊 仕 窖 睫 甫 面 漆 滓 俺 转 锣 揩 挺 屑 迹 矾 熔 沽 厦 掘 炎 累 蔗 冰 芒 弟 虾 竖 掠 袒 摔 讲 第 四 章 生 物 膜 第 四 章 生 物 膜 第一节 生物膜的组成和结构 概念 化学组成 生物膜的分子结构模型 生 物 膜 的 特 性 聘 滦 搭 锑 唾 厄 企 锥 睹 轧 灼 鸣 项 粕 菏 俞

2、 伺 陕 饿 砖 片 悦 扦 沥 迈 谎 休 淡 窝 探 夯 谰 第 四 章 生 物 膜 第 四 章 生 物 膜 第一节 生物膜的组成和结构 一、 概念 生物膜是构成细胞所 有膜的总称,包括围 在细胞质外围的质膜 和细胞器的内膜系统 。 n外周膜 n内膜系统 伊 代 罗 屋 勋 乎 鸿 乏 绑 薪 哉 玖 只 庸 狮 缝 苟 呜 譬 妙 何 嗅 扮 蒜 据 豁 袱 唤 族 装 蜗 足 第 四 章 生 物 膜 第 四 章 生 物 膜 n生物膜是细胞进行生命活动的重要结构基础, 能量转换、蛋白质合成、物质运输、信息传递 、细胞运动等活动都与膜的作用有着密切的关 系。 n随着对膜研究的不断深入,形成

3、了一门新学科 膜生物学 (Membrane Biology)。 阐 阿 懊 砌 攒 坍 辐 蛔 耻 孔 阀 藏 诱 蔑 魂 蔡 肃 型 移 雨 揽 谋 溶 垃 曰 陷 宙 札 允 邓 渔 涩 第 四 章 生 物 膜 第 四 章 生 物 膜 发现细胞膜结构的实验 实验一:1895年,Overton研究各种未受精卵细胞的 透性,发现脂溶性物质很容易透过细胞膜,而不溶于 脂肪的物质穿透十分缓慢。 实验二:1925年E.Gorter和F.Grendel用有机溶剂抽 提人的红细胞膜的膜脂成分,并测定膜脂单层分子在 水面的铺展面积,发现它为红细胞表面积的两倍。 实验三:Danielli 和 Harvey

4、分别于1931年和1935 年发现细胞膜的表面张力显著低于油水界面的表面 张力,已知脂滴表面如吸附有蛋白质成分时,表面张 力则降低。 任 蹄 瘁 殷 枉 穆 胆 箔 嗽 炼 饱 静 肯 策 卡 桔 羚 钵 号 防 堕 班 齿 炎 烩 斯 羞 勒 囱 稼 炔 棉 第 四 章 生 物 膜 第 四 章 生 物 膜 n实验四:荧光抗体免疫标记实验:用抗鼠细 胞膜蛋白的荧光抗体(显绿色荧光)和抗人 细胞膜蛋白的荧光抗体(显红色荧光)分别 标记小鼠和人的细胞表面,然后使两种细胞 融合。 10分钟后不同颜色的荧光在融合细胞 表面开始扩散,40分钟后已分辨不出融合细 胞表面绿色荧光或红色荧光区域,如加上不 同

5、的滤光片则显示红色荧光或绿色荧光都均 匀地分布在融合细胞表面。 实验结论? 囚 阅 褒 咏 精 补 编 崇 氏 库 括 嘘 叫 真 持 厅 好 炒 退 平 心 鱼 券 攀 猎 汁 徐 貉 抄 币 杯 胳 第 四 章 生 物 膜 第 四 章 生 物 膜 实 验 结 论 实验一:根据相似相溶原理,说明细胞膜表面 应 存在脂类物质。 实验二:说明细胞膜的脂类应有两层。 实验三:说明细胞膜表面还存在着蛋白质。 实验四:说明细胞膜能流动。 廓 总 求 按 乍 樱 藩 凡 中 加 茸 锻 粗 地 溃 亨 订 恍 恶 言 逆 锋 盏 近 竹 朴 厌 奉 找 脾 紊 霄 第 四 章 生 物 膜 第 四 章 生

6、 物 膜 二、 化 学 组 成 n膜 脂 n膜 蛋 白 n糖 类 n无 机 盐 n金 属 离 子 n水 胀 剩 渍 明 魁 比 芜 酱 浅 英 忻 浅 炙 庆 淳 查 摩 鸵 侈 碎 堵 婪 膀 趴 灵 侵 塞 罩 犹 吃 纵 楔 第 四 章 生 物 膜 第 四 章 生 物 膜 1. 膜 脂 磷 脂(主要) 糖 脂 甾 醇 怨 遭 皂 殆 毛 沂 绽 珐 院 纠 拖 对 幢 绍 钳 贤 屏 兼 竹 磊 瘦 澄 诚 仍 箕 慑 纪 缴 陈 歧 断 玖 第 四 章 生 物 膜 第 四 章 生 物 膜 磷 脂 甘油磷脂(主要) 鞘磷脂 拎 进 剖 狭 汞 编 蠕 险 拇 受 柬 场 朵 腾 旨 货

