生物化学[第六章生物膜与物质运输]课程复习.pdf

《生物化学[第六章生物膜与物质运输]课程复习.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第六章生物膜与物质运输许多生命现象都直接或间接地依赖于生物膜，如运动、生长、繁殖、代谢等。在流动镶嵌模型中，生物膜是一个脂质双分子层，蛋白质就在脂质双分子层中流动，膜蛋白在很大程度上决定了膜的生物功能。生物膜的一个重要功能就是物质的跨膜运输，根据物质的不同，分成主动运输、被动运输、协助运输和基团运输等方式。6．3．1膜结构6．3．1．1膜脂膜脂主要是磷脂，此外还有胆固醇(细菌不含胆固醇)和糖脂。膜的性质和结构与膜脂的两性性质有关。通常膜脂具有一个亲水的极性基团(头部)和两条疏水的碳氢链(尾部)。在水环境中，极性头部与水接触，疏水的碳氢链被水排斥

2、而挤在一起，使膜脂自发形成平行排列的双分子层，并自我封闭成微囊。除此之外，脂类分子还能聚集在一起形成微团结构。生物膜中脂类分子通常总是以脂质双层结构存在，或者组成平面膜，或者形成微囊，这是膜结构的基础。膜脂还与膜的下列性质有关。(1)膜的流动性膜的流动性包括侧面扩散、自旋转和翻转。不饱和脂肪酸含量越高，流动性越强，胆固醇能增加膜的稳定性而不显著影响流动性，因为它有一个刚性结构(环)和一个弹性结构(碳氢链尾巴)。(2)选择透过性由于高度疏水性，膜双分子层对于离子和生物性分子几乎是不可透过的，必须借助于膜蛋白。要穿过膜，极性物质必须部分或全部释放出

3、它的水化层(hydratuenspaere)，结合到载体蛋白上跨膜转运或直接通过水性的蛋白通道。跨膜的水分运动是与离子运输相结合的，非极性物质直接沿浓梯度扩散又穿过脂双分子层。(3)自缝合能力当脂双分子层被破坏时，它们能立即自动缝合起来。(4)不对称性生物膜是不对称的，也就是说双分子层的两上半层的脂的组成是不同的。例如，人的细胞膜外层含有较多的磷脂酰胆碱和鞘磷脂。6．3．1．2膜蛋白生物膜的大部分功能需要蛋白质分子。膜蛋白根据在膜上的位置可以分成膜周边蛋白和膜内在蛋白质。膜蛋白以其功能大致可分为五类：酶类、运输蛋白、运动蛋白、信息接受与传递蛋白

4、、支持与保护蛋白。这些蛋白质赋予膜各种特殊功能。6．3．1．3膜糖生物膜中含有寡糖或多糖，它们大多与膜蛋白结合，少量与膜脂结合。膜的糖蛋白可能与细胞表面行为有关。细胞与周围环境的相互作用都涉及到糖蛋白，伸出细胞表面的多糖如同天线搜集外界信息，在细胞识别中起重要作用。6．3．2生物膜的功能6．3．2．1物质运输离子和分子不停地跨过质膜和细胞器膜进行运输，这种跨膜的物质运输是高度调节的，以满足细胞代谢的需要。细胞与对于进入细胞的营养和排出细胞的代谢废物都是精细调控的。此外，细胞内的离子浓度也是受质膜调控的。由于质膜对于离子和极性分子是不可透过的，特

5、定的运输蛋白或称透过酶必须插在质膜中。物质运输机制按需能与否分为被动运输(简单扩散)和主动运输。(1)被动运输物质从高浓度一侧通过膜运送到低浓度一侧，即顺浓度梯度的方向跨膜运送的过程称被动运输。在该过程中△G＜0，O2，CO2等溶质沿浓度梯度靠自由扩散进入细胞，最后达到平衡为止。(2)主动运输凡物质逆浓度梯度的运输称主动运输，这一过程进行需供给能量。△G=2．3RTlg((C2／C1)+ZF△V>0主动运输的特点：专一性；饱和性；方向性；可被选择性抑制；需提供能量。初级主动运输：由跨膜ATP水解酶利用ATP水解释放的能量驱动离子和分子+++++

6、+的运输。Na-K泵(Na-KATPase泵)就是初级主动运输的一例。Na、K梯度可以++维持正常细胞的体积和Na-K泵膜电势。次级主动运输，是利用初级主动运输造成的浓度梯度进行跨膜运输。肾小管细胞+++和肠细胞利用Na-KATPase泵主动运输造成的Na梯度来运输D-葡萄糖。6．3．2．2小分子物质的运输(1)离子运输++2+①阳离子运输(Na-KATPase，Ca)②阴离子运输(红细胞酸性蛋白阴离子运输)(2)糖和氨基酸的运输协助扩散：也是沿浓度梯度进行。一些大的或带电荷的分子靠协助扩散进行运输，借助于特殊的跨膜蛋白通道或载体来运输。许多蛋

7、白通道受电或化学信号调控。基团运送：物质通过膜运输时不需要进行化学修饰，但有些糖在通过细菌膜时需要进行磷酸化反应加入一个磷酸基团，以糖一磷酸形式才能通过膜，称为基团运输。6．3．2．3生物大分子的跨膜运送(1)胞吐和内吞作用(2)新生蛋白质的跨膜定向运送①蛋白质通过信号肽引导到目的地信号肽(signalseqtlence)信号肽假说(signalhypothesis)②线粒体及叶绿体蛋白质的翻译后跨膜运送6．3．2．4跨膜运：送的分子机制(1)移动性载体模型(2)孔道或通道模型(3)构象变化假说6．3．3膜受体在多细胞生物中，激素、神经逆质等化

8、学信号物质与膜受体结合是细胞信息传递链的一个重要环节。膜受体在细胞间识别和粘连中也起重要作用。配体与膜受体结合后引起受体构象变化，然后导致一系列特定的