生物膜的功能

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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）
。lo/
红细胞吸收葡萄糖
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
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+
细胞外
细胞质
Na+
Na+
P
P
Na+
K+
P
K+
K+
1
2
3
4
5
6
ATP
ADP
Na+、Mg2+
K+
P
构象变化假说
Na+ K+ ATPase驱动的钠钾离子运输
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
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）
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。
质膜
细胞质
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
㈠ 离子、小分子物质的运输（穿膜运输）
被动运输
主动运输
㈡ 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。
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。