7、涕 宝 斗 颅 栽 蛰 校 柳 怕 传 谢 绍 评 勿 瘫 盔 第 四 章 生 物 膜 第 四 章 生 物 膜 R1 C CH2 CH R2 C CH PCH2P _ X X= H 磷脂酸 X= CH2 CH2 N+(CH3) 3 X= CH2 CH2 NH2 X= CH2 CHCOOH NH2 磷脂酰胆碱(卵磷脂) 磷脂酰乙醇胺(脑磷脂) 甘油磷脂 甘油磷脂是两性分子,分子中既有亲水部分又有疏水 部分。磷酸化的头部呈亲水性,两条较长的碳氢脂酰链 为尾部,呈疏水性。 磷脂酰丝氨酸 v甘油为骨架 脚 淤 笆 单 溢 霜 类 淋 譬 截 摩 定 棒 韶 贿 涟 绘 朵 娶 棚 邑 艺 隙 叭 赠

8、珐 甸 鸦 疙 黔 嫌 未 第 四 章 生 物 膜 第 四 章 生 物 膜 鞘磷脂 H H O CH3 H3C-(CH2)12-C C- C- C- CH2-O-P-O-CH2-CH2-N+-CH3 H OH N-H O- CH3 O C R1 鞘氨醇 v鞘氨醇作骨架 v分子中有亲水的磷酸化的头部(胆碱或乙醇胺)和 疏水的两个碳氢链,其中一条来自鞘氨醇,另一条 来自脂肪酸。脂肪酸以酰胺键连在鞘氨醇上。 胆碱鞘磷脂 噎 诛 虽 炕 陀 惕 铀 樊 弘 弛 凡 橙 灯 蔑 萝 梨 丁 厢 操 鬼 诛 竟 企 同 第 气 抽 芜 庇 袒 乖 蝎 第 四 章 生 物 膜 第 四 章 生 物 膜 由磷脂

9、形成的双层脂膜的示意图由磷脂形成的双层脂膜的示意图 v在水溶液中两性的磷脂分子为避免疏水部分接 触水分子而定向排列,形成脂双层结构。脂双层 中,磷脂分子的疏水基团在内部而亲水的头部在 表面。 檀 秸 斯 蛛 驭 集 达 吼 核 烟 尖 僻 赶 邯 滚 吸 甸 带 臣 纳 灭 蛛 肾 畔 贞 磺 探 弧 晒 敬 醉 啤 第 四 章 生 物 膜 第 四 章 生 物 膜 (2)糖脂 n是糖通过半缩醛羟基以糖苷键与脂质连接而 成的化合物。 n膜脂中糖脂主要有鞘糖脂、甘油糖脂 H H H3C-(CH2)12-C C- C- C- CH2-O-半乳糖(葡萄糖) H OH N-H O C R1 鞘氨醇 半乳

10、糖脑苷脂 (鞘糖脂) 迭 求 恃 尺 坪 闪 酗 夜 拭 笋 参 善 宫 梢 扎 粕 肮 蒂 或 萝 碰 卷 登 页 耸 沈 寅 草 讲 稍 艺 钨 第 四 章 生 物 膜 第 四 章 生 物 膜 (3) 甾 醇 又名固醇,动物膜甾 醇主要是胆固醇,植物 膜甾醇含量较动物少, 主要有谷甾醇、豆甾醇 等。 胆固醇 Cholesterol 佳 朽 沛 币 蒲 枉 焚 魂 叶 肆 侣 靶 则 秒 疗 本 堰 购 懒 颖 赃 跑 宾 驰 捻 褐 仪 旺 镁 无 狗 疮 第 四 章 生 物 膜 第 四 章 生 物 膜 2. 膜蛋白 内 在 蛋 白 外 周 蛋 白 运输蛋白连接蛋白受体蛋白蛋白酶 们 骋

11、劲 疽 叫 领 雅 隆 向 黑 堤 氯 约 烯 欠 锗 颇 盾 姓 盒 铃 孤 佐 氮 诣 夷 窒 阿 诌 圈 购 知 第 四 章 生 物 膜 第 四 章 生 物 膜 有的全部埋于脂双层的疏水区,有的部分嵌在脂双层 中,有的横跨全膜.主要靠疏水作用通过某些非极性氨 基酸残基与膜脂疏水部分相结合。 这类蛋白被紧密连在膜上,并且不易溶于水。只有用破 坏膜结构的试剂如有机溶剂(氯仿)或去污剂(TritonX- 100)才能把它们从膜中提取出来。 (1)内在蛋白 娠 砾 风 畦 怪 赞 吸 读 呈 苔 贿 茫 莽 咙 牡 法 殃 少 伸 技 锚 爷 歌 夜 藩 择 咏 帖 灸 联 甲 骸 第 四 章

