生物膜系统中膜蛋白的结构类型和功能
生物膜结构与功能

生物膜结构与功能生物膜是生物体内一种重要的结构,它具有复杂的结构和多样的功能。
本文将介绍生物膜的构成和主要功能。
一、生物膜的构成生物膜主要由脂质双层和膜蛋白组成。
脂质双层是由磷脂分子和胆固醇等非极性分子构成的。
磷脂分子是由亲水性的磷酸基和疏水性的脂肪酸基组成,可以形成双层结构。
膜蛋白则嵌入于脂质双层中,可以分为跨膜蛋白和周质蛋白两种类型。
二、生物膜的功能1. 细胞边界保护和选择性渗透生物膜作为细胞的边界,能够保护细胞内部免受外界环境的侵害。
膜上的磷脂分子和胆固醇可以堵塞水、离子和大分子的通过,实现对物质的选择性渗透,维持细胞内外环境的稳定。
2. 信号传递和受体功能膜上的蛋白质可以作为信号受体,在一些细胞活动中发挥重要作用。
例如,G蛋白偶联受体(GPCR)可以感受外界信号物质的结合,并通过二次信号转导的方式传递信号到细胞内部。
3. 分隔反应空间和提供催化中心细胞内膜和细胞质膜可以将细胞内部划分为不同的区域,形成不同的反应空间。
膜上的酶可以作为催化剂,参与到细胞内部的各种代谢反应中。
例如,线粒体内膜上的呼吸链酶能够通过细胞呼吸反应产生能量。
4. 细胞运输和囊泡运输细胞膜上的跨膜蛋白可以形成孔道,参与到物质的运输过程中。
例如,细胞膜上的离子通道能够调节细胞内外的离子浓度差,维持细胞的正常功能。
此外,细胞膜还能够形成囊泡,参与到细胞间物质的转运过程中。
5. 细胞识别和黏附生物膜上的糖蛋白可以作为细胞识别和黏附的分子,参与到细胞的粘附过程中。
例如,细胞膜上的选择素可以与其他细胞或者基质分子结合,实现细胞间的粘附和沟通。
结论生物膜是细胞内一个重要的结构,具有多种功能。
它通过脂质双层和膜蛋白的组合构成,能够保护细胞内部、传递信号、分隔反应空间、参与运输和黏附等过程。
生物膜的结构与功能相辅相成,为细胞的正常生理活动提供了重要的基础。
深入了解生物膜的结构和功能对于研究细胞生物学以及开发相关药物具有重要意义。
生物膜结构及功能

生物膜结构及功能生物膜是一种具有特殊结构和功能的生物组织,广泛存在于生物界的各个领域,从单细胞生物到多细胞生物的各个层次上都能找到生物膜的存在。
生物膜结构的特点使其能够完成多种生理功能,如细胞信号传导、物质转运和细胞黏附等。
生物膜一般由脂质双层、膜蛋白和糖蛋白组成。
其中,脂质双层是生物膜最基本的结构单位,它由疏水的脂质分子聚集形成。
脂质分子主要由磷脂和胆固醇组成,其中磷脂分子具有两端不同性质的亲水头部和疏水尾部。
亲水头部朝向细胞外部和细胞内部的水相,而疏水尾部则朝向膜内。
这种分子结构使得磷脂分子能够在水相和脂相之间形成一个稳定的界面。
除了脂质双层外,膜蛋白也是生物膜中的重要组成部分。
膜蛋白具有多种不同的功能,包括物质的转运、细胞信号的传导和细胞间的黏附等。
根据其位置和结构特点,膜蛋白可分为跨膜蛋白和周质蛋白两大类。
跨膜蛋白穿过整个脂质双层,其重要功能是实现物质的跨膜转运,以满足细胞内外环境的需要;而周质蛋白则紧密贴附在脂质双层的一侧,其功能主要是参与细胞间的信号传导和细胞黏附过程。
糖蛋白是另一类重要的膜结构成分,它们具有较长的糖链,可参与细胞的识别和黏附过程。
糖蛋白通过其糖链与其他分子或细胞表面的配体发生相互作用,从而实现细胞间的特异识别和黏附。
生物膜的结构特点为其功能提供了基础。
首先,脂质双层的存在使生物膜具有选择性通透性。
