动物生物化学第六章生物膜与物质运输
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生物化学[第六章生物膜与物质运输]课程复习
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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它的水化层(hydratuen spaere)，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、支持与保护蛋白。
浙江大学生物化学与分子生物学笔记生物膜和运输
pH改变、螯 合剂、尿素、 碳酸盐可除 去外周蛋白
外周蛋白
嵌入（膜内） 蛋白
外周蛋 白和膜 内 （嵌入） 蛋白
糖蛋白
去污剂
外周蛋白与膜的连接是可逆的
• 许多外周蛋白通过与嵌入蛋白的亲水区 域或膜脂的极性头部以静电作用或氢键 结合到膜上，通过温度的改变或破坏静 电或破坏氢键作用（如加入螯合剂、尿 素、碳酸盐或改变pH）可被释放出来。 • 这些外周蛋白可作为膜结合酶的调节因 子、或作为连接膜内蛋白与胞间结构的 中介物、或一些膜蛋白的流动性。
Байду номын сангаас
病毒进入宿主细胞的膜融合
跨膜运输
所有生物细胞都要从环境获得原材料为其生物 合成和能量消耗，同时还需释放其代谢物到环境 中去。质膜可以识别并允许细胞所需物如糖、氨 基酸、无机离子等进入细胞，有时这些成分进入 细胞是逆浓度梯度的，即它们是被“泵”入细胞 的，同样一些分子是被“泵”出细胞的。很少有 例外小分子物质的跨膜是直接通过蛋白的，而是 通过跨膜的通道（channels）、载体(carriers)或泵 （pumps）。
膜内（嵌入）蛋白与脂 通过疏水作用维系在膜中
嵌入蛋白通常富 含 疏 水 氨 基 酸 区 域 （可在中间段，也可在氨基端或羧基 端），有些可有多个疏水序列，如 - 螺 旋，可横贯整个膜脂双分子层。
膜内（嵌 入）蛋白
（Integral Membrane Proteins)
有些外周膜蛋白 共价泊锚在膜脂上
生物膜中兼性的磷脂和固醇形成一个脂质双分 子层，非极性部分相对构成双分子层的核心，极 性的头部朝外；脂质双分子层结构中，球状蛋白 以非正规间隔埋于其中；另一些蛋白则伸出（突 出）膜的一面或另一面；还有一些蛋白跨越整个 膜。蛋白质在脂双分子层中的方向是不对称的， 表现为膜蛋白功能的不对称。脂质与蛋白质之间 构成一个流动的镶嵌结构。
生物膜物质运输优秀课件
生物膜两侧的环境往往维持着不对称性，从而建立一 定浓度梯度，这对于细胞有其生理意义。被动运输过程都 是顺着浓度梯度进行，其结果使这种不对称性的消除。故 而需要一种逆浓度梯度的运输来将其平衡，从而不对称性 得以维持。这种逆浓度梯度的运输就是主动运输。
如同易化扩散，主动运输也需要蛋白质的参与;与易 化扩散不同，主动运输需要消耗能量。
渗透: 水通过半透膜的现象叫作渗透。
水从溶质浓度低的一侧向溶质浓度高的 一侧渗透，水的净流动直到膜两侧溶质浓度相 等时才停止。
水的净流动是膜两侧溶液的渗透压存在 差别引起的。 渗透压：半透膜隔开的纯水和含有溶质溶液
之间的压强差。 膜两侧溶液渗透压不同时，水从低渗一 侧向高渗一侧净流动。
Van’t Hoff定律 计算ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ透 压
特点：
需载体蛋白帮助 驱动力为电化学梯度 无饱和现象 非常快
离子通道的分类
按转运的离子分类：
Na+通道, K+通道, Ca2+通道，Cl- 通道， 阳离子通道，阴通道
按门控机制来分类：
电压门控通道 配体门控通道 机械门控通道
五.生物膜对水的通透性