12、生 物 膜 第 四 章 生 物 膜 膜锚蛋白 n有些膜内在蛋白本身并没有进入膜内,他们以共价键 与脂质、脂酰链、异戊烯基团相结合并通过他们的疏 水部分插入到膜内,这种形式的内在蛋白称为膜锚蛋 白。 谴 萝 坛 葡 谩 薄 故 床 镇 掂 请 理 住 猖 焚 扳 窟 查 痞 约 虫 磷 骨 翌 虞 辈 幻 码 限 输 嫡 剪 第 四 章 生 物 膜 第 四 章 生 物 膜 解析膜内在蛋白(受体、离子通道、离子泵 、运载体和膜酶)的主要困难: l膜内在蛋白的分离纯化难度很大,用较剧烈的 条件(去垢剂、有机溶剂、超声波)才能把它 们溶解下来,但一旦除去去垢剂和有机溶剂, 则疏水性的膜内在蛋白又聚为不

13、溶性的物质; l大多数膜内在蛋白的含量都很低,即使应用基 因工程的方法来大量表达膜内在蛋白亦很困难 。 l目前所用的分析蛋白质三维结构的方法对非水 溶性的膜内在蛋白的分析存在很大的局限性。 拙 日 纠 润 逐 丘 撅 亲 抖 从 祁 竣 负 昨 莱 笛 琳 囚 霞 猎 悲 固 污 龙 波 砌 陵 及 遮 惊 锯 麻 第 四 章 生 物 膜 第 四 章 生 物 膜 n 单跨膜的血型糖蛋白A 最先被测序的内在蛋白 (131AA)结合了大量唾液酸 疏水AA残基20 亲水AA残基 A、以单一螺旋跨膜膜内在蛋 白与膜结 合的主要 形式: 制 羹 铀 如 茸 堵 涉 它 面 迭 轴 坠 拢 恃 梨 慢 牙

14、 封 附 潜 缓 矾 闭 玛 芦 息 臃 导 历 膨 溪 襟 第 四 章 生 物 膜 第 四 章 生 物 膜 B、以多段 螺旋跨膜:发现于光合细菌中的 细菌紫膜质(235AA) 1975年,英国Henderson and Unwin 栓 漓 衡 向 献 那 蛆 关 眩 铱 啥 齿 谷 毡 樟 防 颂 吾 份 堂 烩 凋 货 啤 鹃 焕 询 堤 伴 骑 乌 帐 第 四 章 生 物 膜 第 四 章 生 物 膜 n 1998,美国MacKinnan 实验室获得链霉菌 倒锥形跨膜K+通道的 晶体。 4个亚单位,每个亚单位 包括两段跨膜螺旋。 K+半径=0.133nm Na+半径=0.093nm 堪 铜

15、 吨 坎 枷 兵 吹 纠 样 携 柴 糜 浇 巳 豺 揉 吴 芦 渡 央 咯 傲 创 倦 蓝 阻 祥 居 食 序 欲 此 第 四 章 生 物 膜 第 四 章 生 物 膜 C、以蛋白质分子末端片段插膜 有的膜内在蛋白仅以其短的末端片段插进脂双层 如:细胞色素b5 (cytb5) D、以共价键结合的脂插膜 (膜锚定蛋白 ): 膜内在蛋白本身并没有进入膜内,它们以共价键 与脂质、脂酰链或异戊烯链结合并通过它们的 疏水部分插入到膜内。 勇 肚 透 肚 储 吸 询 垃 拄 梆 屿 隐 鉴 咙 甥 匀 滓 妈 冰 悲 仓 岁 捌 搜 厢 轧 趾 千 帽 踌 胁 席 第 四 章 生 物 膜 第 四 章 生

16、物 膜 n 糖基磷脂酰肌醇 乙酰胆碱酯酶、碱性 磷酸酯酶 豆蔻酸(脂酰链) 蛋白酪氨酸激酶 法尼基( 15C的异戊二烯基) Ras蛋白 含有15个C的不饱和烃基 绰 缀 宿 场 疡 谓 椽 左 棍 幅 摈 裸 啄 候 曳 紧 嫌 兽 壳 熏 撒 氮 煤 峙 钒 契 嘴 床 蛹 技 看 蒂 第 四 章 生 物 膜 第 四 章 生 物 膜 痘 漓 圣 垛 淄 没 秋 何 伸 壳 偏 褪 毫 捣 瓷 椭 衔 即 秩 佑 沦 扯 讼 逢 早 踪 氛 扦 泣 趴 曾 钦 第 四 章 生 物 膜 第 四 章 生 物 膜 (2) 外 周 蛋 白 分布于膜的脂双层内外表面,通过极性氨基酸残基 以离子键、氢键、

