3. 细胞质膜及跨膜运输

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1、3.细胞质膜与跨膜运输　　3.1概述　　　3.1.1细胞的膜结构　　　3.1.2细胞膜的功能　　3.2红细胞膜结构　　　3.2.1红细胞的生物学　　　3.2.2红细胞膜结构的研究　　　3.2.3红细胞质膜　　3.3质膜的化学组成　　　3.3.1膜脂　　　3.3.2膜的碳水化合物　　　3.3.3膜蛋白　　3.4膜的分子结构及特点　　　3.4.1结构模型　　　3.4.2膜的不对称性　　　3.4.3膜的流动性　　3.5物质的跨膜运输　　　3.5.1质膜物质运输概述　　　3.5.2被动运输　　　3.5.3主动运输　　　3.5.4主动与被动运输、动物与植物主动

2、运输的比较3.细胞质膜与跨膜运输 3.1概述细胞质膜(plasmamembrane)是指包围在细胞表面的一层极薄的膜(图3-1)，基本作用是保持细胞内微环境的相对稳定，并参与同外界环境进行物质交换、能量和信息传递。另外，细胞质膜在细胞的生存、生长、分裂、分化中起重要作用。真核生物除了具有细胞表面膜外，还有胞质膜(cytoplasmicmembrane，图3-2)。图3-1细胞质膜模式图图3-2细胞内主要的胞质膜 3.1.1细胞的膜结构膜(membrane)是细胞的重要结构，包括细胞质膜(plasmamembrane)、内膜(internalmembr

3、ane)，习惯上把细胞所有膜结构统称为生物膜(biomembrane，图3-3)。图3-3细胞的生物膜结构请比较质膜、内膜和生物膜在概念上的异同3.1.2细胞膜的功能细胞膜是多功能的结构体系，图3-4勾画出它的主要功能:图3-4细胞膜的功能■界膜和区室化(delineationandcompartmentalization)细胞膜最重要的作用就是勾划了细胞的边界，并且在细胞质中划分了许多以膜包被的区室。如何理解细胞膜作为界膜对细胞生命活动所起的作用?■调节运输(regulationoftransport)膜为两侧的分子交换提供了一个屏障，一方面可以让

4、某些物质"自由通透"，另一方面又作为某些物质出入细胞的障碍。■功能区室化细胞膜的另一个重要的功能就是通过形成膜结合细胞器，使细胞内的功能区室化。例如细胞质中的内质网、高尔基体等膜结合细胞器的基本功能是参与蛋白质的合成、加工和运输；而溶酶体的功能是起消化作用，酸性水解酶主要集中在溶酶体。■信号的检测与传递(detectionandtransmissionofsignals)细胞质膜中具有各种不同的受体，能够识别并结合特异的配体，进行信号的传递。■参与细胞间的相互作用(intercellularinteraction)在多细胞的生物中，细胞通过质膜（包括

5、膜中的一些蛋白）进行细胞间的多种相互作用，包括细胞识别、细胞粘着、细胞连接等。■能量转换(energytransduction)细胞膜的另一个重要功能是参与细胞的能量转换。例如叶绿体利用类囊体膜上的结合蛋白进行光能的捕获和转换，最后将光能转换成化学能储存在碳水化合物中。简述细胞膜结构的基本功能及对细胞生命活动的影响3.2红细胞膜结构红细胞(redbloodcell，erythrocyte)是结构最简单的细胞，特别是成熟的红细胞没有细胞器，质膜是它的惟一结构，并且易于提纯和分离，是研究膜结构的最好材料。 3.2.1红细胞的生物学■红细胞的形态结构成熟的

6、红细胞呈双面凹或单面凹陷的盘状(图3-5)，直径为7.5～8.3μm，厚度1.7μm，体积8.3μm3，表面积为14.5μm2，表面积与体积的比值较大，有利于细胞变形、气体交换和携带。图3-5电子显微镜下的红细胞有人说红细胞是研究膜结构的最好材料，你能说说理由吗? ■红细胞的功能红细胞的主要功能是将肺吸进的氧运送到身体的其他组织，并带走呼出的CO2(图3-6)。图3-6肌体内红细胞的运输作用红细胞如何进行O2和CO2的运输作用? ■红细胞血影将红细胞分离后放入低渗溶液中，水很快渗入到细胞内部，使红细胞膨胀、破裂，从而释放出血红蛋白(是红细胞中惟一一种

7、非膜蛋白)，此时的红细胞就变成了没有内容物的空壳，由于红细胞膜具有很大的变形性、柔韧性和可塑性，当红细胞的内容物渗漏之后，它的膜可以重新封闭起来(图3-7)，此时的红细胞被称为血影(ghost)。图3-7红细胞血影及封闭、未封闭小泡的形成  3.2.2红细胞膜结构的研究■关于膜的化学组成和结构的早期研究●CharlesOverton的研究工作18世纪90年代，Overton用植物的根毛作实验，发现脂溶性物质很容易进入细胞，而水溶性的物质却不能。实际上他发现了亲脂性(lipophilic)物质与细胞的关系。根据这一研究结果，Overton认为在细胞的外

8、被中有脂的存在，他还进一步推测，细胞的外被中很可能有胆固醇和卵磷脂的存在，这种推测后来被证明是完全正确的。●