半透膜: 水分子能迅速透过生物膜，而极性的 溶质分子几乎不透过生物膜，所以可把生物膜 看作半透膜（溶剂可透膜而溶质不透膜）。
△G = 5.9J/mol×log10[Ci]/[Co]
[Ci]/[Co]＜1.0，△G＜0，热力学上有利于该 溶质的内流。
例:膜外侧是膜内侧浓度的10倍，
△G = -5.9J/mol
维持10倍差的浓度梯度就意味着储存5.9J/mol 的自由能。
当溶质内流，其浓度梯度减少，△G降低，直 至平衡，△G=0。
扩散是物质由高浓度区域向低浓度区域运 动的自发过程，它倾向于消除该物质在两区域 的浓度差。
如同易化扩散，主动运输也需要蛋白质的参与;与易 化扩散不同，主动运输需要消耗能量。
渗透: 水通过半透膜的现象叫作渗透。
水从溶质浓度低的一侧向溶质浓度高的 一侧渗透，水的净流动直到膜两侧溶质浓度相 等时才停止。
水的净流动是膜两侧溶液的渗透压存在 差别引起的。 渗透压：半透膜隔开的纯水和含有溶质溶液
之间的压强差。 膜两侧溶液渗透压不同时，水从低渗一 侧向高渗一侧净流动。
Van’t Hoff定律 计算ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ透 压
特点：
需载体蛋白帮助 驱动力为电化学梯度 无饱和现象 非常快
离子通道的分类
按转运的离子分类：
Na+通道, K+通道, Ca2+通道，Cl- 通道， 阳离子通道，阴通道
按门控机制来分类：
电压门控通道 配体门控通道 机械门控通道
五.生物膜对水的通透性
半透膜: 水分子能迅速透过生物膜，而极性的 溶质分子几乎不透过生物膜，所以可把生物膜 看作半透膜（溶剂可透膜而溶质不透膜）。
△G = 5.9J/mol×log10[Ci]/[Co]
[Ci]/[Co]＜1.0，△G＜0，热力学上有利于该 溶质的内流。
例:膜外侧是膜内侧浓度的10倍，
△G = -5.9J/mol
维持10倍差的浓度梯度就意味着储存5.9J/mol 的自由能。
当溶质内流，其浓度梯度减少，△G降低，直 至平衡，△G=0。
扩散是物质由高浓度区域向低浓度区域运 动的自发过程，它倾向于消除该物质在两区域 的浓度差。
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膜内（嵌入）蛋白与脂 通过疏水作用维系在膜中
• 嵌入蛋白通常富含疏水氨基酸区 域（可在中间段，也可在氨基端或羧基 端），有些可有多个疏水序列，如 -螺 旋，可横贯整个膜脂双分子层。
膜内（嵌 入）蛋白 （Integra l Membran e Proteins)
有些外周膜蛋白 共价泊锚在膜脂上
• 有些膜外周蛋白与膜脂有一个或 多个共价结合位点，如长链脂肪酸、或 磷脂酰肌醇糖基化衍生物。连接的脂提 供了一个疏水的锚以插入脂双分子层。
膜结构的流动镶嵌模型 (Fluid Mosaic Model)
脂双分子层是基本的结构
• 脂类与水相共存时会迅速形成一种脂双 分子层结构而避开水的作用，生物膜的 厚度（电镜测定为5-8 nm）是由3 nm的 脂双分子层和蛋白的厚度决定的，所有 证据都支持生物膜由脂双分子层构成。 • 膜脂对于脂双分子层两面是不对称的， 但尽管不对称，也不象蛋白质，脂的不 对称不是绝对的。
每种膜都有一个特征的脂质组成
• 各种来源的膜的化学分析显示了一 个共同的特征，即膜脂组成因不同的界、 不同的种、不同的组织、特定细胞中不同 的细胞器而不同。细胞有一种清楚的机制， 可以精确控制膜脂合成的种类和数量，以 及定位到特定的细胞器上。
不同组织质膜的主要成分
鼠肝细 胞膜及 细胞器 膜的脂 质类型
温度引起侧 链热运动
脂双层平面 的扩散 跨膜扩散 ：“翻跟 头”
膜脂的 运动
膜蛋白透过或跨过脂双分子层
