生物体中的碱金属和碱土金属及其跨膜运输知识介绍.ppt

第八章 生物体中的碱金属和碱土金属及其跨膜运输;教学重点; 2003年，美国科学家彼得·阿格雷和罗德里克·麦金农，分别因对细胞膜水通道，离子通道结构和机理研究而获诺贝尔化学奖。 ; 人 体 元 素; 占人体总重量的1.5％～2.0％，一般成年人体内含钙量约为1200g，其中99％集中于骨铬和牙齿，其余的1％存在于软组织、细胞外液和血液中。;;缺乏症：缺钾可对心肌、肾、肠及骨骼的产生损害。;食盐过剩与疾病; 水是人体基本组成成分，是维持生命、保持细胞外形、构成各种体液所必需的物质。;离子种类;第二节 生物膜;水通道;列文虎克(1632.10.24－1723.08.26 )荷兰显微镜学家、微生物学的开拓者。1648年到阿姆斯特丹一家布店当学徒。20岁时回代尔夫特自营绸布。 首次发现微生物，最早纪录肌纤维、微血管中血流。 1673年英国皇家学会收到了《列文虎克用自制的显微镜，观察皮肤、???类以及蜜蜂和其他虫类的若干记录》 ; 1668年，他用显微镜证实了马尔比基关于毛细血管的发现。 1674年，他观察了鱼、蛙、鸟类的卵形红血球和人类及其它动物的红血球。 1675年，他发现了青蛙内脏中寄生的原生动物，震动了当时的生物界。 1683年，他从一位老人的牙缝中取出牙垢，放到了显微镜下面，发现了细菌。 ;;细胞生物学的发展 ;从20世纪30年代到70年代，电子显微镜技术出现后，细胞学发展为细胞生物学。 从20世纪70年代基因重组技术的出现，细胞生物学与分子生物学的结合愈来愈紧密，研究细胞的分子结构及其在生命活动中的作用成为主要任务，基因调控、信号转导、肿瘤生物学、细胞分化和凋亡是当代的研究热点。;一、生物膜的化学组成;质膜（plasma membrane）又称细胞膜。 内膜：形成各种细胞器的膜。 生物膜（biomembrane）：质膜和内膜的总称。 细胞外被：也叫糖萼，由质膜表面寡糖链形成。 膜骨架：质膜下起支撑作用的网络结构。 细胞外被、质膜和表层胞质溶胶构成细胞表面。;胆固醇;是一种人工膜。在水中搅动后形成 双层或单层脂分子球体，直径25~1000 nm。 人工脂质体可用于： 转基因、制备的药物 研究生物膜的特性;糖 脂;生物膜中含有多种不同的蛋白质，通常称为膜蛋白。 根据它们在膜上的定位情况，可以分为外周蛋白和内在蛋白。 膜蛋白具有重要的生物功能，是生物膜实施功能的基本场所。;整合蛋白为跨膜蛋白（transmembrane proteins），两性分子。跨膜结构域为1至多个疏水的α螺旋。与膜的结合紧密，只有用去垢剂才能从膜上洗涤下来。;整合蛋白;①,② integral protein ③,④ lipid-anchored protein ⑤,⑥ peripheral protein;1895年E. Overton推测细胞膜由连续的脂类物质组成。 1925年E. Gorter等推测细胞膜由双层脂分子组成。 1935年J. Danielli H. Davson发现质膜的表面张力比油－水界面的张力低得多，提出三明治模型（蛋白质-脂类-蛋白质）。 1957年JD. Robertson根据电镜观察提出单位膜模型。厚约7.5nm。;1972年S. J. Singer G. Nicolson 根据免疫荧光、冰冻蚀刻技术的研究结果，提出了“流动镶嵌模型”。 ;Mosaic domain model of the plasma membrane;二、质膜的流动镶嵌模型;影响膜脂流动性的因素;膜的构造;保护;组成细胞的基本元素是：O、C、H、N、Si、K、Ca、P、Mg，其中O、C、H、N四种元素占90%以上。细胞化学物质可分为两大类：无机物和有机物。在无机物中水是最主要的成分，约占细胞物质总含量的75％—80％。;生物膜的化学组成 ;;生物膜的转运功能;第三节 物质的跨膜运输;指通过简单扩散或协助扩散实现物质 由高浓度向低浓度方向的跨膜转运。转运 的动力来自物质的浓度梯度，不需要细胞 提供代谢能量。;（1）简单扩散;;人工脂双层膜对不同分子的相对透性 ;简单扩散; 脂溶性越高通透性越大。 小分子比大分子易透过。 非极性分子比极性容易透过。 极性不带电荷的小分子可透过人工脂双层。 人工膜对带电荷的物质，如离子是高度不通透的。;（2）促进扩散;; 促进运送：是离子在某些物质帮助下通过生物膜，它不服从扩散定律。;简单扩散与协助扩散的比较;载体蛋白;Diverse transport processes maintain the cell in a steady state that is not in equilibrium.;协助扩散（促进扩散）; 第四节 离子载体;短