生物膜12生物化学ppt课件.ppt

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1、第四章第四章 脂类和生物膜脂类和生物膜1 1 生物膜的组成生物膜的组成2 2 生物膜的结构生物膜的结构3 3 生物膜的功能生物膜的功能生物膜（生物膜（biomembranebiomembrane ）细胞的质膜内膜系统称为细胞的质膜内膜系统称为“生物膜生物膜”。主要由主要由磷脂磷脂和和蛋白质蛋白质构成的构成的薄层系薄层系统统，是一种，是一种超分子复合体超分子复合体。它覆盖在细胞和它覆盖在细胞和细胞器的表面细胞器的表面，并，并可形成纵横交错的可形成纵横交错的网质系统网质系统。超分子复合体超分子复合体第一节第一节 生物膜的组成生物膜的组成 蛋白质蛋白质 50%-75%50%-75%脂类脂类 25%-

2、50%25%-50%碳水化合物碳水化合物 1%-10%1%-10%水分和少量金属离子水分和少量金属离子一、生物体内的脂类（一、生物体内的脂类（lipidlipid）o脂质是指一类低溶于水而高溶于非极性溶剂脂质是指一类低溶于水而高溶于非极性溶剂的生物有机大分子。的生物有机大分子。o化学本质化学本质是是脂肪酸和醇脂肪酸和醇所形成的酯类及其衍所形成的酯类及其衍生物生物。o按化学组成分为：按化学组成分为：简单脂质简单脂质：脂肪酸醇：脂肪酸醇复合脂质复合脂质：脂肪酸醇磷酸（糖）脂肪酸醇磷酸（糖）非皂华脂质非皂华脂质：固醇类、萜类化合物固醇类、萜类化合物1 1、脂肪酸（、脂肪酸（fatty acidfat

3、ty acid）o脂肪酸（脂肪酸（fatty acid）：生物体内大多以结合形）：生物体内大多以结合形式存在，常见的为式存在，常见的为1026偶数偶数C原子原子。硬脂酸（硬脂酸（18:0）软脂酸（）软脂酸（16:0）油酸）油酸18:19c)亚油酸亚油酸（18:29c,12c)-亚麻酸亚麻酸（18:39c,12c,15c)花生四花生四烯烯酸酸（20:45c,8c,11c,14c)反式脂肪酸2 2、简单脂类、简单脂类o三酰甘油三酰甘油（甘油三酯）（甘油三酯）3 3分子脂肪酸和分子脂肪酸和1 1分子甘油形成的分子甘油形成的化合物。化合物。Polar Bears Use Triacylglycerol

4、s to Survive Long Periods of Fasting3、复合脂质o磷脂 生物膜的主要成分 o糖脂4 4 非皂华脂质：非皂华脂质：固醇类、萜类化合物固醇类、萜类化合物 二、二、生物膜的膜脂生物膜的膜脂磷脂磷脂：甘油磷酯：甘油磷酯 鞘磷脂鞘磷脂糖脂糖脂：半乳糖甘油二酯（植物）：半乳糖甘油二酯（植物）脑苷酯（动物）脑苷酯（动物）固醇固醇：胆固醇（动物）：胆固醇（动物）豆固醇、谷固醇（植物）豆固醇、谷固醇（植物）麦角固醇（真菌）麦角固醇（真菌）1 1、磷脂、磷脂磷酸甘油二酯磷酸甘油二酯、鞘氨醇鞘氨醇（含有不饱和长烃链的氨基醇）（含有不饱和长烃链的氨基醇）鞘鞘氨氨醇醇磷磷脂脂2 2、

5、糖脂、糖脂（两亲媒性分子）（两亲媒性分子）细菌和植物糖脂多为甘油衍生物细菌和植物糖脂多为甘油衍生物动物动物糖糖脂脂多多为为鞘鞘氨氨醇醇衍衍生生物物单糖或多糖单糖或多糖（极性头部）（极性头部）3、固醇（sterol）o也称甾类也称甾类（steroid），以环戊烷），以环戊烷多氢菲（多氢菲（3个六元环和个六元环和1个五元环个五元环)为结构基础。为结构基础。胆固醇（动物）豆固醇（植物）麦角固醇（酵母）三、生物膜的膜蛋白三、生物膜的膜蛋白o膜整合蛋白（通过（通过非极性非极性氨基酸残基侧链以氨基酸残基侧链以疏水力疏水力与膜脂的与膜脂的疏水部分牢固结合疏水部分牢固结合）o外周蛋白（通过（通过极性极性氨基酸