由于脂质双层的疏水性,它可以阻止水溶性物质自由通过,但却能够容许一些特定的物质通过。
此外,膜蛋白的存在可以进一步调控物质的转运过程,使得细胞能够有选择地吸收和排出物质。
其次,生物膜的结构还能使细胞内外的环境保持稳定。
脂质双层为细胞提供一个隔离的环境,可以阻止溶质的扩散。
此外,膜蛋白还可以调节细胞内外溶质的平衡,保持细胞内的稳态平衡。
生物膜还具有其他一些重要的功能。
例如,生物膜是细胞信号传导的关键部分。
膜蛋白可以通过特定的结构域与信号分子结合,传递信号并激活下游的反应。
此外,生物膜还能通过细胞表面的糖蛋白参与细胞的识别和黏附过程。
生物膜蛋白的结构和功能

生物膜蛋白的结构和功能生物膜蛋白,也称为膜蛋白,是存在于细胞膜上的蛋白质。
细胞膜是细胞的重要组成部分,它界定了细胞的边界,维持了细胞的形态,并控制了分子物质的进出。
生物膜蛋白在细胞膜中担任着重要的功能,如物质运输、信号传递和细胞识别等。
本文将介绍生物膜蛋白的结构和功能。
一、生物膜蛋白的结构生物膜蛋白的结构是保护细胞膜和调节分子物质进出的关键。
其结构分为三个部分:1.胞外基生物膜蛋白的胞外基外露在细胞膜表面,它由多个多肽链构成,包括分子识别和结合。
2.跨膜区跨膜区位于细胞膜内部,用于控制分子物质的进出。
它由不同数目的α螺旋、β折叠或其他特定的结构组成。
3.胞内基生物膜蛋白的胞内基在细胞膜内部,与细胞内蛋白相互作用,用于控制分子物质的进出。
二、生物膜蛋白的功能生物膜蛋白作为细胞膜的组成部分,在细胞内发挥了多种功能。
以下是生物膜蛋白的主要功能:1.信号传递生物膜蛋白作为细胞表面的受体,可以接受外界的信号,并通过细胞信号传递网络向细胞内传递信息,从而引发一系列的生物反应。
2.物质运输生物膜蛋白可用于主动转运或被动扩散,用于在细胞膜内部穿梭分子物质,包括大分子的药物和生物学中活性物质。
3.对细胞间的识别和联系生物膜蛋白在细胞标示上发挥重要作用,其分布和结构决定细胞在组织形态上的相互关系。
这种相互关系是细胞在维持组织\n形态中的重要组成部分,在胚胎分化中尤其重要。
4.细胞吸附生物膜蛋白可用于细胞受体作用和细胞吸附。
在细胞相互作用过程中,生物膜蛋白可作为细胞与其他细胞或基质相互作用的重要形式。
5.细胞骨架形成生物膜蛋白可用于细胞的形态维护,通过其与骨架蛋白、其他细胞蛋白的相互作用,使细胞膜获得弯曲和形变,并且可进行内部骨架调控。
三、结语生物膜蛋白在细胞膜中的重要性不言而喻。
其多重功能使其不仅用于细胞的基本生理功能,同时也在医药科学中发挥着巨大的作用。
了解生物膜蛋白的结构和功能对创新的生物技术和治疗策略有重要的意义。
生物膜结构与功能的解析与应用

生物膜结构与功能的解析与应用生物膜是生物体内一种重要的组织结构,它在细胞的分离、保护、传递信息等方面起着关键作用。
本文将探讨生物膜的结构与功能,并介绍其在生物科学和医学领域的应用。
一、生物膜的结构生物膜是由脂质分子和蛋白质组成的双层结构。
脂质分子主要是磷脂,它们具有亲水头部和疏水尾部的特性,使得脂质分子能够在水中形成自组装的双层结构。
蛋白质则嵌入在脂质双层中,起到传递信号、调节通道等功能。
生物膜的结构不仅仅是简单的双层,还包括许多微观结构。
其中,胆固醇是生物膜中的重要成分之一,它能够增加膜的稳定性和流动性。
此外,生物膜还含有许多膜蛋白,这些蛋白质能够形成通道,使得物质能够通过膜进行传递。
