生化课程论文细胞膜

合集下载

细胞膜的生物物理学和化学生物学

细胞膜的生物物理学和化学生物学

细胞膜的生物物理学和化学生物学细胞膜是细胞的外层结构,它不仅仅是提供细胞的形态,还是细胞所需的许多生物物理学和化学生物学过程发生的重要场所。

细胞膜由磷脂双层组成,其中磷脂分子是一种亲水性和疏水性的分子。

这种分子结构赋予细胞膜足够的弹性和可变性,从而使其能够适应不同环境下的变化。

细胞膜的生物物理学研究了细胞膜的物理特性和相关机制。

最近的研究表明,细胞膜的弹性对于细胞的正常功能至关重要。

细胞膜的弹性取决于磷脂双层中的不同分子,例如脂肪酸的长度、双键的饱和度、磷脂头基的大小和化学结构等。

这些分子结构可以改变细胞膜的流动性和弹性。

另外,细胞膜的物理特性还涉及到分子在膜中的扩散和转移。

扩散是通过分子在磷脂双层中的移动来实现的。

不同的分子在细胞膜中的扩散速度不同,并且可能会受到其他分子的影响。

分子在细胞膜中的转移是由跨膜蛋白质介导的,这些蛋白质可以将分子从一个侧面转移到另一个侧面。

这些生物物理学机制为细胞的生长、代谢和信号传递提供了基础。

与生物物理学类似,细胞膜的化学生物学也是细胞功能的重要因素。

细胞膜的化学特性决定了许多细胞功能的关键部分。

例如,细胞膜上的许多重要蛋白质作为受体接受体外分子的信号。

这些信号可以触发复杂的化学反应链,改变细胞内的代谢过程。

细胞膜还具有特定的生化特性,例如细胞膜上的糖基化作用,这是一种将糖分子添加到蛋白质或脂肪分子上的化学作用。

这种作用改变了细胞膜的物理和化学特性,并且影响了细胞与外部环境的相互作用。

细胞膜的生物物理学和化学生物学是相互作用和相互关联的。

一些生化作用可以导致细胞膜形态的变化,例如把糖分子添加到细胞膜上。

这种变化进一步改变细胞膜的物理属性,例如它的流动性和弹性。

这些特性可以影响各种生理过程,包括信号传递、细胞增殖等。

细胞膜的生物物理学和化学生物学研究成果不仅促进了细胞生物学的发展,还为药物研发提供了新的思路。

许多疾病的发生都与细胞膜上的某些蛋白质或化学反应有关。

了解这些蛋白质的生理和病理作用,以及可以改变它们的分子作用机制,可以帮助研发新的治疗方法。

细胞膜的生化特性及其调节机制

细胞膜的生化特性及其调节机制

细胞膜的生化特性及其调节机制细胞膜是细胞的重要组成部分,它是细胞与外界沟通交流的关键结构。

细胞膜由脂质、蛋白质和糖类等多种生物分子组成,具有很多的生化特性。

本文将从生化特性的角度探讨细胞膜的结构、功能及其调控机制。

一、细胞膜的结构细胞膜由磷脂双分子层和晶体蛋白质构成。

磷脂分子在生理条件下形成一层双分子层,其中极性基团向外,非极性基团聚集在一起。

这种非极性基团的集合形成了一个疏水屏障,对大多数水溶性物质形成了阻挡作用。

晶体蛋白质有多种类型,包括离子通道蛋白、跨膜受体、转运蛋白和酶等等。

晶体蛋白质在细胞膜中起到了很多不同的功能。

其中,离子通道蛋白和跨膜受体能够调节细胞内外溶液的浓度差,实现物质的通透和刺激信号的转导;转运蛋白则能够保障细胞内营养的供应和代谢产物的排泄。

细胞膜中还存在糖脂、糖类等分子,它们可以参与到生物信号传递和细胞识别等过程中。

二、细胞膜的功能细胞膜是细胞与外界连接的窗口,它具有多种生物学功能,如物质通透、细胞识别、储能等等。

1、物质通透相对于水溶性蛋白质,磷脂分子更适合在细胞膜中形成双分子层结构,因为它们具有亲脂性。

这种结构对水和水溶性物质呈现出很大的阻力,但对极性小分子却十分通透。

同时,离子通道蛋白和跨膜受体等特定蛋白质作为通道,也能够增强物质的通透性。

2、细胞识别细胞膜上存在大量的糖脂、糖类等分子,它们有助于细胞间的识别和交流。

例如,红细胞膜上的ABO血型抗原,就是由糖脂分子组成的,不同的血型代表了不同的糖脂排列方式。

这种血型的存在在输血等方面都有很重要的意义。

3、储能细胞膜中也存在很多的储能结构,如Na+-K+ATP酶,这个酶能够耗费ATP将细胞内多余的钠离子和外泌的钾离子进行交换,这样就能产生电势差,并形成储能构造。

三、细胞膜的调控机制细胞膜的生化特性是动态的,它们能够根据不同的信号调整其结构和功能。

细胞膜的调控机制主要有两种:蛋白激酶磷酸化(Phosphorylation)和丝氨酸/threonine蛋白磷酸化(Dephosphorylation)。

初中生物细胞膜结构(含学习方法技巧、例题示范教学方法)

初中生物细胞膜结构(含学习方法技巧、例题示范教学方法)

