1、本章主要內容：本章主要內容：4 生物膜的化學組成生物膜的化學組成4 生物膜的性質和結構生物膜的性質和結構4 物質的跨膜運輸物質的跨膜運輸 生物膜（生物膜（bio-membrane）是指細胞的膜系統。原核生）是指細胞的膜系統。原核生物只有質膜，而真核生物除了質膜，還有細胞器的膜，物只有質膜，而真核生物除了質膜，還有細胞器的膜，如核膜、線粒體膜、內質網膜等。如核膜、線粒體膜、內質網膜等。 幾乎所有的生理活動都與生物膜相關，例如物質運輸、幾乎所有的生理活動都與生物膜相關，例如物質運輸、能量轉換、信息傳遞、細胞的分裂、運動、相互識別能量轉換、信息傳遞、細胞的分裂、運動、相互識別和通訊，以至腫瘤的發生等

2、。和通訊，以至腫瘤的發生等。一個動物的上皮細胞及其膜系統一個動物的上皮細胞及其膜系統1. 生物膜的化學組成生物膜的化學組成 所有生物膜幾乎都是由蛋白質和脂類兩大物質所有生物膜幾乎都是由蛋白質和脂類兩大物質組成，尚含有少量糖、金屬離子和水。組成，尚含有少量糖、金屬離子和水。1.1 膜脂膜脂 磷脂（甘油磷脂、鞘磷脂）磷脂（甘油磷脂、鞘磷脂） 糖脂糖脂 膽固醇膽固醇以甘油為基礎形成的甘油磷脂（以甘油為基礎形成的甘油磷脂（glycerophospholipid）以神經鞘氨醇為基礎還可以形成鞘磷脂以神經鞘氨醇為基礎還可以形成鞘磷脂（sphingophospholipid） oohhohhohhohch2

3、ohhh2cchhnchc roohchchch2ch2ch312(神經鞘氨醇)半乳糖腦苷脂膽固醇的分子結構膽固醇的分子結構 膜脂分子的特點和結構膜脂分子的特點和結構 雙親性雙親性卵磷脂卵磷脂親水的極性的頭部親水的極性的頭部疏水的非極性的尾部疏水的非極性的尾部 微團微團雙分子層雙分子層 脂質體脂質體膜的基本結構膜的基本結構脂質雙層（脂質雙層（lipid bilayer）waterwater1.2 膜蛋白膜蛋白 膜蛋白具有重要的生物功能，是生物膜實施功能的場所。可以分為外膜蛋白具有重要的生物功能，是生物膜實施功能的場所。可以分為外周蛋白和內在蛋白。它們是受體，酶，抗原，通道和骨架蛋白等。周蛋白和

4、內在蛋白。它們是受體，酶，抗原，通道和骨架蛋白等。 z 外周蛋白（外周蛋白（peripheral protein） 分布于雙層脂膜的外表層。分布于雙層脂膜的外表層。 與膜的結合比較疏松，容易從膜上分離出來。與膜的結合比較疏松，容易從膜上分離出來。 外周蛋白比較親水，能溶解于水。外周蛋白比較親水，能溶解于水。 z 內在蛋白（內在蛋白（integral protein） 蛋白的部分或全部嵌在雙層脂膜的疏水層中。蛋白的部分或全部嵌在雙層脂膜的疏水層中。 難溶于水，且不容易從膜中分離出來。難溶于水，且不容易從膜中分離出來。 主要以主要以 -螺旋形式存在。螺旋形式存在。跨膜蛋白跨膜蛋白（transmem

5、brane protein)1.3 膜糖膜糖生物膜中的寡糖鏈在信息傳遞和細胞生物膜中的寡糖鏈在信息傳遞和細胞的相互識別方面有的相互識別方面有重重要作用。要作用。糖蛋白上的糖蛋白上的寡糖鏈總是寡糖鏈總是指向細胞的指向細胞的外面外面生物膜上各種化學組成之間的關系生物膜上各種化學組成之間的關系2. 生物膜的性質與結構特點生物膜的性質與結構特點2.1 2.1 生物膜的運動生物膜的運動膜脂分子：分子擺動、旋轉運動、側向運動、翻轉運動等。膜脂分子：分子擺動、旋轉運動、側向運動、翻轉運動等。膜蛋白：擴散運動膜蛋白：擴散運動 、旋轉運動。、旋轉運動。 2.2 膜的相變溫度及其影響因素膜的相變溫度及其影響因素

