摘要:② 蛋白质:约占40%,镶嵌或贯穿膜中,承担运输、催化、识别等功能(如通道蛋白、受体蛋白)。功能越复杂的生物膜,蛋白质的种类和数量就越多。
流动镶嵌模型
磷脂分子结构式
② 蛋白质:约占40%,镶嵌或贯穿膜中,承担运输、催化、识别等功能(如通道蛋白、受体蛋白)。功能越复杂的生物膜,蛋白质的种类和数量就越多。
③糖类:占2—10% 常与蛋白质结合成糖蛋白(glycoprotein),或与脂质结合形成糖脂(glycolipid),这些糖类分子被称作糖被(glycocalyx),糖链一般都是短而且有分支的寡糖链,寡糖链和蛋白质构成细胞表面的一层糖萼(glycocalyx),参与细胞识别与信号传递。
糖萼
①流动性:这是生物膜的结构特性,构成膜的磷脂分子可以侧向自由移动,膜中的蛋白质大多也能运动
②镶嵌性:蛋白质分子以不同方式嵌入磷脂双分子层中,有的镶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。
③选择透过性(selective permeability):这是生物膜的功能特性,只有一些物质容易通过而大部分物质不能通过。
④不对称性:糖只存在于生物膜的外侧,与细胞质接触的一层没有糖的分布。
分隔细胞与外界环境,维持内部稳定;分隔细胞器,避免代谢干扰(如溶酶体的酸性环境与细胞质隔离)。
①线粒体膜:内膜上的酶参与有氧呼吸,将化学能转化为ATP。
②叶绿体类囊体膜:光合色素吸收光能,通过光反应合成ATP和NADPH。
③内质网膜:糙面内质网附着核糖体,参与蛋白质合成;光面内质网合成脂质。
④高尔基体膜:加工、分类和运输蛋白质(如糖基化修饰)。
⑤细胞膜:含胆固醇调节流动性,植物细胞膜外还有细胞壁提供支持。
疾病关联:囊性纤维化因氯离子通道蛋白缺陷导致黏液堆积;阿尔茨海默病与细胞膜胆固醇代谢异常有关。
药物递送:利用脂质体模拟生物膜结构,包裹药物靶向运输(如抗癌药物)。
仿生研究:人工合成膜用于海水淡化、燃料电池等领域。
从最简单的细菌到复杂的动植物细胞,生物膜始终是生命活动的核心枢纽。其精密的结构与功能,不仅支撑着个体生存,也为现代医学与技术创新提供了灵感。二、生物膜控制物质进出细胞内外的物质要进出细胞必须通过这层膜(生物膜),不同的物质进出细胞的方式都有差异。例如,一些小分子、非极性分子氧气(O₂)、二氧化碳(CO₂)、甘油、乙醇、苯等;虽然水是极性分子,但因其分子小,且不带电,也可以较自由地通过脂双层。
自由扩散
①通道蛋白:形成亲水通道,像“隧道”一样让特定物质快速通过。通常受信号调控。
· 例子:水通道蛋白(aquaporin)(专门运输水分子)、离子通道(如钾离子K⁺通道、钠离子Na⁺通道)。
②载体蛋白:与特定物质结合,自身构象发生改变,将物质运到膜另一侧,像“旋转门”。
· 例子:葡萄糖进入红细胞、氨基酸进入某些细胞。
协助扩散
主动运输
①工具:载体蛋白(通常称为“泵”)。
②过程:载体蛋白与特定物质结合,消耗ATP改变自身构象,将物质从低浓度一侧运到高浓度一侧。
经典例子:钠钾泵(Na⁺-K⁺泵)。它将3个Na⁺泵出细胞,同时将2个K⁺泵入细胞,从而维持细胞内外Na⁺和K⁺的浓度差,这对神经冲动的传导至关重要。
① 原理:一种物质逆浓度梯度运输所消耗的能量,并非直接来自ATP,而是来自另一种物质(如Na⁺)顺浓度梯度扩散时产生的势能。而建立这种势能(如细胞外高Na⁺)本身是需要钠钾泵消耗ATP的。
②例子:小肠上皮细胞吸收葡萄糖。Na⁺顺浓度梯度进入细胞,同时“捎带”着葡萄糖逆浓度梯度进入细胞。
细胞用伪足将颗粒包裹起来,形成一个吞噬泡,然后该吞噬泡再与溶酶体融合,利用水解酶将颗粒消化。
如巨噬细胞吞噬细菌、细胞碎片以及衰老的红细胞,杆囊虫吞噬眼虫,变形虫、草履虫都能吞噬细菌或其他食物颗粒,形成的囊泡叫“吞噬体”。
杆囊虫吞噬眼虫的过程
吞入液体或溶质。形成的囊泡叫“胞饮体”。
胞饮
一种特异性的胞吞。细胞膜上的受体蛋白能特异性地识别并结合特定物质(配体),然后将其内吞。效率非常高,例如人的细胞吸收胆固醇的过程。
细胞内部的囊泡与细胞膜融合,将囊泡内的大分子物质排到细胞外,例如分泌蛋白(如胰岛素、消化酶)的分泌, 排出废物,补充和更新细胞膜成分。
顺浓度梯度(由高浓度向低浓度)、不需要消耗细胞内化学反应产生的能量( ATP)、例如 O₂、CO₂、甘油、乙醇等
2、协助扩散顺浓度梯度 (由高浓度向低浓度)、不需要消耗细胞内化学反应产生的能量(ATP)、需要转运蛋白(通道或载体蛋白)、例如 葡萄糖进入红细胞、水通过水通道、离子通过离子通道等等。
3、主动运输逆浓度梯度(由低浓度向高浓度)需要转运蛋白(载体蛋白/泵)、 钠钾泵、钙泵、吸收碘离子、需要消耗能量(ATP)
来源:向上生长一点号