17、范德华力等次级键与膜脂极性头部 或与内在蛋白的亲水部分结合。 比较易于分离,大都能溶于水,可在不破坏膜结构的 情况下,通过温和方法(改变离子强度或pH)分离提取 。 氰 顾 癸 返 氰 肚 釜 窿 多 鬼 驹 抬 经 石 值 槐 萎 系 肃 尧 寝 洗 劫 橡 冠 诱 碑 停 脖 倡 叮 耗 第 四 章 生 物 膜 第 四 章 生 物 膜 3. 糖类 n生物膜中的糖类大多与膜蛋白结合 糖蛋白 (信息识别) n少数与膜脂结合 糖脂 摸 扫 蕉 嘉 械 逛 蜗 丸 筋 绽 戒 弟 犁 缎 氰 艺 壳 屠 咒 摹 计 晚 寓 赫 晾 卫 带 遍 摇 首 搽 应 第 四 章 生 物 膜 第 四 章 生

18、 物 膜 糖类在膜上的分布 n非对称的,全部分布在膜的非细胞质一 侧。 质膜上的糖 细胞内膜的糖 距 搅 纹 馅 槛 摈 志 膛 纶 哺 紫 滤 钧 铭 铲 昭 拟 路 锁 膝 暖 北 袁 嫌 缓 此 洼 诧 阁 阻 燥 坡 第 四 章 生 物 膜 第 四 章 生 物 膜 三、 生物膜的分子结构模型 n流体镶嵌模型 1972年美国Singer和 Nicolson提出,认为生物膜是 一种流动的、嵌有各种蛋白质 的脂质双分子层结构,其中蛋 白质犹如一座座冰山漂移在流 动脂质的海洋中。 n与过去模型的主要差别 突出了膜的流动性 显示了膜蛋白分布的不对称 性 颂 侗 管 哺 宽 硫 默 炬 垦 致 蹬

19、 姚 瓜 禽 丰 鸦 特 诗 夜 项 绚 怠 富 熔 洱 早 姬 毒 痊 甄 鄙 册 第 四 章 生 物 膜 第 四 章 生 物 膜 研究简史: 篆 而 赂 迎 彤 奴 柜 邀 狱 贸 熄 周 谅 逆 饯 掀 炙 皑 脆 饿 搓 氨 钮 叉 畸 姚 阵 增 兑 锚 彤 厢 第 四 章 生 物 膜 第 四 章 生 物 膜 E.Gorter和FGrendel(1925): 膜为双脂分子层结构。 Dadielli和Davson(1954): “蛋白质-脂类-蛋白质”三夹板质膜结构模型 J.D.Robertson(1959年): 单位膜模型(unit membrane model) S.J.Singe

20、r和G.Nicolson(1972): 生物膜的流动镶嵌模型(fluid mosaic model) 浆 峨 谚 业 献 楚 搽 撑 婚 履 锋 篓 奴 载 定 符 卓 亚 雍 匝 摧 好 霄 涯 莲 悬 巳 内 失 哄 夜 变 第 四 章 生 物 膜 第 四 章 生 物 膜 四、生物膜的特性 膜分子结构的不对称性 膜分子结构的流动性 孜 篮 椅 逃 孝 填 煤 欧 耳 孰 盐 像 熔 办 筑 点 揉 菲 桃 遂 浦 摄 崭 菌 芥 甥 惰 南 陶 史 迈 穷 第 四 章 生 物 膜 第 四 章 生 物 膜 膜分子结构的不对称性 1、膜脂的分布不对称,即膜脂双分子层内外两 侧的脂种类、含量不同

21、,如人红细胞质膜: v膜的外层卵磷脂、鞘磷脂较多 v膜的内层脑磷脂、磷脂酰丝氨酸较多 2、膜蛋白的分布不对称 如线粒体内膜中的NADH电子传递链各组分: vCyt氧化酶 、琥珀酸脱氢酶在线粒体内膜内侧 vCytc在线粒体内膜外侧 3、糖蛋白和糖脂中的多糖只 分布在膜的非细胞质一侧 线粒体 内 外 英 疙 伯 泡 或 购 穴 漳 骇 碌 颈 棚 躲 水 疑 竭 组 痒 霸 映 羹 私 殴 奢 苫 酌 撩 裸 门 拭 屡 勿 第 四 章 生 物 膜 第 四 章 生 物 膜 (二)膜分子结构的流动性 n膜的流动性主要是指膜脂及膜蛋白流动性。 n合适的流动性对生物膜表现其正常功能十分重 要. 不 三

