《生物化学》课程PPT教学课件：生物膜的功能

第二节生物膜的功能 物质运输 冷能量转换 冷信息传递

第二节 生物膜的功能 ❖ 物质运输 ❖ 能量转换 ❖ 信息传递

物质运输 ☆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 胞的生命活动极为重要 冷离子、小分子物质的运输(穿膜运输 被动运输、主动运输 冷生物大分子的跨膜运输(膜泡运输)

一、 物 质 运 输 ❖ 离子、小分子物质的运输（穿膜运输） ❖ 被动运输、 主动运输 ❖ 生物大分子的跨膜运输（膜泡运输） ❖ 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 胞的生命活动极为重要

()离子、小分子物质的运输(穿膜运输) 1、被动运输 物质顺浓度梯度,不需要消耗代谢能的穿膜 运输。 简单扩散 物质从高浓度到低浓度的单纯的扩散作用,不需借助载体 不消耗能量。只有小分子量的不带电或疏水分子(H20 o2、co2、尿素、乙醇)以此方式过膜。 协助扩散 物质从高浓度到低浓度(顺浓度梯度),需借助载体蛋 白的物质运输。包括亲水性分子如糖、氨基酸等的运输

◼ 简单扩散 物质从高浓度到低浓度的单纯的扩散作用，不需借助载体， 不消耗能量。只有小分子量的不带电或疏水分子（H2O、 O2、CO2、尿素、乙醇）以此方式过膜。 协助扩散 物质从高浓度到低浓度（顺浓度梯度），需借助载体蛋 白的物质运输。包括亲水性分子如糖、氨基酸等的运输。 ➢ 指物质顺浓度梯度，不需要消耗代谢能的穿膜 运输。 1、被动运输 ㈠ 离子、小分子物质的运输（穿膜运输）

简单扩散与协助扩散的区别 ■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。 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 个极限值,这是由于载体蛋白的数量限制造成 的

简单扩散与协助扩散的区别 ◼ 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。 ◼ 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

红细胞依靠葡萄糖转 运蛋白吸收葡萄糖 协助扩散 红细胞葡萄糖转运蛋白是相对分子量45kD的内在膜蛋 白,以α-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 葡萄糖 胞外 质膜 胞内 ↓葡萄糖结合转运蛋白发 葡萄糖转运蛋白 生构象变化葡萄糖扩散转运蛋白 到胞质溶胶构象恢复 ☆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糖转运蛋白的底物

红细胞依靠葡萄糖转 运蛋白吸收葡萄糖 ◼ 红细胞葡萄糖转运蛋白是相对分子量45kD的内在膜蛋 白，以α-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 ❖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糖转运蛋白的底物。 —协助扩散

2.主动运输 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。 3Na (1)ATP驱动的主动运输 胞外 低K+ ◆Na+、K+的跨膜运输 质膜 通过膜上的专一的载体 Na+、K+-泵被运输, Na+、K+-泵又称Na、K+ATP繭, 高K 低Na 名通过水解ATP提供的能量主动向外运输K+ 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+

❖ 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 ❖ Na+ 、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. 主动运输 质膜 胞外 胞内 2K+ 3Na+

Na+. K+ 泵 Na+、K+泵由α、β两个亚基 组成,其中α亚基跨膜,上有 β亚基亚基 Na+、K+、ATP及乌本苷结合 位点。 Na+、K+泵的作用机制,人 内 们普遍接受的是构象变化假说

Na+ 、K+- 泵 ▪ Na+ 、K+-泵由α、β两个亚基 组成， 其中α亚基跨膜，上有 Na+ 、K+ 、ATP及乌本苷结合 位点。 ▪ Na+ 、K+-泵的作用机制，人 们普遍接受的是构象变化假说 α亚基 β亚基 内 外

Na+、Mg 2平 佃胞外 ADP((Na atP 2 细胞质 3 K+ K 6 W CK K 5

细胞外 细胞质 Na+ Na+ P P Na+ K+ K P K + + 1 2 3 4 5 6 ATP ADP Na+ 、Mg2+ K+ P

外高Na (2)离子梯度驱动的主动运输 质膜 内低Na葡萄糖 不靠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: 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。 再由Na+、K+-泵将Na+泵出以保持膜两侧的Na+梯 度。 在细菌中,很多情况下是由质子梯度推动

➢ 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。 ➢ 再由 Na +、 K + -泵将Na +泵出以保持膜两侧的Na + 梯 度。 ▪ 不靠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： 外高Na+ 内低Na+ ▪在细菌中，很多情况下是由质子梯度推动 （2）离子梯度驱动的主动运输 葡萄糖 质膜

生物大分子的跨膜运输(膜泡运输) 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.脑吐 2.胞吞

◼ 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 2. 胞吞 ㈡ 生物大分子的跨膜运输（膜泡运输）