• 生物膜的冰冻蚀刻电镜观察到的 一个蛋白或多蛋白复合体分布情况显示， 一些蛋白仅存在于膜的一面，另一些则 横跨整个膜双分子层，有些穿过膜的另 一表面。 • 膜蛋白在脂双分子层上可侧向运 动。
N-连接 O-连接四 糖： 2Neu5Ac ，Gal， GalNAc -螺旋
高一生物必修一第六章知识点总结
高一生物必修一第六章知识点总结高一生物必修一第六章主要围绕细胞的生物膜系统、物质的跨膜运输以及细胞器之间的协调配合等核心概念展开。
本章内容是理解细胞功能和结构的基础，对于后续生物学知识的学习具有重要意义。
以下是对本章知识点的详细总结。
细胞的生物膜系统细胞膜是细胞的外层结构，由磷脂双层和蛋白质组成。
磷脂分子具有亲水的头部和疏水的尾部，形成了细胞膜的基本框架。
蛋白质分子或嵌入或贯穿于磷脂双层中，负责物质的转运和信号的传递。
细胞膜具有选择性通透性，能够调控物质的进出，维持细胞内外环境的稳定。
物质的跨膜运输物质跨膜运输是细胞与外界环境进行物质交换的重要方式。
根据运输方式的不同，可以分为被动运输和主动运输两种类型。
被动运输不需要消耗能量，物质沿着浓度梯度自然通过膜。
其中，简单扩散是最基本的方式，小分子和脂溶性物质可以直接穿过磷脂双层。
而通道蛋白和载体蛋白则参与了更复杂的协助扩散过程。
主动运输则需要消耗能量（通常是ATP），使得物质可以逆浓度梯度运输。
细胞通过泵（如钠钾泵）来实现这一过程，确保细胞内外物质浓度的差异，为细胞活动提供必要的条件。
细胞器的协调配合细胞内的细胞器各有特定功能，它们之间的协调配合是细胞正常工作的基础。
例如，内质网和高尔基体在蛋白质加工和运输中扮演着重要角色。
内质网负责蛋白质的合成和初步折叠，而高尔基体则对蛋白质进行后期加工和分拣，再通过囊泡运输到需要的地方。
线粒体和叶绿体是细胞的能量工厂，分别在动物细胞和植物细胞中负责能量的产生。
线粒体通过氧化磷酸化过程产生ATP，而叶绿体则通过光合作用将光能转化为化学能。
细胞的内吞和外泌作用内吞作用是细胞摄取外部物质的过程，通过形成内吞泡将大分子或颗粒物质带入细胞内。
外泌作用则是细胞排出废物或分泌物质到细胞外的过程，通过形成外泌囊泡来实现。
总结第六章的内容是对细胞结构和功能的基础性介绍。
理解细胞膜的结构和功能、物质的跨膜运输机制以及细胞器之间的相互作用，对于深入学习生物学具有重要作用。
生物膜与物质运输
需要通道蛋白或载体蛋白介导 主动转运（active transport) 逆浓度梯度 消耗能量(如ATP) 需要转运载体
物 质 的 电 化 学 梯 度 简单扩散 促进扩散 主动运输
简单扩散——顺浓度梯度 注意电荷、极性与大小的影响
通道 促进扩散——顺浓度梯度 注意需要载体或通道协助
载体
主动运输
3.3 大分子物质的过膜转运
胞吞与胞吐
受体介导的内吞作用(receptor-mediated endocytosis ) 免疫球蛋白 低密度脂蛋白（LDL，血浆中的胆固醇转运蛋白）
分泌蛋白的胞内转运过程 信号肽学说（signal peptide hypothesis）
配体 受体
内体 内吞泡
溶酶体 受体介导的细胞内吞作用
以甘油为基础形成的甘油磷脂（glycerophospholipid）
以神经鞘氨醇为基础还 可以形成鞘磷脂
膜脂分子的特点和结构
疏 水 的 非 极 性 的 尾 部
卵磷脂
亲水的极性的头部
双亲性
膜的基本结构——脂质双层（Lipid bilayer）
water
water
微团
双分子层
脂质体
1.2 膜蛋白
2.2 膜的相变温度及其影响因素
相变温度是膜脂物理状态互相转变的临界温度。高于相变
温度时，膜呈流动的液态，低于相变温度时，膜呈凝固的胶态。
相变温度受膜脂中脂肪酸的组成影响。烃链短的脂肪酸和不 饱和脂肪酸的含量较高时，膜脂的相变温度较低，膜呈现较好的 流动性。
胆固醇参与膜脂流动性的调节。
2.3 流动镶嵌模型（ Mosaic fluid model）