初中生物细胞膜结构第一篇范文细胞膜,作为生命体系中最基础的组成部分,承担着维持细胞内外环境平衡、物质交换和信息传递等至关重要的功能。

初中生物教学中,对细胞膜结构的认识,有助于学生理解生命现象的本质,培养科学素养。

细胞膜的组成细胞膜主要由脂质、蛋白质和糖类三种生物大分子构成。

其中,脂质是细胞膜的基本骨架,占据了细胞膜的绝大部分。

蛋白质则承担着细胞膜的功能性作用,如通道蛋白、受体蛋白等。

糖类则与脂质和蛋白质结合,形成糖脂和糖蛋白,参与细胞识别和信号传递等过程。

细胞膜的结构细胞膜的结构模型有多种,如流动镶嵌模型、单位膜模型等。

流动镶嵌模型认为,细胞膜中的脂质和蛋白质都是可以流动的,形成了动态的、非均质的结构。

单位膜模型则认为,细胞膜由两层脂质分子层组成,中间夹杂着蛋白质。

细胞膜的功能细胞膜的功能可以概括为维持细胞内外环境平衡、物质交换和信息传递三个方面。

首先,细胞膜通过选择性通透性,控制细胞内外物质的交换,保证细胞内部环境的稳定。

其次,细胞膜上的蛋白质通道和载体,参与了多种物质的主动运输和被动扩散。

最后,细胞膜上的受体蛋白,能够接收外部信号,引发细胞内部的生化反应,调控细胞生长、分化和死亡等过程。

教学启示在初中生物教学中,教师应当注重细胞膜结构与功能的结合,通过生动的实例和模型,帮助学生理解细胞膜的重要性和复杂性。

同时,鼓励学生进行实验和探究,提高学生的实践能力和科学素养。

细胞膜的研究,是现代生物科学的前沿领域之一。

通过对细胞膜结构与功能的研究,我们可以深入了解生命现象的本质,为疾病的诊断和治疗提供新的思路和方法。

希望初中生能够在学习中,感受到生物科学的魅力,激发对生命科学的热爱。

第二篇范文:初中学生学习方法技巧对于初中学生而言,学习生物细胞膜结构这一知识点,不仅需要理解抽象的理论知识,还需要掌握一定的学习方法和技巧。

本文旨在为初中学生提供一套系统化的学习策略,以提高他们对细胞膜结构的理解和记忆。

学习前的准备在学习细胞膜结构之前,学生应该具备一定的基础知识,如细胞的结构和功能、脂质和蛋白质的基本概念等。

1000字高中生物学报告论文三篇

1000字高中生物学报告论文三篇

1000字高中生物学报告论文三篇文章一:细胞结构与功能细胞是生物体的基本组成单位,它具有多种结构和功能。

本文将介绍细胞的结构和功能,并探讨细胞在生物体内的重要作用。

1. 细胞的结构细胞主要由细胞膜、细胞质和细胞核组成。

细胞膜是细胞的外层包裹物,起到保护细胞和控制物质进出的作用。

细胞质是细胞内的液体,包含多种细胞器和溶液。

细胞核是细胞的控制中心,包含遗传物质DNA。

2. 细胞的功能细胞具有多种功能,包括生物合成、能量转换、物质运输、细胞分裂等。

细胞通过生物合成过程合成生物分子,如蛋白质和核酸。

能量转换过程中,细胞将光能或化学能转化为可利用的化学能。

物质运输是细胞将物质从细胞外运输到细胞内或反之的过程。

细胞分裂是细胞复制自身的过程,包括有丝分裂和无丝分裂。