二、生物膜的功能生物膜具有多种功能,其中最重要的是细胞的分离和保护。
生物膜能够将细胞内外环境分隔开来,保护细胞内部的结构和功能不受外界环境的干扰。
此外,生物膜还能够调节物质的进出,维持细胞内外物质的平衡。
另外,生物膜还具有传递信息的功能。
生物膜上的膜蛋白能够与外界的信号分子结合,传递信号到细胞内部,从而调节细胞的生理活动。
这种信号传递过程在细胞的生长、分化和凋亡等过程中起到重要作用。
三、生物膜在生物科学中的应用生物膜在生物科学领域有广泛的应用。
首先,生物膜的研究有助于揭示细胞的结构和功能。
通过对生物膜的解析,科学家们可以了解细胞内外环境的交流方式,进而深入研究细胞的生理活动和疾病发生机制。
其次,生物膜的结构和功能也为药物研发提供了重要的参考。
药物需要通过生物膜进入细胞内部才能发挥作用,因此了解生物膜的结构和功能对药物的研发具有重要意义。
科学家们可以通过模拟生物膜的结构,设计出更加适合渗透生物膜的药物。
四、生物膜在医学领域的应用生物膜在医学领域也有广泛的应用。
首先,生物膜的研究有助于诊断和治疗疾病。
许多疾病都与生物膜的结构和功能异常有关,比如癌症、感染等。
通过对生物膜的研究,医生可以更好地理解疾病的发生机制,并开发出更有效的治疗方法。
生物物理学中的膜蛋白质结构与功能

生物物理学中的膜蛋白质结构与功能膜蛋白质是一类分布在生物细胞膜中的蛋白质,不仅构成了生物膜的主要组成部分,还具有多种不同的生物学功能。
膜蛋白质的结构与功能研究是生物物理学的重要研究领域之一,对于了解生物学基本过程和疾病的发生和治疗具有重要意义。
一、膜蛋白质的结构膜蛋白质是一类嵌入在生物膜中的蛋白质,其位置决定了其结构和功能。
膜蛋白质可以分为单通道、多通道和跨膜三种类型。
单通道膜蛋白质只与膜表面相互作用,而多通道膜蛋白质则从膜表面贯穿到膜内部,并形成通道结构,这种结构可以使离子、小分子和水通过细胞膜。
跨膜膜蛋白则是处于膜的两端的蛋白质,可以通过其跨越整个膜,将膜分成两个部分。
膜蛋白质的分子结构非常复杂。
典型的跨膜蛋白质分为三部分,即N端、C端和跨膜区。
跨膜区是最复杂的部分,通常是由海洋螺旋、β-折叠和转角等不同类型的结构构成的蛋白质结构,其中甘氨酸、脯氨酸、丝氨酸、苏氨酸、缬氨酸、赖氨酸等氨基酸通常被用于构建这些蛋白质结构。
另外,膜蛋白质的疏水性也是其分子结构的重要组成部分,该性质与细胞膜的特性有关,其中疏水区通常是膜的内侧,亲水区通常是膜的外侧。
二、膜蛋白质的功能膜蛋白质的生物功能复杂多样。
其主要功能包括细胞识别和信号转导、激活及维持细胞的内环境稳定性等。
1. 细胞识别和信号转导膜蛋白质在细胞识别和信号转导中起着重要作用。
分子识别涉及结合,其环境因子包括生化物质浓度、温度、盐度、溶液pH等,这些环境因子对膜蛋白质的选择性结合决定了其准确性。
信号转导涉及膜蛋白质与信号分子的结合和激活,在细胞感受到外界刺激时,膜蛋白质可以将信号传递到细胞内,从而启动细胞的相应反应。
2. 激活及维持细胞的内环境稳定性膜蛋白质还可以激活及维持细胞的内环境稳定性,以保持正常的生命活动。
例如,离子通道膜蛋白可以使钠、钾、氯等离子通过膜,从而调节细胞内外的离子平衡。
同时,离子通道还可以调节神经、肌肉和内分泌系统等生理学系统的活动。
生物物理学中的膜蛋白功能大分子机器

生物物理学中的膜蛋白功能大分子机器生物物理学是生物学和物理学的交叉领域,生命体系即生物系统的研究对象往往是分子或细胞水平的组成和相互作用。