要点:
生物膜的基本结构是脂质双层,蛋白质或镶嵌在膜上或结
高考生物《生物膜与物质运输》PPT复习课件
知识总结 （三）细胞膜的功能【生命观念】 3.进行细胞间的信息交流
知识总结 （三）细胞膜的功能【生命观念】
知识总结 （四）细胞壁【生命观念】 1.化学成分：果胶 + 纤维素 2.主要功能：支持、保护
变式训练
（2021·四川成都市·成都七中高三零模）下列关于细胞膜的叙述，错误的 是（ A ） A.细胞膜的组成成分主要是糖蛋白和糖脂 B.不同的细胞膜上可能存在相同的蛋白质 C.变形虫的运动主要依赖细胞膜的流动性 D.病毒识别宿主细胞依赖细胞膜表面受体
用丙酮从人的红细胞中提取脂质，在空气—水界面上 铺展成单分子层，测得其面积恰为红细胞表面积的两倍。
结论：细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层。
知识总结 （二）生物膜结构的探究【科学探究、科学思维】 2.生物膜结构的探究——阶段二（静态统一模型） ②罗伯特森实验
暗 亮 暗
假说：所有生物膜都由“蛋白质—脂质—蛋白质”三层结构构成 的静态统一结构。
高考生物《生物膜与物质运输》PPT复 习课件
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讲 核心素养
构 思维导图
核心突破 例题精讲
知识总结
目 录
contents
1
与生物膜相关的实验及探究
2
细胞膜与细胞壁3生物膜系统源自4物质跨膜运输实例
5
物质运输的方式
讲考纲考情
1.最新考纲 （1）生物膜系统的结构和功能(Ⅱ) （2）物质出入细胞的方式Ⅱ （3）实验：通过模拟实验探究膜的透性；观察植物细胞的
变式训练
【答案】D 【解析】A.磷脂双分子层是生物膜的基本骨架，其中磷脂分子头部亲水朝向
外侧，尾部疏水朝向内侧，故图2为磷脂双分子层的结构，因此2在构建生 物膜模型时作为基本骨架，A正确；B.5蛋白质分子有的镶嵌在磷脂双分子 层表面，有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中，有的贯穿于整个磷脂双分 子层，在构建生物膜模型时，5蛋白质的分布具有不对称性，B正确；C.线 粒体内膜向内腔折叠形成嵴，扩大了内膜的面积，并且线粒体内膜上可以 进行有氧呼吸第三阶段的反应，内膜上蛋白质的含量也比外膜高，因此构 建线粒体模型时内膜需要的2和5比外膜多，C正确；D.在构建细胞膜模型时， 4糖链和5蛋白质结合形成的糖蛋白只分布于细胞膜2的外侧，D错误。故选D。
生物膜和物质运输
THANKS
感谢观看
道，允许某些物质通过。
03
能量驱动
生物膜通过消耗能量（如ATP）来驱动某些物质的主动运输。这种主动
运输能够逆浓度梯度进行，使得细胞能够根据需要吸收或排出物质。
物质运输对生物膜的影响
改变膜的结构
物质运输过程中，某些物质可能与膜上的脂质或蛋白质发生相互作用，从而改变膜的结构 。例如，某些药物或毒素能够插入到膜的脂质双层中，破坏膜的完整性。
生物膜为物质运输提供结构基础
生物膜作为细胞的基本结构之一，为物质运输提供了必要的场所和通道。膜上的脂质双层和蛋白质共同构成了物质跨 膜运输的基础结构。
物质运输影响生物膜的组成和功能
物质运输过程中涉及的物质和能量交换会影响生物膜的组成和功能。例如，某些物质的跨膜运输需要特定膜蛋白的参 与，这些蛋白在物质运输过程中可能会发生构象变化或与其他蛋白相互作用，从而影响生物膜的组成和功能。
药物设计与研发
1 2 3
靶向药物设计
利用生物膜的特性，设计能够特异性识别并作用 于病变细胞的药物，提高治疗效果和降低副作用 。
药物传递系统
研究生物膜对药物的吸收、分布、代谢和排泄过 程，开发高效的药物传递系统，提高药物的生物 利用度。