3. 细胞的重要作用细胞在生物体内起着重要的作用。

它们组成组织、器官和器系,构成整个生物体。

细胞通过生物合成过程合成各种生物分子,维持生物体的正常功能。

细胞通过能量转换提供生物体所需的能量。

细胞还通过物质运输实现细胞内外物质的交换。

细胞分裂是生物体生长和繁殖的基础。

文章二:遗传与进化遗传是生物体传递基因信息的过程,而进化是物种随时间逐渐改变和适应环境的过程。

本文将介绍遗传和进化的基本概念,并探讨它们对生物多样性的重要影响。

1. 遗传的基本原理遗传是通过基因传递信息的过程。

基因是生物体内的遗传物质,它决定了生物体的性状和特征。

遗传的基本原理包括遗传物质的复制、遗传物质的分离和重新组合,以及基因突变等。

2. 进化的基本原理进化是物种逐渐改变和适应环境的过程。

进化的基本原理包括遗传变异、适应性选择和遗传漂变。

遗传变异指的是基因在遗传过程中发生的变化。

适应性选择指的是环境选择对适应环境的个体进行生存和繁殖的过程。

遗传漂变指的是随机事件导致基因频率的变化。

3. 遗传和进化对生物多样性的影响遗传和进化是生物多样性形成和维持的重要因素。

通过遗传变异和适应性选择,物种可以逐渐适应不同的环境,形成不同的种群和亚种。

细胞膜的通透性论文

细胞膜的通透性论文

细胞膜的通透性探究实验生物科学A班陆韵玲11550803032摘要:通过对细胞膜透性的验证实验,发现醇类物质对细胞膜透性的脂溶性实验有不合理的地方,从而进行一系列的分析实验,最后得出无论哪个浓度的乙醇都能使细胞胀破,证实了醇类不适合做细胞膜透性的脂溶性实验。

关键词:细胞膜通透性脂溶性细胞膜在不断变化的环境中,必须保持自身的稳态,才能生存。

细胞膜允许一些物质通透,又能降低甚至阻止另一物质的通透,所以细胞膜具有选择通透性。

水分子可以自由通过细胞膜,当细胞处于低渗液环境时,水分子大量渗到细胞内,使细胞膨胀,进而破裂,血红蛋白释放到介质中,由不透明的红细胞悬液变为红色透明的血红蛋白溶液,这就是溶血想象。

溶血现象可作为测量物质进入血红细胞速度的一种指标。

红细胞置于以乙二醇,丙三醇,葡萄糖等摩尔浓度的高渗液中,乙二醇等分子进入血红细胞,是细胞内的渗透性活性分子的浓度大大增加,进而导致水的摄入,使细胞膨胀细胞膜破裂,发生溶血。

溶血现象的发生快慢与进入细胞的物质的分子量大小有关。

相对分子质量大的进入细胞慢,发生溶血时间也长。

各种非电解质溶液,单位面积中所含的分子数相同,就具有相同的渗透压。

1.材料与方法1.1材料(1)鸡血(2)测试剂:1mol/L乙二醇水溶液,1mol/L丙三醇水溶液,1mol/L葡萄糖水溶液,3mol/L 甲醇,3mol/L乙醇,3mol/L丙醇,无水酒精,蒸馏水,1/8mol/L,1/9mol/L,1/10mol/L,1/12mol/L,1/14mol/L葡萄糖溶液,1/12mol/L,1/13mol/L,1/14mol/L,1/16mol/L,1/18mol/L NaCl 溶液。