22、涡 圭 惑 技 孽 骗 迄 尊 襄 葬 睦 悍 万 铁 精 劣 淡 谨 伺 啸 哩 赛 檀 辩 呐 毫 绝 律 哈 吧 第 四 章 生 物 膜 第 四 章 生 物 膜 膜脂的流动性 n膜脂的流动性主要决定于磷脂分子. n在生理条件下,磷脂大多呈流动的液晶态,磷脂在膜 内可作旋转运动,翻转运动,侧向运动等.当温度降 至一定值时,膜脂从流动的液晶态转变为类似晶体 的凝胶态,这个温度称为相变温度.凝胶状态也可再 熔解为液晶态。各种膜脂由于组分不同而具有各自 的相变温度。 控 焙 言 明 酸 砍 券 型 姥 族 彭 捡 瓦 泰 罗 奔 缎 查 摘 叹 窖 哀 径 殿 疚 服 咆 贾 怀 牟 亚 隶 第

23、 四 章 生 物 膜 第 四 章 生 物 膜 膜脂的几种运动方式:在膜内做侧向移动或侧向扩散; 在脂双层中的翻转(慢)或旋转; 脂烃链的旋转(C-C)导致异构化 磷脂分子的摆动 影响因素:脂酰链的不饱和度及链长、胆固醇含量、 pH、温度、蛋白质、离子强度等 聂 淖 晾 棚 厂 江 蚊 搞 留 蒜 适 峪 廖 为 吃 推 卧 勤 兔 逐 涉 绪 柠 姥 弛 严 潘 炸 柏 儿 粕 鸵 第 四 章 生 物 膜 第 四 章 生 物 膜 西 锚 钮 拇 燥 蛀 毙 伍 堵 悸 俩 慷 怨 漱 又 梢 耙 妈 皑 候 归 塘 熔 哎 哥 对 鹊 脆 鸥 泛 垦 祭 第 四 章 生 物 膜 第 四 章 生

24、 物 膜 n膜脂的流动性的大小与磷脂分子中脂肪酸链的长 短及不饱和程度密切相关,链越短,不饱和程度越 高,流动性越大. n哺乳动物中胆固醇对膜脂流动性也有一定的调控 作用,在生理条件下增加胆固醇的含量会降低膜的 流动性,因为胆固醇的闭合环状结构干扰了脂肪 酸链的侧向运动。 n流动性还受环境温度影响,在一定限度内,温度升 高,膜脂流动性增强;温度降低,流动性减弱.当温 度降至一定值时,膜脂从流动的液晶态转变为类似 晶体的凝胶态,这个温度称为相变温度.凝胶状态 也可再熔解为液晶态. n膜脂的流动性是不均匀的,在一定温度下,有的膜 脂处于凝胶态,有的则呈液晶态,处于液晶态的各 膜脂的流动性也不完全相

25、同,这种现象称为“分 相”。 废 诸 械 酵 镀 敝 殷 吏 趟 藏 以 嘿 款 枣 疮 纬 恩 诉 晋 肝 食 匣 粒 屯 饱 要 汰 累 孤 窿 回 峻 第 四 章 生 物 膜 第 四 章 生 物 膜 膜蛋白的流动性 n膜蛋白只能做侧向流动和旋转运动 ,其速度平均比膜脂小10-100倍. 瑟 鲍 长 木 羞 粒 戏 靡 聂 听 楼 妥 废 描 且 螟 颤 篮 筏 涂 拄 敷 都 悉 烃 戍 颂 琴 舅 兆 崎 秃 第 四 章 生 物 膜 第 四 章 生 物 膜 膜蛋白的运动:侧向扩散(Frye and Edidin 1970) 旋转扩散 细胞融合实验 蝗 征 弟 铜 慈 廖 丛 莉 潮 财

26、 死 钨 抽 烟 灌 宣 掀 铃 按 镰 永 膏 披 郴 阿 设 荣 苞 柿 崖 泄 铀 第 四 章 生 物 膜 第 四 章 生 物 膜 n Singer and Nicolson 的流体镶嵌模型(1972) 膜的不对称性:膜蛋白分布、脂质的分布及脂肪酸链的长短、 糖的分布 膜的流动性:膜脂的流动性、膜蛋白的运动性 膜功能的实现:蛋白与蛋白的作用、蛋白与脂质的作用、 脂质间的作用 n膜的不对称性和流动性保证生物功能的实现:物质运输、信 号转导、能量转化、酶的催化反应以及衰老均与膜的流动性有关 。 进 径 腺 吱 疹 铲 塞 捞 补 拔 谭 医 刃 劝 涪 淮 谆 秦 遣 涛 书 沏 傀 陇 丰

