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第21章 生物膜与物质运输 物质运输 能量转换 信息识别与传递 生物膜（细胞膜、细胞器膜） 提问：脂类在细胞膜中的功能是什么？ 答案： 屏 障（保持细胞内环境稳定）； 阻止膜两侧物质间的自由往来，脂溶性的物质可在浓度梯度下自由扩散如膜内； 提问：为什么以液态的磷脂居多而不是固醇呢？ 使膜具有流动性，有利于蛋白质的运动； 提问：膜流动性强弱与哪些因素有关？ 脂的种类；温度； 胆固醇的比例愈小、温度高，流动性强。 提问：细胞膜上的蛋白质有什么功能？ 选择透过物质运输通道（“海关检查”） 信息识别受体（“通信员”） 运输通道 非脂溶性的物质（营养物、废物、神经递质、激素）必须在由槽蛋白形成的通道进入，或与穿膜蛋白结合被有选择的载入入膜内； 信息识别受体 细胞器膜结构与细胞膜类似，但常常是双层膜。 为什么是双层膜呢？ 功能分化 核膜—形成核孔 离子、小分子物质的运输（穿膜运输） 被动运输、 主动运输 指物质逆浓度梯度的穿膜运输过程。需消耗代谢能，并需专一性的载体蛋白。 特点：①专一性。有的细胞膜能主动运输某些氨基酸，但不能运送葡萄糖。有的则相反。②运送速度可以达到“饱利“状态。③方向性。如细胞为了保持其内、外的K+、Na+的浓度梯度差以维持其正常的生理活动，细胞主动地向外运送Na+ ，而向内运送K+ 。 ④选择性抑制。各种物质的运送有其专一的抑制剂阻遏这种运送。⑤需要提供能量。 （一）Na+、K+-泵 生物细胞一般是细胞内高K+低Na+ ，细胞外则相反。 Na+、K+-泵实际是分布在膜上的Na+、K+-ATP酶。通过水解ATP提供的能量主动向外运输Na+，而向内运输K+ 。 Na+、K+-泵由α、β两个亚基组成， 其中α亚基跨膜， β亚基是一个糖蛋白，在膜上以α2β2四聚体存在。 α亚基上在膜内侧表面上有Na+、ATP的结合位点，在膜外侧有K+、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 生物膜对大分子化合物（如核酸、多糖）或颗粒不能通透，他们在细胞内运转时主要是通过胞吐作用，胞吞作用（包括受体介导的内吞作用）来运输的。蛋白质的运输除了胞吐、胞吞作用外，还有跨内质网膜、跨线粒体膜、跨叶绿体膜等运输类型。 1. 胞吐作用 2. 胞吞作用 （一）胞吐作用 有些物质在细胞内被囊泡裹入形成分泌泡，然后与细胞质膜接触、融合并向外排除释放被裹入的物质，此过程称为胞吐作用。如胰岛素的分泌。 （二）胞吞作用 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，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。 四、离子载体 定义——是一类可溶于脂双层的疏水性的小分子物质，可增加脂双层对离子的透性。 分类：移动性离子载体；通道形成体。 （三）尼日利亚菌素 它是一个多环醚羧酸化合物。其作用生要是进行H+与K+的交换。 （四）短杆菌肽A 属于形成通道的离子载体。15个氨基酸残基组成的线性多肽，具有疏水性侧链。由两个单体分子头-头相对的二聚体形成一条穿膜通道。主要运输一价阳离子。 根据运输物质的大小，物质运输分为小分子的运输和大分子的运输。 二、小分子物质的运输 由于生物膜的脂双层结构含有疏水区，它对被运送物质具有高度的选择通透性。一般来说，分子越小且疏水性或非极性较强，通过膜较易。不带电荷的极性小分子也能迅速地经扩散通过膜。图21-1表示脂双层对不同类型分子的透性．小分子的跨膜运送大都是通过专一性运送蛋白的作用实现的。如果只是运输送一种分子由膜的一侧到另一侧，称为单向运输；如果一种物质的运输与另一种物质的运输相关而且方向 相同，称为同向运输。方向相反则称为反向运输，这二者又统称为协同运输。 图21-2 图21-3 E1 E1 E1-P E2-P E2-P E2 （二） Ca2+的运输 1. Ca2+泵和Ca2+-ATP酶 细胞质中浓度低，细胞外浓度高。 肌质网是肌细胞含有的一种特化的内质网膜系统。在肌细胞中它形成一种由许多精细的通道构成的网状结构，是细胞内重要的Ca2+库之一。当肌细胞受到外界刺激（如电刺激产生神经冲动使膜去极化）时， Ca2+由肌质网释放进入细胞质中。引起肌肉收缩，而当肌肉松弛时， Ca2+重新摄入肌质网。可见肌肉的收缩和松弛过程，是Ca2+从肌质网释放和再摄入的主动运送过程。这一过程又受到分布于膜上的Ca2+泵即Ca2+”-ATP酶的调节。 Ca2+”-ATP酶酶催化以下反应： Ca2+泵的主要性质： Ca2+泵具有Ca2+激活的Ca2+－ATP酶活性。心肌和骨骼肌中Ca2+主动运送是通过Ca2+－ATP酶的作用实现的。 Ca2+泵主动运送Ca2+是通