药物相互作用研究
探讨药物与生物膜组分之间的相互作用，预测药 物在体内的行为，为合理用药提供依据。
ERA
物质运输的分子机制
01
02
03
载体蛋白
通过构象变化实现物质的 跨膜运输，具有特异性结 合位点。
通道蛋白
形成亲水性通道，允许特 定物质顺浓度梯度通过。
ATP驱动泵
利用ATP水解产生的能量 ，主动转运物质。
物质运输的细胞生物学过程
生物膜与跨膜运送(分析“细胞”文档)共33张PPT
物膜流动性的关键调节剂
6
膜的相变温度Tc
膜的凝胶相和液晶相的相互转变温度 磷脂分子成膜后头基排列整齐，在Tc以下时，
尾链全部取反式构象（全交叉），排列整齐，为凝 胶相；而在Tc以上时，尾链成邻位交叉，形成“结” 而变成流动态，为液晶相。
9
（一）、生物膜的组成和性质
胆固醇的作用
使相变温度变宽，保持膜的流动性
13
（二）、生物膜的分子结构
生物膜是蛋白质、脂质和糖类组成的超分子体系
1、生物膜分子间作用力 2、生物膜结构的主要特征
（1） 膜组分不对称分布 导致膜两侧电荷数
量、流动性等的差异
不对称性与膜蛋白的定向 分布及功能密切相关
14
（2）生物膜具有流动性
流动性是生物膜的主要特征，是生物 膜表现其功能的基础
1、膜脂
1）脂质
脂质 79 43 52 25 24
糖类 3 8 4 0 0
5
构成生物膜的基质
两亲性使之在生物膜中呈双分 子排列，构成脂双层
糖 磷脂
甘油磷脂和鞘磷脂
生
物
脂
膜
糖脂
鞘氨醇的衍生物
动物细胞的质膜都含糖脂
蛋
胆固醇 含量：动物细胞 > 植物细胞
白
质膜 > 内膜系统
对生物膜中脂质的流动性和渗透
性有一定的调节作用，是脊椎动
运输速率取决于物质在膜两侧的浓 度差和物 质的分子大小、所带电荷和在脂双层中的溶解性
该过程无需能量
24
2、主动运输
物质逆浓度梯度和逆电荷梯度的运输过程
特点：专一性 ：运送物质 饱和性：运输速率 方向性：恒定的离子浓度差 选择性抑制：乌本苷、根皮苷 需能量：细胞内Na＋ 、K＋的主动运送
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第6章 生物膜与物质运输
Biomembranes and cellular transportation
本章主要内容：
生物膜的化学组成 生物膜的性质和结构
物质的跨膜运输
生物膜（Bio-membrane）是指细胞的膜系统。原核生 物只有质膜，而真核生物除了质膜，还有细胞器的膜， 如核膜、线粒体膜、内质网膜等。
以钠钾泵，又称Na+ K+ ATPase 为例。 它是广泛存在于动物细胞膜上的 离子运载体，为蛋白二聚体。其功 能是保持细胞内高钾低钠，细胞外 高钠低钾的浓度梯度，转运过程消 耗ATP。 钠钾泵有两种构型： EI型：亲钠排钾，脱磷酸的形式 EII型：亲钾排钠，磷酸化的形式 两种构型发生一次互变，转运出3 个Na+ ，输入2个K+ ，消耗一分子 ATP。
维持细胞的容积、形态、渗透压、电解质的浓度，为细胞的生理 活动提供适宜的环境
从环境摄取营养物质，向环境排出代谢废物
3.2 小分子物质和离子的过膜转运 简单扩散（simple diffusion)
顺浓度梯度 不需要供应能量
促进扩散（facilitated diffusion） 顺浓度梯度
不需要供应能量
跨膜蛋白（transmembrane protein)
1.3 膜糖
生物膜中的寡糖链信息传递和细胞的 相互识别方面具有重要作用。 糖蛋白上的
寡糖链总是
指向细胞的 外面
生物膜上各种化学组成之间的关系
2. 生物膜的性质与结构特点
2.1 生物膜的运动
膜脂分子：分子摆动、旋转运动、侧向运动等。 膜蛋白：扩散运动 、旋转运动。
要点:
生物膜的基本结构是脂质双层,蛋白质或镶嵌在膜上或结
合在膜的表面,膜上的寡糖链总是指向膜的胞外一侧.