(3)仪器:烧杯,试管,移液管管,注射器,秒表,载玻片,显微镜,胶头滴管等。

1.2方法1.2.1相对分子质量大小对膜通透性的影响(1)在编号的3支试管中,分别用移液管吸入2ml 1 mol/L的乙二醇,丙三醇,葡萄糖高渗液。

细胞膜的生化特性与功能分析

细胞膜的生化特性与功能分析

细胞膜的生化特性与功能分析作为生物体的基本单位,细胞膜的存在至关重要。

它不仅是保护细胞内部的重要屏障,还通过不同的生化过程实现细胞与外界的交互。

在这篇文章中,我们将探讨细胞膜的生化特性和功能,带领读者进一步了解这个神秘的“守门员”。

1. 细胞膜的组成细胞膜是一种由脂质层、蛋白质和少量的碳水化合物组成的半透性膜。

在成熟的细胞膜结构中,脂质层占据了绝对的优势地位,占整个细胞膜质量的50%以上。

脂质分子除了具有饱和度、链长和双键位点等物理学性质外,其分子结构也包括甘油、脂肪酸和一个极性区域,后者具有包括正、负、极性基团在内的众多生化特性。

对于膜蛋白质,它们被分为两种:一种是嵌入到脂质双层中的跨膜蛋白,另一种是通过单层与双层的连结与细胞膜相互作用的周质蛋白质。

跨膜蛋白质可以通过两种机制穿过膜。

一种是α螺旋结构,另一种是β折叠结构。

周质蛋白通常只在细胞膜表面附着,它们的结构和功能在生理学机制中具有同样重要的作用。

2. 细胞膜的生化功能细胞膜的生化功能是相当复杂的,其中一个极为重要的生化特性是细胞膜的半透性。

它可以控制物质从细胞内向外或外遇到内的转移。

根据细胞内和外液环境的不同,细胞膜上呈现出不同的半透性性质。

这种机制被用来维持细胞内外液体的渗透压,保持细胞内部的水和离子平衡。

除此之外,细胞膜还通过激活酶和受体蛋白的活性,将物质带入到细胞中。

或者通过蛋白质运输、黏液分泌和泵等作用将物质排出细胞。

此外,细胞膜还具有针对细胞膜环境的感应性功能。

正是这些结构与机制,使得细胞膜在正常生理状态下发挥极其重要的作用。

3. 研究细胞膜生化特性的方法细胞膜的生化特性并不容易研究,可能因为其体积相对较小,但其组成却极为复杂。

过去,生物化学家们大多数是利用分子生物学技术进行研究。

现代科技的发展,如质谱分析、原子力显微镜和双光子激光显微等,使我们能够深入地了解细胞膜的性质、形态和反应机理。

其中,最常用的是双光子激光显微技术。

这种技术可以通过可视化单独的分子或结构,获得关于细胞膜形态与动力学行为的深入洞察。

细胞膜结构和功能的研究

细胞膜结构和功能的研究

细胞膜结构和功能的研究细胞膜是生物体中最基本的构成部分之一,它分离了细胞内和细胞外的环境,同时也是细胞内外物质交换的主要界面。

在细胞中,细胞膜不仅仅具有物理障碍的作用,还起着许多重要的生理生化功能。

本文将从细胞膜的结构和功能两个方面探讨细胞膜的研究进展。

一、细胞膜的结构1. 细胞膜的组成细胞膜是由一层脂类双层和膜蛋白组成的,其中脂类主要由磷脂、胆固醇等组成,而膜蛋白则是各种功能性物质,如通道蛋白、受体蛋白等。

此外,细胞膜还包括一些碳水化合物,如糖基化的膜蛋白和糖脂质,这些碳水化合物常常参与到各种生物学过程中。

2. 细胞膜的生物成膜细胞膜的生物成膜是指细胞膜由细胞内的分子构建而成。

脂类双层主要由磷脂组成,这些磷脂分子具有亲水头和疏水尾部,使得它们能够自然形成一个封闭的膜状结构。

此外,膜蛋白也能够自组装成膜,如通道蛋白、受体蛋白等。

这些蛋白质能够通过分子间相互作用,自组装成一个完整的功能性膜上蛋白复合物。

二、细胞膜的功能1. 细胞膜的物理障碍细胞膜分离了细胞内外的环境,保护细胞不受自由基、毒素等的侵害。

此外,细胞膜还可以减少机械伤害,使细胞内部结构不因外力而变形、损坏。

2. 细胞膜的转运功能细胞膜是物质和能量的交换界面,通过膜上的通道蛋白和受体蛋白,细胞膜可以实现离子、小分子物质和大分子物质的进出。

此外,细胞膜还能够通过运输蛋白将物质从一侧转移到另一侧,以完成细胞内外的物质平衡。

3. 细胞膜的受体功能许多膜蛋白是细胞膜的受体,它们能够感知信号分子的存在并响应到细胞内进行反应。

这样的反应包括细胞分化、生长和凋亡等生物学过程。

4. 细胞膜的酶功能细胞膜上的一些蛋白还具有酶活性,能够催化生物学反应,例如在胆固醇代谢、信号转导等生物学过程中发挥重要作用。

三、细胞膜的研究进展1. 脂类组分的研究脂类是构成细胞膜的重要组成部分之一,在细胞膜的结构和功能中起着重要作用。

随着分析技术的发展,研究人员能够更加详细地描述脂类的组分和结构,可以更好地诠释细胞膜的组成和生理活动。

植物生理生化论文

植物生理生化论文

高温、低温等逆境胁迫对植物细胞膜脂过氧化作用和细胞差别透性的影响张中元(西南大学环境生态类2010级10班学号222010*********)摘要:植物细胞膜脂过氧化作用会生成一些复杂产物,其中丙二醛(MDA)可与蛋白质和核酸反应,改变其结构,或使之产生交联反应,从而丧失功能,还可使纤维素分子间的桥键松弛,或抑制蛋白质的合成。

故而,以MDA含量来反映植物膜脂过氧化水平和对细胞膜的伤害程度。

本实验采用吸收光谱发来测定MDA浓度进而得其含量。

实验表明:高温、低温等逆境胁迫使植物叶片膜脂过氧化加剧,丙二醛(MDA)含量和相对电导率显著增加。