6、残基侧链以氨基酸残基侧链以离子键、离子键、氢键氢键等次级键等次级键与膜脂的极性头部或膜整合蛋白相与膜脂的极性头部或膜整合蛋白相结合结合）改变改变PH或者离子强度可以或者离子强度可以 除去除去 o脂锚定的膜蛋白脂锚定的膜蛋白（通过脂类以（通过脂类以共价键共价键结结合在膜上）合在膜上）膜整合蛋白脂锚定的膜蛋白四、生物膜中的糖类四、生物膜中的糖类质膜中所有糖脂和糖蛋白中的糖类都暴露在细胞外表面质膜中所有糖脂和糖蛋白中的糖类都暴露在细胞外表面第二节第二节 生物膜的结构生物膜的结构一、生物膜结构的主要特征一、生物膜结构的主要特征 1、脂双层、脂双层 其形成是自我装配、自我融合过其形成是自我装配、自我融合

7、过程，可以自我修复。程，可以自我修复。2、生物膜的流动性、生物膜的流动性膜脂的流动性膜脂的流动性相变温度相变温度：磷脂从生理条件的磷脂从生理条件的液晶态液晶态降降温转变为高度有序的温转变为高度有序的凝胶态凝胶态的温度的温度液晶态液晶态凝胶态凝胶态影响膜脂流动性的因素o脂酰基的长度（长度越长，流动性降低）o脂肪酸烃基的不饱和度o胆固醇使膜的流动性适中(相变温度以上，干扰酯酰链的旋转异构化，降低流动性。相变温度以下，阻止酯酰链的有序排列，增加流动性。)1970年，年，Frye和和Edidin人、鼠细胞融人、鼠细胞融合实验证实合实验证实膜膜蛋白的流动性蛋白的流动性3、膜组分的不对称分布、膜组分的不对

8、称分布膜蛋白、糖类的不对称分布膜蛋白、糖类的不对称分布膜脂的不对称分布（以红细胞为例膜脂的不对称分布（以红细胞为例）小结：小结：生物膜结构的主要特征生物膜结构的主要特征1、脂双层脂双层是生物膜的基本骨架是生物膜的基本骨架2、膜脂、膜蛋白、糖类在膜两侧、膜脂、膜蛋白、糖类在膜两侧不对称不对称分布分布3、膜脂、膜蛋白具有、膜脂、膜蛋白具有流动性流动性 二、生物膜的结构模型二、生物膜的结构模型1 1、单位膜模型、单位膜模型（1964,Robertson1964,Robertson）2 2、流动镶嵌模型、流动镶嵌模型（19721972，SingerSinger，NicolsonNicolson）3 3

9、、板块镶嵌模型、板块镶嵌模型(1977,Jain,White)(1977,Jain,White)1 1、单位膜模型、单位膜模型2 2、流动镶嵌模型、流动镶嵌模型 生物膜是一种流动的、嵌有各种蛋白质的脂质双分子层结构，其中蛋白质犹如一座座冰山漂移在流动海洋的脂质中。3 3、板块镶嵌模型、板块镶嵌模型 在由脂双层为骨架的生物膜中，膜蛋白、膜脂及膜内外物质存在一定的特殊的相互作用，整个膜分成组织结构不同、性质不同、大小不同和流动性不同的板块。第三节、生物膜的功能第三节、生物膜的功能o空间隔离效应空间隔离效应o物质运输物质运输o能量转换能量转换o信号转导信号转导o识别功能识别功能一、一、空间隔离效应空

10、间隔离效应o使不同的代谢在不同区域进行，互不使不同的代谢在不同区域进行，互不干扰、相互协调、相互制约。干扰、相互协调、相互制约。o使反应所需要的酶、底物等因子得到使反应所需要的酶、底物等因子得到浓缩，有利于反应进行顺利。浓缩，有利于反应进行顺利。o细胞内膜系统的选择通透性使各代谢细胞内膜系统的选择通透性使各代谢途径分隔而不分离。途径分隔而不分离。二、二、物质运输物质运输1、小分子物质的运输、小分子物质的运输 Passive transport(被动运输被动运输)Active transport（主动运输）（主动运输）2、大分子物质的运输、大分子物质的运输 Endocytosis（内吞，胞吞）（