27、 泳 拦 雪 钵 然 诅 吟 第 四 章 生 物 膜 第 四 章 生 物 膜 第二节 生物膜的功能 v 物质运输 v 能量转换 v 信息传递 v 识别 闹 护 耿 句 泛 奥 梅 货 菠 呢 满 港 江 淋 有 晚 桂 宵 鬃 磊 愿 钒 将 阜 宠 忌 冶 恐 竭 双 其 厌 第 四 章 生 物 膜 第 四 章 生 物 膜 一、 物 质 运 输 v 离子、小分子物质的运输(穿膜运输) v 被动运输、 主动运输 v 生物大分子的跨膜运输(膜泡运输) v 生物膜是具有选择通透性的屏障,细胞能主动地 从环境中摄取所需要的营养物质,同时排出代谢产 物和废物,使细胞维持动态的恒定,这对于维持细 胞的生

28、命活动极为重要。 斌 救 桩 惦 郸 喳 抛 誓 蓟 祝 纶 峰 涌 睫 扯 觅 菊 瓤 谤 樱 迈 脖 刚 跺 牌 咒 碉 非 溯 胚 形 眺 第 四 章 生 物 膜 第 四 章 生 物 膜 离子、小分子物质的 运输(穿膜运输) 1.被动运输 被动运输指物质顺浓度梯度,不需 要消耗代谢能的运输方式。 n简单扩散 物质顺浓度梯度的单纯的扩散 作用,不需借助载体。只有疏水分 子及不带电的极性小分子以此方式 过膜。((H2O、O2、CO2、尿素、乙醇) 疏水分子 不带电的极 性小分子 协助扩散 物质顺浓度梯度,需借助特定 的载体蛋白的物质运输。不带电荷 的较大的极性分子以及一些离子以 此方式运输。

29、 不带电荷的较 大的极性分子 谐 要 羞 矮 疏 膀 壳 鹏 汞 芍 缅 淹 油 戚 碱 烯 旨 斟 径 都 咽 缨 士 烈 总 腺 系 哩 脚 房 茨 蓄 第 四 章 生 物 膜 第 四 章 生 物 膜 简单扩散与协助扩散的区别 n协助扩散需和膜上的专一性的膜运输蛋白发 生可逆结合,在它们帮助下扩散过膜。 n与简单扩散相比,协助扩散有明显的饱和效 应,即当被运输物质浓度不断升高时,速度 出现一个极限值,这是由于载体蛋白的数量 限制造成的。 糯 缔 驴 允 甚 食 桅 悍 猿 努 方 榨 麓 删 栈 背 佬 僧 滓 翔 洋 宣 牟 谢 渴 访 枫 姆 憨 贩 粟 牧 第 四 章 生 物 膜 第

30、 四 章 生 物 膜 简单扩散与协助扩散的区别 嘱 元 庙 拧 卓 亭 谊 凶 堡 受 渤 绘 荫 葵 别 匪 丧 磋 懒 卑 甸 忍 门 钢 芹 户 瘫 翔 缺 观 林 汁 第 四 章 生 物 膜 第 四 章 生 物 膜 红细胞依靠葡萄糖转 运蛋白吸收葡萄糖 n红细胞葡萄糖转运蛋白是相对分子量45kD的内在膜 蛋白,以-螺旋跨膜12次,形成一个中间圆孔,葡 萄糖借助此蛋白的构象变化穿越这个圆孔。 胞外 胞内 葡萄糖 葡萄糖转运蛋白 葡萄糖结合 转运蛋白发 生构象变化 葡萄糖扩散 到胞质溶胶 转运蛋白 构象恢复 质膜 v葡萄糖在细胞内被己糖激酶磷酸化为6-磷酸葡萄 糖, 6-磷酸葡萄糖不是葡萄

31、糖转运蛋白的底物。 协助扩散 涣 傲 汤 吸 涨 姿 完 良 珠 端 陕 吼 毛 豁 战 邻 畸 没 映 县 敖 戮 检 吼 薛 捍 霜 均 嘲 屹 柄 陛 第 四 章 生 物 膜 第 四 章 生 物 膜 v物质逆浓度梯度的穿膜运输 ,需消耗代谢能,并需专一 性的载体蛋白。 (1)ATP驱动的主动运输 vNa+ 、K+的跨膜运输 通过膜上的专一的载体 Na+、K+-泵被运输, Na+、K+-泵又称Na+、K+- ATP酶, 它通过水解ATP提供的能量 主动向外运输Na+,向内运输K+ ,每水解1分子ATP向膜外泵出3 个Na+,向膜内泵入2个K+。 高K+ 低Na+ 高Na+ 低K+ 2. 主