说明植物虽然受到了逆境胁迫的伤害,但仍具有通过自身生理调节缓解这种伤害的能力。

当植物细胞首到高温或低温处理后,细胞膜差别透性就会改变或丧失,导致细胞膜内的物质(尤其是电解质)大量外渗,导致组织浸出液的电导率增大,通过测定外液电导率的变化即可反映出质膜受害程度和植物抗性的强弱。

本实验采用电导仪法测定外液电导率。

实验表明:高温和低温都对质膜产生伤害,且高温胁使植物细胞的抗性在某种程度上得以增强。

关键词:高温低温胁迫;丙二醛(MDA);膜脂过氧化作用;电导率;细胞差别透性The Efect of High and Low Temperature Stress on Membrane Lipid Peroxidation of Plant’s Cell and Differential DermeabilityZhang Zhongyuan(Resourses and Environment College of Southwest University,code:222010*********)Abstract:The plant cell membrane lipid peroxidation may generate some complex product, wherein the malondialdehyde (MDA ) and protein and nucleic acid reaction, changes in its structure, or to produce cross-linking reaction, resulting in loss of function, also can make cellulose intermolecular bond relaxation, or inhibition of protein synthesis. Therefore, in order to MDA content to reflect the plant membrane lipid peroxidation and cell membrane damage. This experiment using absorption spectroscopy to determine the MDA concentration and its content. Experimental results show: high temperature, low temperature stress, the leaf membrane lipid peroxidation, malondialdehyde ( MDA ) content and relative conductivities increase significantly. Plant in spite of the stress of injury, but still have through their own physiological regulation alleviate the damage capability.When plant cells by high temperature or low temperature treatment, the cellmembrane differential permeability will change or loss, leading to intracellular membrane material ( especially the electrolyte ) massive extravasation, resulted in the organization of the electrical conductivity increases, through the determination of extracellular fluid conductivity changes can reflect the quality of membrane damage degree and plant resistance. This experiment adopts the conductance instrument method determination of electrical conductivity of fluid. Experimental results show: high and low temperature on membrane damage and high temperature stress, the plant cells resistant to some extent to enhance.Key words:High and Low Temperature Stress; MDA; Membrane Lipid Peroxidation;Electrical conductivity; Cell Differential Permeability植物器官衰老或在逆境条件下遭受伤害时,往往发生膜脂过氧化作用。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