膜蛋白是一种嵌入于生物膜的大分子机器,它们在维持有机体内外物质平衡、细胞内外信号传导及对药物透过膜的转运等方面发挥非常重要的作用。
本文将分析生物物理学中膜蛋白的基本结构、功能以及其在药物研究和生物工程领域的应用。
1.膜蛋白的基本结构膜蛋白是位于生物膜中另一侧的独特大分子,是膜上动态生物活动的关键。
在生命过程中,大量物质必须经由膜蛋白进出细胞,比如水分子、糖、氨基酸、钾、钠、钙和氢离子等。
一般情况下,膜蛋白都有一个涨落的独立的三维结构。
膜蛋白分子的结构通常由一些静止的蛋白外部面上的氨基酸残基以及跨越膜的多个螺旋和拐弯组成。
不同结构的膜蛋白可能有不同数量、不同长度和不同方向的跨膜区。
有些膜蛋白甚至可以在膜中形成很多通道,这些通道允许离子和小分子从一个侧面进入膜并穿过膜。
此外,许多膜蛋白在结构中具有某些特殊的结构域,例如与质子泵相关的环状结构、与内在酶表达相关的氧气运输的全内膜蛋白等,它们使膜蛋白能够在生物学过程中发挥重要作用。
2.膜蛋白的作用膜蛋白的作用十分广泛,是维持生物体内外部物质平衡的关键大分子,它们控制细胞内和细胞间的物质传输,参与细胞分化和成熟,细胞信号传导,以及制造心脏收缩依赖的离子差异和消化液的形成等关键生理功能。
另外,膜蛋白在药物研发中也起到了非常重要的作用。
药物的作用时间、作用范围、毒性和有效性均取决于药物穿越细胞膜到达目标区域的速度。
因此,了解膜蛋白在药物转运中的作用机制对药物研究至关重要。
有专家曾经针对大量已知的药物对其潜在化合物进行研究,证明膜蛋白在药物转运中的作用相当关键。
药物研发人员通常需要对膜蛋白所在的分子机理和结构进行深入的研究,以改进药物的吸收率、药物转运到细胞、药物代谢以及药物的抗性。
3.膜蛋白在生物工程领域中的应用随着生命科学的进步和物理工程的日益普及,人们意识到膜蛋白可用于生物工程研究。
生物膜和蛋白质的结构和功能

生物膜和蛋白质的结构和功能生物膜是生命界面,是细胞和外界之间的隔离屏障。
它由复杂的生物分子组成,如脂质、蛋白质、多糖等,这些成分在形态和组合上高度异质。
生物膜可以控制细胞内外物质的交换、细胞间通信、识别和维持细胞形态等生命活动。
而其中蛋白质是生物膜中最重要的成份之一,它具有各种各样的结构和功能,并且对于生物膜物理化学特性的维护和细胞功能的实现起到至关重要的作用。
一、生物膜的结构生物膜是由一层层的脂质分子排列而成,主要成分是磷脂。
磷脂是由磷酸基、甘油和脂肪酸组成的三种分子结构不同的物质。
磷酸基在两端的甘油分子上连接成骨架,脂肪酸与甘油结合成甘油酯,然后分子自组装使甘油酯链面朝生物外层。
而生物膜中的磷脂分子是双层排列,极性朝向内层,脂肪酸朝向生物外层。
这种排列极大地增加了生物膜的稳定性,同时也确保了生物膜的通透性。
除磷脂外,生物膜中还有各种蛋白质,它们在生物膜中随机地浮游或嵌入其中,蛋白质可以通过生物膜的流动性移动、聚集和交互作用。
蛋白质与生物膜的相互作用还涉及到生物膜的形态和力学性质,影响生物膜的刚性和柔性。
另外,还有一些糖和胆固醇等小分子,它们也是生物膜的成分之一,对生物膜功能的发挥也具有重要的作用。
二、蛋白质的结构生物膜中的蛋白质具体的结构和功能是多种多样的。
蛋白质是由氨基酸组成的线性聚合物,其中有20种不同的氨基酸。
氨基酸序列的差异以及序列摺叠所形成的三维空间结构,赋予蛋白质不同的结构和功能。