11、内吞，胞吞）Exocytosis（外排，胞吐）（外排，胞吐）1、被动运输包括简单扩散和协助扩散简单扩散（简单扩散（Simple diffusion）o疏水性小分子（疏水性小分子（O2、N2、苯）苯）o不带电荷的小的极性分子（不带电荷的小的极性分子（H2O、CO2、甘油）甘油）o通过膜脂瞬间通道通过膜脂瞬间通道(直径直径0.8nm)进行进行 通过通过通道蛋白通道蛋白或或载体载体把物质把物质向低浓度转运向低浓度转运协助扩散协助扩散Facilitated diffusion2、主动运输、主动运输o逆电化学梯度（浓度梯度、膜电位）逆电化学梯度（浓度梯度、膜电位）o需要专一性载体蛋白需要专一性载体蛋白

12、o离子主动运输需要离子主动运输需要ATP水解能量水解能量o氨基酸和糖的主动运输需要氨基酸和糖的主动运输需要跨膜离子梯度跨膜离子梯度储存的能量储存的能量Na,K-ATPase一级主动运输一级主动运输机机理：理：构构象象变变化化假假说说一级主动运输（直接消耗能量）二级主动运输（S跨膜运输所需要的能量来自X主动运输产生的化学势能）半乳糖苷转运蛋白转运乳糖的二级主动运输半乳糖苷转运蛋白转运乳糖的二级主动运输单向、同向和反向协同转运大大分分子子物物质质的的运运输输选择运输的作用 通过控制产物的运出，底物的运入以及调节分子的运输，对代谢进行调节。三、能量转换三、能量转换o线粒体线粒体能量转换依赖于内膜蛋白

13、的精确定能量转换依赖于内膜蛋白的精确定位，保证了呼吸链传递、形成位，保证了呼吸链传递、形成ATPATP、为生、为生命代谢提供能量。命代谢提供能量。o叶绿体叶绿体能量转换同样依赖于内膜蛋白的精能量转换同样依赖于内膜蛋白的精确定位，保证了光合磷酸化、形成确定位，保证了光合磷酸化、形成ATPATP、同化同化COCO2 2，形成有机化合物。，形成有机化合物。o电子传递链在真核细胞存在于线粒体内电子传递链在真核细胞存在于线粒体内膜，原核细胞存在于质膜膜，原核细胞存在于质膜叶绿体的光合磷酸化四、识别功能由糖蛋白实现五、信号转导五、信号转导 Signal Transduction：细胞接受外界的细胞接受外界

14、的信息（视觉、嗅觉、激素、神经递质、细信息（视觉、嗅觉、激素、神经递质、细胞因子、药物等），通过相应的受体，经胞因子、药物等），通过相应的受体，经细胞内信息传递、放大而引起生物学效应细胞内信息传递、放大而引起生物学效应的过程。的过程。激素（hormone）动植物特化的组织细胞分泌的、含量甚微的一类有机化合物，在机体内协调组织与组织之间或器官与器官之间的代谢平衡，保持同类细胞同步性的活性物质。高等动物激素的种类o含氮激素 (甲状腺激素、肾上腺素、催产素、胰岛素、生长素)o类固醇衍生类激素（肾上腺皮质激素、性激素）o脂肪酸衍生类激素（前列腺素）第二信使（second messager）由外界刺激信号激活或抑制、具有生理活性的细胞内因子称为细胞信号传导过程中的次级信号或第二信使。小结：生物膜的功能小结：生物膜的功能o空间隔离效应空间隔离效应o物质运输物质运输o能量转换能量转换o信号转导信号转导o识别功能识别功能作业o生物膜的基本结构特征是什么？o简述影响生物膜流动性的因素有哪些？o简述胆固醇在调节膜流动性中的作用。o简述大分子物质跨膜运输的方式？o举例说明一级主动运输和二级主动运输。o你认为流动镶嵌模型和板块镶嵌模型哪个更合理，为什么？