一前言生物膜是组成细胞的重要结构,生物中除某些病毒外都具有生物膜。

真核细胞除质膜(又称细胞膜)外,还有分隔各种细胞器的内膜系统,包括核膜、线粒体膜、内质网膜、溶酶体膜、高尔基体膜、叶绿体膜、过氧化酶体膜等。

其中生物膜的最重要一项功能就是物质的运输,这项功能与膜结构的是分不开的,下面简单介绍一下生物膜运输的方式与运输的分子机制。

二本论2.1生物膜简介2.1.1生物膜的定义生物中除某些病毒外,都具有生物膜。

真核细胞除质膜(又称细胞膜)外,还有分隔各种细胞器的内膜系统,包括核膜、线粒体膜、内质网膜、溶酶体膜、高尔基体膜、叶绿体膜、过氧化酶体膜等。

生物膜形态上都呈双分子层的片层结构,厚度约5~10纳米。

2.1.2生物膜的化学成分生物膜的化学成分主要有脂类、蛋白质和糖类,此外还含水、无机盐和少量的金属离子。

膜中脂类和蛋白质构成了膜的主体,糖类多以复合糖的形式存在,与膜脂或膜蛋白结合分别形成膜糖脂或膜糖蛋白。

脂质不同的生物膜有不同的功能。

构成生物膜的磷脂双分子层,一端是亲水端,一端是疏水端,疏水端相互靠近,膜具有流动性,构成它们的磷脂是有一个胆碱,磷酸,脂肪酸,甘油分子构成。

2.1.3生物膜的分子结构模型现在比较公认的细胞膜分子结构模型是流动镶嵌模型。

这一模型是Singer和Nicolson在1972年提出的。

流动镶嵌模型保留了夹层学说和单位膜模型中磷脂双层的排列方式,即流动的脂双层分子构成膜的连续主体,蛋白质分子以不同程度镶嵌于脂质双层中。

它的主要特点是:①强调了膜的流动性,膜中脂类分子既有固体分子排列的有序性,又有液体的流动性,即流动的脂类分子层构成膜的连续整体;②强调了膜的不对称性和脂类与蛋白质分子的镶嵌关系。

膜中球形蛋白质分子不同程度地镶嵌在脂类双分子层中,蛋白质分子的非极性部分嵌入脂类双分子层的疏水尾部去,极性部分露于膜的表面,似一群岛屿一样,无规则地分散在脂类的海洋中。

这二模型的不足之处在于它忽视了蛋白质分子对脂类分子流动性的控制作用,忽视了膜的各个部分流动性的不均匀性等等。

2.2生物膜的物质运输2.2.1被动运输物质在细胞内外浓度不同形成梯度,物质顺着梯度由高浓度向低浓度转运的过程叫被动运输,主要分为两种方式即简单扩散和协助扩散。

简单扩散也叫自由扩散(free diffusing),特点是:①沿浓度梯度(或电化学梯度)扩散;②不需要提供能量;③没有膜蛋白的协助。

具有极性的小分子可通过由膜脂运动而产生的间隙进出膜内外。

非极性的小分子如O2、CO2、N2可以很快透过脂双层,不带电荷的极性小分子,如水、尿素、甘油等也可以透过人工脂双层,尽管速度较慢,分子量略大一点的葡萄糖、蔗糖则很难透过,而膜对带电荷的物质如:H+、Na+、K+、Cl—、HCO3—是高度不通透的。