蛋白质的结构分为四级:一级结构是氨基酸序列,二级结构是氢键构成的α- 螺旋和β-折叠,三级结构是由同一亚基中的氨基酸二级结构通过空间性相互作用形成的立体构象,四级结构是多个亚基在形成同一多聚体过程中相互作用形成的结构:如一些酶和受体根据各自在上述不同程度上的分子特征,可以分为许多类,例如,能量传递蛋白、信号传递蛋白、酶、结构蛋白等等。
具体到生物膜内的蛋白质,由于它们直接与生物膜发生相互作用,所以结构往往不同于溶液中的蛋白质,它们呈现出水泡状、条状、螺旋状等不同的空间构象。
生物物理学中膜蛋白的结构和功能研究

生物物理学中膜蛋白的结构和功能研究膜蛋白是存在于生物膜上的一种大分子,是膜结构中最重要的成分之一。
它们能够与细胞内外环境进行特定的相互作用和传递信息,实现细胞与外界交互和内部控制。
因此,膜蛋白的结构和功能研究具有极大的意义。
生物物理学在此方面发挥了重要的作用,为我们提供了深入了解膜蛋白的手段和思路。
1. 膜蛋白的结构膜蛋白的晶体结构是研究膜蛋白结构和功能的基础。
1994年,生物物理学家约翰·麦克劳德首先用X射线晶体学技术解析了一种膜蛋白的晶体结构,由此开创了膜蛋白晶体学的新时代。
以晶体学为基础的膜蛋白结构研究不仅能够解决膜蛋白精细结构的问题,还能够为疾病控制和药物设计提供基础信息。
膜蛋白的结构与聚集状态、跨膜结构和外部化学环境密切相关。
许多膜蛋白具有跨越生物膜的跨膜结构,在膜双层中形成水通道或离子通道,在细胞内外传递物质或信息。
跨膜膜蛋白的结构解析历程中涌现了许多重要的技术手段,例如薄层技术,电子显微镜技术,核磁共振技术等。
其中,作为跨膜膜蛋白结构研究的突破性技术,二氧化碳保护浸入法和毛细管配对技术是最具代表性的。
2. 膜蛋白的功能膜蛋白的功能与其结构密切相关。
因此,通过研究膜蛋白的结构可以深入探究其功能。
膜蛋白能够与细胞环境相互作用,并发挥许多不同的生理过程作用,比如信号传递、稳态维持、离子传输、代谢调控等。
信号通路是膜蛋白的重要功能之一。
细胞膜上大约50%的蛋白都是受体蛋白,其中G蛋白偶联受体是最著名的家族之一。
鸟嘌呤酸和亲苯胺是G蛋白偶联受体的典型配体,这两种物质能够激活受体与特定的G蛋白结合,从而导致G蛋白发生构象变化,激活或抑制腺苷酸酶,并最终调节细胞内的信号传递。
因此,研究G蛋白偶联受体的结构与功能对于认识细胞信号传递通路并提高靶向药物治疗效果具有重要意义。
膜蛋白还扮演着维持细胞稳态的中心角色。
离子通道、转运蛋白和水通道都是膜蛋白的重要类型。
它们能够通过跨膜的方式调节细胞内外物质的平衡状态,从而维护细胞内部环境,排除代谢废物,进一步调节细胞功能和新陈代谢。
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一、生物膜结构类型
每一个细胞的功能不同,它的生物膜结构也就不同,膜脂和膜蛋白的种类以及相对含量都不同。
1、膜脂
当两亲分子悬浮于水中后,它们会立即重排成有序结构,疏水基因埋在核心以排出水分,同时,亲水基因向外暴露在水中。
当磷脂和其它两亲脂分子的浓度足够时就会形成双分子层,这是膜结构的基础。
膜脂还与膜的下列性质有关:
①膜的流动性(fluidity)
包括侧面扩散(Lateral diffusior)、自旋转(Rotahois)和翻转(flip-flop)。