6、相變溫度相變溫度（tmtm）是膜脂物理狀態互相轉變的臨界溫度。高）是膜脂物理狀態互相轉變的臨界溫度。高于相變溫度時，膜呈流動的液態，低于相變溫度時，膜呈凝固的于相變溫度時，膜呈流動的液態，低于相變溫度時，膜呈凝固的膠態。膠態。 相變溫度受膜脂中脂肪酸的組成影響。烴鏈短的脂肪酸和不相變溫度受膜脂中脂肪酸的組成影響。烴鏈短的脂肪酸和不飽和脂肪酸的含量較高時，膜脂的相變溫度較低，膜呈現較好的飽和脂肪酸的含量較高時，膜脂的相變溫度較低，膜呈現較好的流動性。流動性。 膽固醇參與膜脂流動性的調節。膽固醇參與膜脂流動性的調節。2.3 流動鑲嵌模型（流動鑲嵌模型（ mosaic fluid model）要點要

7、點: :6生物膜的基本結構是脂質雙層生物膜的基本結構是脂質雙層, ,蛋白質或鑲嵌在膜上或結蛋白質或鑲嵌在膜上或結合在膜的表面合在膜的表面, ,膜上的寡糖鏈總是指向膜的胞外一側。膜上的寡糖鏈總是指向膜的胞外一側。6膜上的成分是運動的膜上的成分是運動的, ,隨溫度變化隨溫度變化, ,脂質雙層呈液晶態或脂質雙層呈液晶態或凝膠態凝膠態. .膜的相變溫度與膜上脂肪酸烴鏈的長度和飽和程膜的相變溫度與膜上脂肪酸烴鏈的長度和飽和程度有關。度有關。6脂質雙層的組成成分呈不對稱分布。脂質雙層的組成成分呈不對稱分布。3. 物質的過膜轉運物質的過膜轉運3.1 物質運輸的功能物質運輸的功能 維持細胞的容積、形態、滲透壓

8、、電解質的濃度，為維持細胞的容積、形態、滲透壓、電解質的濃度，為細胞的生理活動提供適宜的環境細胞的生理活動提供適宜的環境 從環境攝取營養物質，向環境排出代謝廢物從環境攝取營養物質，向環境排出代謝廢物3.2 小分子物質和離子的過膜轉運小分子物質和離子的過膜轉運 簡單擴散（簡單擴散（simple diffusion)順濃度梯度順濃度梯度不需要供應能量不需要供應能量 促進擴散（促進擴散（facilitated diffusion）順濃度梯度順濃度梯度不需要供應能量不需要供應能量需要通道蛋白或載體蛋白介導需要通道蛋白或載體蛋白介導 主動轉運（主動轉運（active transport)逆濃度梯度逆濃度

9、梯度消耗能量消耗能量(如如atp)需要轉運載體需要轉運載體簡單擴散簡單擴散促進擴散促進擴散主動運輸主動運輸物質的電化學梯度物質的電化學梯度 簡單擴散簡單擴散順濃度梯度順濃度梯度注意電荷、極性與大小的影響注意電荷、極性與大小的影響 促進擴散促進擴散順濃度梯度順濃度梯度 注意需要載體或通道協助注意需要載體或通道協助 通道通道載體載體 以鈉鉀泵，又稱以鈉鉀泵，又稱na+ k+ atp酶酶（na+ k+ atp ase）為例。）為例。 它是廣泛存在于動物細胞膜上的它是廣泛存在于動物細胞膜上的離子運載體，為蛋白二聚體。其功離子運載體，為蛋白二聚體。其功能是保持細胞內高鉀低鈉，細胞外能是保持細胞內高鉀低鈉

10、，細胞外高鈉低鉀的濃度梯度，轉運過程消高鈉低鉀的濃度梯度，轉運過程消耗耗atp。 鈉鉀泵有兩種構型：鈉鉀泵有兩種構型：ei型：親鈉排鉀，脫磷酸的形式型：親鈉排鉀，脫磷酸的形式eii型：親鉀排鈉，磷酸化的形式型：親鉀排鈉，磷酸化的形式兩種構型發生一次互變，轉運出兩種構型發生一次互變，轉運出3個個na+ ，輸入，輸入2個個k+ ，消耗一分子，消耗一分子atp。主動運輸主動運輸3.3 大分子物質的過膜轉運大分子物質的過膜轉運胞吞與胞吐胞吞與胞吐受體介導的內吞作用受體介導的內吞作用(receptor-mediated endocytosis ) 免疫球蛋白免疫球蛋白 低密度脂蛋白（低密度脂蛋白（ldlldl，血漿中的膽固醇轉運蛋白，血漿中的膽固醇轉運蛋白）分泌蛋白的胞內轉運過程分泌蛋白的胞內轉運過程 信號肽學說（信號肽學說（signal peptide hypothesis）受體介導