事实上细胞的物质转运过程中,透过脂双层的简单扩散现象很少,绝大多数情况下,物质是通过载体或者通道来转运的。

离子、葡萄糖、核苷酸等物质有的是通过质膜上的运输蛋白的协助,按浓度梯度扩散进入质膜的,有的则是通过主动运输的方式进行转运。

协助扩散也称促进扩散(faciliatied diffusion),其运输特点是:①比自由扩散转运速率高;②存在最大转运速率;在一定限度内运输速率同物质浓度成正比。

如超过一定限度,浓度再增加,运输也不再增加。

因膜上载体蛋白的结合位点已达饱和;③有特异性,即与特定溶质结合。

这类特殊的载体蛋白主要有离子载体和通道蛋白两种类型。

2.2.2主动运输主动运输是指物质逆浓度梯度,在载体的协助下,在能量的作用下运进或运出细胞膜的过程。

Na+、K+和Ca2+等离子,都不能自由地通过磷脂双分子层,它们从低浓度一侧运输到高浓度一侧,需要载体蛋白的协助,同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的能量主动运输的特点是:逆浓度梯度(逆化学梯度)运输;需要能量(由ATP直接供能)或与释放能量的过程偶联(协同运输),并对代谢毒性敏感;都有载体蛋白,依赖于膜运输蛋白;具有选择性和特异性。

主动运输的直接能源Na+-K+泵、Na+的输出和K+的输入、ATP、细菌视紫红质、H+从细胞中主动输出、光能、磷酸化运输蛋白、细菌对葡萄糖的运输、磷酸烯醇式丙酮酸。

钾钠泵:实际上就是Na+-K+ATP酶,Na+-K+ATP酶通过磷酸化和去磷酸化过程发生构象的变化,导致与Na+、K+的亲和力发生变化。

在膜内侧Na+与酶结合,激活ATP 酶活性,使ATP分解,酶被磷酸化,构象发生变化,于是与Na+结合的部位转向膜外侧;这种磷酸化的酶对Na+的亲和力低,对K+的亲和力高,因而在膜外侧释放Na+、而与K+结合。

K+与磷酸化酶结合后促使酶去磷酸化,酶的构象恢复原状,于是与K+结合的部位转向膜内侧,K+与酶的亲和力降低,使K+在膜内被释放,而又与Na+结合。

其总的结果是每一循环消耗一个ATP;转运出三个Na+,转进两个K+。

另外还有钙离子泵、质子泵等。

2.3生物膜运输的分子机制物质跨摸运输的分子机制主要有三种假设模型:移动性假设模型、孔道或通道模型和构想变化模型2.3.1移动性载体模型这个模型主要假设认为与树体或其被结合的物质的部位在运输过程中,或由于通过膜的来回穿梭作用,或由于通过膜平面的旋转运动改变它在膜内的定向,可以使物质从膜的一侧运输到另一侧。

比如大肠杆菌的乳糖运输就是通过移动载体进行的,另外缬氨霉素等运送钾离子也是以这种方式运输的。

缬氨霉素(valinomycin)能在膜的一侧结合K+,顺着电化学梯度通过脂双层,在膜的另一侧释放K+,且能往返进行(图5-2)。

其作用机理就像虹吸管可以使玻璃杯中的水跨越杯壁屏障,向低处流动一样。

此外,2,4-二硝基酚(DNP)、羰基-氰-对-三氟甲氧基苯肼(FCCP)可转运H+,离子霉素(ionomycin)、A23187可转运Ca2+。

2.3.2孔道或通道模型这一模型假设认运输蛋白在膜内有较确定的方向,并且形成一个对被动运输物具有立体构型的亲水性孔道。

孔道在识别被动运输物做出的反应时才瞬间打开,让被动物质通过膜。

从孔道的开、关来说,又具有闸门的作用故又可称为门通道。

门通道可以分为四类:配体门通道(ligand gated channel)、电位门通道(voltage gated channel)、环核苷酸门通道(Cyclic Nucleotide-Gated Ion Channels)和机械门通道(mechanosensitive channel)。