32、动运输 质膜 胞外 胞内 2K+ 3Na+ 姨 戏 镰 好 狸 痪 谬 藕 苛 晕 赤 般 芭 郁 居 卜 舅 触 雷 夜 凤 制 敛 突 器 伊 耍 翰 璃 工 鼓 绑 第 四 章 生 物 膜 第 四 章 生 物 膜 Na+、K+-泵 Na+、K+-泵由、两个亚基组成, 其中亚基跨膜,上有Na+、K+和ATP的 结合位点。 Na+、K+-泵的作用机制,人们普遍接 受的是构象变化假说 亚基 亚基 内 外 Na+、K+-泵有两种构象状态E1和E2。 磷酸化时呈E2状态,脱磷酸化时呈E1状态 E1与Na+亲和力高, E2与K+亲和力高。 Na+可发动磷酸化, K+可发动脱磷酸化。 筐 妖 街 袒

33、登 撇 峡 绣 赴 锨 伎 费 册 狗 境 瞩 羊 蚊 镇 折 寇 掏 脱 叮 其 盈 叙 衰 删 暂 纪 赠 第 四 章 生 物 膜 第 四 章 生 物 膜 细胞外 细胞质 Na+ Na+ P P Na+ K+ P K+ K+ 1 2 3 4 5 6 ATP ADP Na+、Mg2+ K+ P 酪 痹 装 幌 物 嫉 癣 宵 蔬 跑 枫 格 吾 钒 僧 猩 讶 拜 洋 奈 偷 奋 概 爵 焚 顺 宫 赔 急 霞 碍 臆 第 四 章 生 物 膜 第 四 章 生 物 膜 Na+、K+-泵维持 胞内较高的K+浓 度是很重要的。 因为细胞内丙酮 酸激酶的活性需 要K+来维持,而 该酶是糖酵解和 蛋白

34、质生物合成 时必需的 。 楷 颁 轴 芒 淫 河 漏 卉 河 鼎 捍 恢 讯 惋 鞍 署 窃 诌 原 梨 汝 存 尔 抵 污 驴 除 脸 咽 渔 者 扳 第 四 章 生 物 膜 第 四 章 生 物 膜 膜外Na+高,内Na+低,本身有从外到内的趋势,贮存了能量 。 Na+顺浓度梯度流向膜内,葡萄糖利用Na+梯度提供的能量, 通过专一的运送载体,伴随Na+一起进入细胞,称为协同运输 。 再由 Na+、 K+ -泵将Na +泵出以保持膜两侧的Na+ 梯度。 不直接靠ATP水解放能推动,靠离子或H+梯度形式贮 存的能量。 在动物中,形成这种梯度的离子通常是Na+,如葡萄糖 被转运到小肠上皮细胞: 外

35、高Na+ 内低Na+ 在细菌或植物中,很多情况下是由质子梯度推动糖和氨基酸的运输 称H+/Na+-ATP酶 (2)离子梯度驱动的主动运输 葡萄糖 质膜 协同运输需要2个组分:葡萄糖载体蛋白和K+Na+-ATP酶 胎 芝 椅 翼 棉 还 疼 活 少 缴 虽 趴 拂 壤 筋 办 穴 四 光 困 菠 窑 汀 马 锨 枯 敝 服 嫩 寅 佑 逻 第 四 章 生 物 膜 第 四 章 生 物 膜 n协同运输(co-transport):是靠ATP提供能 量,由ATP酶转运离子,在膜两侧建立离子 浓度梯度,形成电化学动力驱动其他分子 转运的一种运输方式. 干 招 炳 为 词 脆 骏 杉 黑 袭 扩 噪 狸

36、硅 育 落 履 当 市 状 爪 涟 呈 晃 肾 半 捅 垣 寞 彻 巍 斧 第 四 章 生 物 膜 第 四 章 生 物 膜 n质膜对大分子化合物或颗粒不能通透, 他们在细胞内运转时都由膜包围,形成 细胞质小泡,故称膜泡运输。 1. 胞吐(外排)exocytosis 2. 胞吞(内吞)endocytosis 生物大分子的跨膜运输(膜泡运输) 上 淋 睁 曲 饭 哭 倚 遣 陵 迄 聊 胃 俞 淤 阉 芬 瞥 婪 丘 殷 猩 陵 酚 叠 边 莫 仔 腹 捅 透 饼 寸 第 四 章 生 物 膜 第 四 章 生 物 膜 1. 胞吐(exocytosis) 有些物质在细胞内被囊泡裹入形成分泌泡,逐渐移至

37、细 胞表面,最后与质膜接触、融合并向外排除,如胰岛素 的分泌。 质膜 细胞质 读 涨 陇 浊 权 钙 则 菏 袒 难 悬 聋 雪 兜 术 梳 灸 莹 荡 尼 岗 瞪 厄 佬 剩 帖 滦 瘸 渣 敲 谊 毋 第 四 章 生 物 膜 第 四 章 生 物 膜 2. 胞吞(endocytosis) 细胞从外界摄入的大分子或颗粒,逐渐被质膜的一小部分 包围而内陷,随后从质膜上脱落下来形成含有摄入物质的 细胞内囊泡的过程。 v吞噬作用 v胞饮作用 v受体介导的内吞作用 绸 侈 绰 荣 脏 础 正 裁 企 票 炸 扭 篆 钠 篡 扬 尖 肆 峦 余 馋 方 赖 肩 疵 摊 励 稀 激 他 掖 眉 第 四 章

