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1、第二节 生物膜的功能,物质运输 能量转换 信息传递,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。,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
2、要消耗代谢能的穿膜运输。,1、被动运输,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,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,葡萄糖在细胞
3、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,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、两个亚基组成，其中亚基跨膜，上有Na+、K+、ATP及乌本苷结合位点。
4、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,1,2,3,4,5,6,ATP,ADP,Na+、Mg2+,K+,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
5、,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,生物大分子的跨膜运输（膜泡运输）,1.胞吐,有些物质在细胞内被囊泡裹入形成分泌泡，逐渐移至细胞表面，最后与质膜接触、融合并向外排除，如胰岛素的分泌。,2.胞吞,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。,吞噬作用胞饮作用受体介导的内吞作用,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。胞饮作用：以小的囊泡形式将细
6、胞周围的微滴状液体（直径1微米）吞入细胞内的过程。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,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）胞吐胞吞,小 结,二、能量转换,光合作用：光能 化学能氧化磷酸化：化学能 生物能,叶绿体类囊体膜,线粒体内膜（真核）；质膜（原核）,三、信息传递,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。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。,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,