膜上的成分是运动的,随温度变化,脂质双层呈液晶态或
凝胶态.膜的相变温度（Tm）与膜上脂肪酸烃链的长度和 饱和程度有关。
脂质双层的组成成分呈不对称分布.
3. 物质的过膜转运
3.1 物质运输的功能
需要通道蛋白或载体蛋白介导 主动转运（active transport) 逆浓度梯度 消耗能量(如ATP) 需要转运载体
物 质 的 电 化 学 梯 度 简单扩散 促进扩散 主动运输
简单扩散——顺浓度梯度 注意电荷、极性与大小的影响
通道 促进扩散——顺浓度梯度 注意需要载体或通道协助
载体
主动运输
2.2 膜的相变温度及其影响因素
相变温度是膜脂物理状态互相转变的临界温度。高于相变
温度时，膜呈流动的液态，低于相变温度时，膜呈凝固的胶态。
相变温度受膜脂中脂肪酸的组成影响。烃链短的脂肪酸和不 饱和脂肪酸的含量较高时，膜脂的相变温度较低，膜呈现较好的 流动性。
胆固醇参与膜脂流动性的调节。
2.3 流动镶嵌模型（ Mosaic fluid model）
核糖体
新生肽链
胞液
信号肽受体蛋白
合成的蛋白质
SRP受体 信号肽酶 信号肽 内质网腔
信号肽假说（Signal peptide hypothesis）
本章结束
几乎所有的生理活动都与生物膜相关，例如物质运输、 能量转换、信息传递、细胞的分裂、运动、相互识别 和通讯，以至肿瘤的发生等。
一个动物的上皮细胞及其膜系统
1. 生物膜的化学组成
所有生物膜几乎都是由蛋白质和脂类两大物质 组成，尚含有少量糖、金属离子和水。 1.1 膜脂
磷脂（甘油磷脂、鞘磷脂）
糖脂
胆固醇
膜蛋白具有重要的生物功能，是生物膜实施功能的场所。可以分为 外周蛋白和内在蛋白。它们是受体，酶，抗原，通道和骨架蛋白等。
外周蛋白（peripheral protein）
分布于双层脂膜的外表层。
与膜的结合比较疏松，容易从膜上分离出来。 外周蛋白比较亲水，能溶解于水。 内在蛋白（integral protein） 蛋白的部分或全部嵌在双层脂膜的疏水层中。 溶于水，且不容易从膜中分离出来。 主要以-螺旋形式存在。
以甘油为基础形成的甘油磷脂（glycerophospho形成鞘磷脂
膜脂分子的特点和结构
疏 水 的 非 极 性 的 尾 部
卵磷脂
亲水的极性的头部
双亲性
膜的基本结构——脂质双层（Lipid bilayer）
water
water
微团
双分子层
脂质体
1.2 膜蛋白
3.3 大分子物质的过膜转运
胞吞与胞吐
受体介导的内吞作用(receptor-mediated endocytosis ) 免疫球蛋白 低密度脂蛋白（LDL，血浆中的胆固醇转运蛋白）
分泌蛋白的胞内转运过程 信号肽学说（signal peptide hypothesis）
配体 受体
内体 内吞泡
溶酶体 受体介导的细胞内吞作用
Biomembranes and cellular transportation
本章主要内容：
生物膜的化学组成 生物膜的性质和结构
物质的跨膜运输
生物膜（Bio-membrane）是指细胞的膜系统。原核生 物只有质膜，而真核生物除了质膜，还有细胞器的膜， 如核膜、线粒体膜、内质网膜等。
以钠钾泵，又称Na+ K+ ATPase 为例。 它是广泛存在于动物细胞膜上的 离子运载体，为蛋白二聚体。其功 能是保持细胞内高钾低钠，细胞外 高钠低钾的浓度梯度，转运过程消 耗ATP。 钠钾泵有两种构型： EI型：亲钠排钾，脱磷酸的形式 EII型：亲钾排钠，磷酸化的形式 两种构型发生一次互变，转运出3 个Na+ ，输入2个K+ ，消耗一分子 ATP。
维持细胞的容积、形态、渗透压、电解质的浓度，为细胞的生理 活动提供适宜的环境
从环境摄取营养物质，向环境排出代谢废物
3.2 小分子物质和离子的过膜转运 简单扩散（simple diffusion)
顺浓度梯度 不需要供应能量
促进扩散（facilitated diffusion） 顺浓度梯度
不需要供应能量
跨膜蛋白（transmembrane protein)
1.3 膜糖
生物膜中的寡糖链信息传递和细胞的 相互识别方面具有重要作用。 糖蛋白上的
寡糖链总是
指向细胞的 外面
生物膜上各种化学组成之间的关系
2. 生物膜的性质与结构特点
2.1 生物膜的运动
膜脂分子：分子摆动、旋转运动、侧向运动等。 膜蛋白：扩散运动 、旋转运动。
要点:
生物膜的基本结构是脂质双层,蛋白质或镶嵌在膜上或结
合在膜的表面,膜上的寡糖链总是指向膜的胞外一侧.