不饱和脂肪含量越高,流动性越强,胆固醇能增加膜的稳定性而不显著影响流动性,因为它有一个刚性结构(环)和一个弹性结构(碳氢链尾巴)。
②选择透过性
由于高度疏水性,膜酸分子层对于离子和生物性分子几乎是不可透过的,必须借助于膜蛋白。
要穿过膜,极性物质必须部分或全部释放出它的水化层(hydratuen spaere),结合到载体蛋白上跨膜转运或直接通过水性的蛋白通道,跨膜的水分运动是与离子运输相结合的,非极性物质直接沿浓梯度扩散又穿过脂双分子层。
③自缝合能力(self-sealing)
当脂双分子层被破坏时,它们能立即自动缝合起来。
④不对称性(asymmentry)
生物膜是不对称的,也就是说双分子层的两上半层的脂的组成是不同的。
例如,人的细胞膜外层含有较多的磷脂酰胆碱,和鞘磷脂。
膜上大部门的磷脂酰丝氟纹和磷脂酰乙醇胺位于内层。
2、膜蛋白
生物膜的大部分功能需要蛋白质分子。
膜蛋白按功能可分为结构组分,激素受体和运输蛋白。
膜蛋白按与膜的位置关系也可分为整合蛋白(integrul)和外国蛋白(peri-pheral)
红细胞膜蛋白研究广泛,以之为例。
红细胞有两类重要的整合蛋白:血型糖蛋白(glycophorin)和阴离子通值蛋白(也称带了蛋白,band3 protein)。
血型糖蛋白是一个引KD的糖蛋白,有131个aa碱基,糖占分子量的60%左右,血型糖蛋白的寡糖链部分就构成了ABO和MN血型抗原。
阴离子通道蛋白(band3 protein)由2个相同的亚基组成,每个亚基由9290a组成,阴离子通道蛋白对于CO2在血液中的运输起着重要的作用。
在碳酸酐酶(carbonic anhydrase)的作用下,CO2形成HCO3-离子,后者可以扩散进出红细胞,为了保持细胞的电中性,HCO3-离子的扩散随着CL的交(称chloride shift)。
红细胞膜的外围蛋白主要由血影蛋白(Spectrin)、锚蛋白(ankyrin)和band4.1蛋白组成,外周的主要是保持细胞的双凹饼状,但饼状利用于O2的扩散,血影蛋白是一个血聚体α2β2,与锚蛋白和带4.1蛋白结合。
锚蛋白是一个人的球蛋白(215KD)连接血影蛋白与阴离子通道蛋白。
带4.1蛋白与血影蛋白和肌动蛋白丝(actin
filament)细胞骨架组分相结合。
由于带4.1蛋白还与血型糖蛋白结合,它也连接细胞骨架和膜。
二、生物膜功能
生物膜的功能很多,重要的有物质运输、受体功能。
(一) 物质运输
离子和分子不停地跨过质膜和细胞器膜进行运输,这种跨膜的物质运输是高度调节的。
以满足细胞代谢的需要。
细胞与对于进入细胞的营养的和排出细胞的代谢废物都是精细调控的,此外,细胞内的离子浓度也是受左膜调控的,由于质膜对于离子和积极性分子是不可透过的,特定的运输蛋白或称透过酶必须插在质膜中。
物质运输机制按需能与否分:被动运输(简单扩散),协助扩散、主动运输。
①简单扩散
O2、CO3等溶质沿浓度梯度靠自由扩散进细胞,最代达到平衡为止。
②协助扩散
协助扩散也是沿浓度梯度进行。
一些大的或带电荷的分子靠协助扩散进行运输,但助于特殊的跨膜蛋白通道成载体来运输。
许多蛋白通道受电或化学信号调控。
例如:肌肉细胞层膜上的烟碱乙酰胆碱受体(nicotinio acetyl-choline)中的Na+通道就受化学信号调控,当乙酰胆结合上后,Na+通道打开Na+进入细胞,膜电势下降(跨膜电势梯度下降就意味着膜去极化depolarizahon)当K+从V oltag-gated K+通道扩散出细胞后,膜电势恢复,膜重新极化。