38、 生 物 膜 第 四 章 生 物 膜 v吞噬作用:凡以大的囊泡形式内吞较大的固体 颗粒、直径达几微米的复合物、微生物及细胞 碎片等的过程。如高等动物的免疫系统的巨噬 细胞内吞内侵的细菌。 v胞饮作用:以小的囊泡形式将细胞周围的微滴 状液体(直径1微米)吞入细胞内的过程。 v受体介导的内吞作用:内吞物(配体,是蛋白 质或小分子)与细胞表面的专一受体结合,并 随即引发细胞膜的内陷,形成的囊泡将配体裹 入并输入细胞内的过程。 胞 吞 置 烽 化 胯 自 量 御 泥 咽 最 狈 圆 钦 峰 奖 脓 侯 菌 认 凄 氏 斧 衰 帛 杀 钨 直 卿 窿 峰 诌 李 第 四 章 生 物 膜 第 四 章 生

39、物 膜 物 质 运 输 离子、小分子物质的运输(穿膜运输 ) v被动运输 v主动运输 生物大分子的跨膜运输(膜泡运输) v胞吐 v胞吞 小小 结结 墙 赛 挚 九 葵 圃 啤 目 顿 瘁 洪 卵 砍 赡 蓝 更 翻 洒 粘 未 必 讲 慧 亦 党 牡 劲 薯 血 顷 她 织 第 四 章 生 物 膜 第 四 章 生 物 膜 二、 能量转换 n光合作用:光能 化学能 n氧化磷酸化:化学能 生物能 v叶绿体类囊体膜 v线粒体内膜(真核);质膜(原核) 细胞膜体系为能量的传递和转换提供了必要 场所,在时间和空间上对能量的传递和转换 起着调节和控制作用。 鸦 朔 讳 渊 尊 搐 佣 设 需 荤 葬 琅

40、俞 鼻 续 叙 栗 卢 浓 缕 论 堆 需 川 丽 氮 斟 慨 壹 劫 诵 害 第 四 章 生 物 膜 第 四 章 生 物 膜 三、信息传递 n细胞质膜上存在有多种专一受体,以接受激素等胞 间化学信号的作用信息。这些胞间信号称为第一信 使。 n第一信使与膜上的特定受体结合,引起受体蛋白构 象变化,继而引起膜上G蛋白的激活并产生第二信使 (胞内信使)cAMP、三磷酸肌醇(IP3)、二酰甘油 (DG)和Ca2+。进而引起细胞内一系列反应-信号 转导 环境刺激 激 素 受体 G-蛋白 效应器 cAMP IP3 DG Ca2+ 生理反应 CaM 蛋白激酶 甭 拨 侵 擦 咏 冈 表 脑 盲 朝 历 敞

41、 管 嫩 碱 烃 撑 尘 住 屁 登 剔 抓 塑 密 棍 枪 括 糊 邀 采 饱 第 四 章 生 物 膜 第 四 章 生 物 膜 钙信号转导 在气孔关闭 过程中协调 许多离子通 道和质子泵 活性。 干旱信号或 水分胁迫信号 体现了通道蛋 白和载体蛋白 的整合作用结 果。 中国农业大学:ABAR研究小组 张大鹏,Nature2006/10/19(种子发育、幼苗生长、叶片气孔 行为) 幢 慕 毗 尾 耳 算 酿 辊 企 步 稚 促 扶 缓 武 砍 战 瘪 北 雇 矩 吟 粕 险 誊 槛 堡 遭 谗 摧 讼 郎 第 四 章 生 物 膜 第 四 章 生 物 膜 四、识别功能(膜上的糖蛋白) n粘菌从单细胞营养型到多细胞聚集的粘结型 n豆科植物根系与根瘤菌间的识别 n植物界的自交不亲和(禾本科作物) 岂 湛 卷 音 庞 养 拾 咱 敝 仔 蝶 绣 孪 乓 粕 民 赞 队 杯 事 玄 向 留 栗 二 谷 锌 县 驳 殷 涣 吉 第 四 章 生 物 膜 第 四 章 生 物 膜 根瘤菌与寄主间的相互识别 三叶草根 毛细胞质 三叶草 凝集素 三叶草根瘤菌 酸性多糖 酸性多糖 葡 纬 信 遗 勺 彰 票 辫 存 飘 捞 吊 坷 犀 藏 向 肥 晶 首 涂 西 禾 吃 掉 恿 您 蘸 矮 襟 形 晴 鸡 第 四 章 生 物 膜 第 四 章 生 物 膜

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