膜上的成分是运动的,随温度变化,脂质双层呈液晶态或
凝胶态.膜的相变温度（Tm）与膜上脂肪酸烃链的长度和 饱和程度有关。
脂质双层的组成成分呈不对称分布.
3. 物质的过膜转运
3.1 物质运输的功能
需要通道蛋白或载体蛋白介导 主动转运（active transport) 逆浓度梯度 消耗能量(如ATP) 需要转运载体
物 质 的 电 化 学 梯 度 简单扩散 促进扩散 主动运输
简单扩散——顺浓度梯度 注意电荷、极性与大小的影响
通道 促进扩散——顺浓度梯度 注意需要载体或通道协助
载体
主动运输
2.2 膜的相变温度及其影响因素
相变温度是膜脂物理状态互相转变的临界温度。高于相变
温度时，膜呈流动的液态，低于相变温度时，膜呈凝固的胶态。
相变温度受膜脂中脂肪酸的组成影响。烃链短的脂肪酸和不 饱和脂肪酸的含量较高时，膜脂的相变温度较低，膜呈现较好的 流动性。
胆固醇参与膜脂流动性的调节。
2.3 流动镶嵌模型（ Mosaic fluid model）
核糖体
新生肽链
胞液
信号肽受体蛋白
合成的蛋白质
SRP受体 信号肽酶 信号肽 内质网腔
信号肽假说（Signal peptide hypothesis）
本章结束
几乎所有的生理活动都与生物膜相关，例如物质运输、 能量转换、信息传递、细胞的分裂、运动、相互识别 和通讯，以至肿瘤的发生等。
一个动物的上皮细胞及其膜系统
1. 生物膜的化学组成
所有生物膜几乎都是由蛋白质和脂类两大物质 组成，尚含有少量糖、金属离子和水。 1.1 膜脂
磷脂（甘油磷脂、鞘磷脂）
糖脂
胆固醇
膜蛋白具有重要的生物功能，是生物膜实施功能的场所。可以分为 外周蛋白和内在蛋白。它们是受体，酶，抗原，通道和骨架蛋白等。
外周蛋白（peripheral protein）
分布于双层脂膜的外表层。
与膜的结合比较疏松，容易从膜上分离出来。 外周蛋白比较亲水，能溶解于水。 内在蛋白（integral protein） 蛋白的部分或全部嵌在双层脂膜的疏水层中。 溶于水，且不容易从膜中分离出来。 主要以-螺旋形式存在。
以甘油为基础形成的甘油磷脂（glycerophospho形成鞘磷脂
膜脂分子的特点和结构
疏 水 的 非 极 性 的 尾 部
卵磷脂
亲水的极性的头部
双亲性
膜的基本结构——脂质双层（Lipid bilayer）
water
water
微团
双分子层
脂质体
1.2 膜蛋白
3.3 大分子物质的过膜转运
胞吞与胞吐
受体介导的内吞作用(receptor-mediated endocytosis ) 免疫球蛋白 低密度脂蛋白（LDL，血浆中的胆固醇转运蛋白）
分泌蛋白的胞内转运过程 信号肽学说（signal peptide hypothesis）
配体 受体
内体 内吞泡
溶酶体 受体介导的细胞内吞作用