例如在配体门通道中表面受体与细胞外的特定物质(配体ligand)结合,引起门通道蛋白发生构象变化,结果使“门”打开,又称离子通道型受体。

分为阳离子通道,如乙酰胆碱、谷氨酸和五羟色胺的受体,和阴离子通道,如甘氨酸和γ-氨基丁酸的受体。

N型乙酰胆碱受体[1]是目前了解较多的一类配体门通道。

它是由4种不同的亚单位组成的5聚体,总分子量约为290kd。

亚单位通过氢键等非共价键,形成一个结构为α2βγδ的梅花状通道样结构,其中的两个α亚单位是同两分子Ach相结合的部位。

Ach门通道具有具有三种状态:开启、关闭和失活。

当受体的两个α亚单位结合Ach 时,引起通道构象改变,通道瞬间开启,膜外Na+内流,膜内K+外流。

使该处膜内外电位差接近于0值,形成终板电位,然后引起肌细胞动作电位,肌肉收缩。

即是在结合Ach时,Ach门通道也处于开启和关闭交替进行的状态,只不过开启的概率大一些(90%)。

Ach释放后,瞬间即被乙酰胆碱酯酶水解,通道在约1毫秒内关闭。

如果Ach存在的时间过长(约20毫秒后),则通道会处于失活状态。

筒箭毒和α银环蛇毒素可与乙酰胆碱受体结合,但不能开启通道,导致肌肉麻痹。

2.3.3构象变化假设除了上述的载体和孔道或通道假设外,运输蛋白的构象变化也是阐明物质运输的分子机制的重要假设。

物质的跨膜运输具有高度的选择性和方向性,运输的这种专一性与运输蛋白的构象变化相关。

对于一个多聚体蛋白来说,由于亚单位之间相互位置的变化所导致的亚单位重排,运输物质与运输蛋白的结合以及代谢、能量状态等可导致蛋白质的构象变化例如Na+-K+ATP酶通过磷酸化和去磷酸化过程发生构象的变化,导致与Na+、K+的亲和力发生变化。

在膜内侧Na+与酶结合,激活ATP酶活性,使ATP分解,酶被磷酸化,构象发生变化,于是与Na+结合的部位转向膜外侧;这种磷酸化的酶对Na+的亲和力低,对K+的亲和力高,因而在膜外侧释放Na+、而与K+结合。

K+与磷酸化酶结合后促使酶去磷酸化,酶的构象恢复原状,于是与K+结合的部位转向膜内侧,K+与酶的亲和力降低,使K+在膜内被释放,而又与Na+结合。

其总的结果是每一循环消耗一个ATP;转运出三个Na+,转进两个K+。

另外在质子泵P-type运输中载体蛋白利用ATP使自身磷酸化(phosphorylation),发生构象的改变来转移质子或其它离子,如植物细胞膜上的H+泵、动物细胞的Na+-K+泵、Ca2+离子泵,H+-K+ATP酶(位于胃表皮细胞,分泌胃酸)。

三结论总之,无论是生物膜运输的分子机制哪种假说更为准确,对它们的研究都有着重要的意义。

虽然在这方面的研究难度比较大,但对于生命发展起着巨大的作用,无论在对于细胞整体结构的的研究上还是在对于细胞内各种细胞器的研究上都有着深远的意义。

在医学尤其是在制药方面上,研究膜物质运输的分子机制对于药物作用于特定靶细胞上更为重要,它能为抗癌药物找到癌细胞起到指引的作用,对于治疗癌症、艾滋病等疾病起到关键性作用。

参考文献[1]戴庆麟,池芝盛.糖尿病发病情况简介.中国临床医生,1990,7:13.[2]肖宏,高柳滨.生命科学与生物技术研究报告.北京:科学出版社,2006,19-20. [3]叶山东,朱禧星.临床糖尿病学.安徽:安徽科学技术出版社,2005,30-110.[4]贡云华,蒋家雄,苏国达.糖尿病的病因和发病机理研究进展.云南医药,1988,2:66. [5]刘菊香,姚荣尹,王敏华.糖尿病与脑血管病.广东医学,1981,7:23-30.[6]于占久.胰岛移植治疗糖尿病的研究进展.河北医药,1990,5:286-287.[7]林丽香.糖尿病治疗的现状与展望.福建医药杂志,1980,4:39.[8]章芩.阻断自由基治疗糖尿病.国外医学情报,1987,7:116.。

相关文档
最新文档