另外一种协助扩靠借载体蛋白。
在膜的一侧,溶质与载体蛋白结合改变载体的构象,溶质被跨膜运输后释放,红细胞的葡萄糖载体就是一例。
协助扩散只能是增加了溶质的运输速率而不能引起溶质浓度的净增加,因为协助扩散必须沿浓度梯度进行。
③主动运输
可以逆浓度梯度进行,需耗能。
初级主动运输:由跨膜A TP水解酶利用A TP水解释放的能量驱动离子和分子的运输。
(Na+-K+泵(Na+-K+A TPase泵)就是初级主动运输的一例,Na+、K+梯度可以维持正常细胞的体积和膜电势级主动运输:是利用初级主动运输造成的浓度梯度进行跨膜运输。
肾小管细胞和肠细胞利用Na+-K+A TPase泵主动运输造成的Na+梯度来运输D-葡萄糖。
(二) 膜受体
在多细胞生物中,激素、神经逆质等化学信号物质与膜受体结合是细胞信息传递链的一个重要环节,膜受体在细间识别和粘连中也起重要作用。
配体与膜受体结合后引起受体构象变化,然后导致一特定的程序化反应,有时,受体应答的结果似乎很直接,如乙酰胆碱与乙酰胆碱受体,结合打开离子通道。
然而,大多数的受体功能很复杂,如LDL受体介导
的胞容作用。
在LDL受体的生物医学研究中,经常碰到一种遗传病叫聚族性,高胆固醇血症(famlial hypercholesterolemia),病人由于LDL受体缺限导致备浆中胆固醇水平很高。
杂合型个体拥有半功能正常的LDL受体,血浆中胆固的值高达300~1000mg/100ml,因此,早在40岁之前,他们就患心脏病,在30岁时患Xanthomas(皮肤申沉积胆固醇)。
结合个体几率很少,他们的血浆胆固醇含量(650-1200mg/100ml),早在童年就患心脏病和Xonthomos20岁之前死亡。
LDL受体是一个复杂的糖蛋白,存在于许多细胞的表面。
当细胞需要胆固醇来合成生物膜和固醇类数时,细胞就产生LDL受体并将其插入质膜上凹陷的coated区这些笼形区(coated region),散布正整个质膜上,约占整个质膜表面的2%。
clathrin包被蛋白是笼形区主要的蛋白组分,在胞容作用的起始阶段它形成点阵状的多聚体,又称为triskelion。
每个细胞约有15000到70000个LDL受体,取决于细胞的类型和对胆固醇的需求。
LDL受体介导的胞吞过程:
LDL结合到LDL受体上数分钟内,coated region内陷并包裹受体及LDL形成的coated pit(笼形坑),收缩并形成包被小泡(coated V esicle),接着clathrin包被蛋白解聚,形成uncoated veside(去色被的小泡),在小泡膜上A TP驱动的原子泵的作用下,小胞内的pH由pH7降到pH5。
LDL与LDL受体解离,并形成两个小泡,具有LDL的小铴与溶酶体融合,在溶酶的体酶的作用下,LDL 蛋白降解成aa,胆固醇脂分解成脂肪和同里固醇等。
它有LDL受体的小泡可以重新与质膜融合,LDL受体被重新利用。
在正常情况下,LDL受体介导的胞容作用是一个高度调节的控的过程。
胆固醇及其衍生物抑制HMG COA还原酶(缩化胆固醇合成的限速步骤)的活性。
胆固醇刺激ACA T活性抑制LDL受体的合成。
家族性高胆固醇血症就是由于细胞不能从LDL获得足够的胆固醇,其原因主要是由于不能合成受体,也可能是由于新合成的受体在细胞内不能有效加工,受体不能与LDL结合等。