第四章 生物膜_PPT幻灯片

磷脂的结构类型
X= H X= CH2CH2N(CH3)2 X= CH2CH2NH2 X= CH2CH(OH)CHOH X= CH2CH(NH2)COO-
OH OH
O O CH2O C R1 R2 C O CH O
CH2O P O X OH
磷脂酸
磷脂酰胆碱（卵磷脂）
磷脂酰乙醇胺
磷脂酰甘油
X=
OH
O
OH OH
（1）被动转运 (passive transport)
这类转运是通过被转运物 质本身的扩散作用进行的， 是一个不需要外加能量的 自发过程。
许多物质的被动转运过程 需要特殊的蛋白载体帮助。
转运通道
主动转运是在外加 （2）主动转运
能量驱动下进行的 物质跨膜转运过程。
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必需脂肪酸：维持生长所需的，体内又不能合 成的脂肪酸
磷脂的特点
磷脂分子中含有亲水性的磷酸酯基和亲 脂性的脂肪酸链，是优良的两亲性分子。
磷脂分子在水溶液中，由于水分子的作 用，能够形成双层脂膜结构或微团结构。
磷酸甘油二脂在水溶液中主要是形成双 层脂膜。
磷脂的这种性质，使它具有形成生物膜 （双层脂膜）的特性。
4.1生物膜的组成和结构
1．生物膜的组成 主要由脂质（主要是磷脂和胆固醇）、 蛋白质（包括酶）和多糖类组成， 水和金属离子等。 生物膜的组成，因膜的种类不同而有很
大的差别。
2．生物膜的结构
• 生物膜是以磷脂、胆固醇和糖脂为主构成的双层脂膜
生物膜的结构
3，构成生物膜的主要物质
（1）脂质 Lipid
外周蛋白与膜的结合比较疏松，容易从 膜上分离出来。
外周蛋白能溶解于水。
内在蛋白 integral protein
内在蛋白约占膜蛋白的70-80%，蛋白的部分 或全部嵌在双层脂膜的疏水层中。
这类蛋白的特征是不溶于水，主要靠疏水键与 膜脂相结合，而且不容易从膜中分离出来。
内在蛋白与双层脂膜疏水区接触部分，由于没 有水分子的影响，多肽链内形成氢键趋向大大 增加，因此，它们主要以-螺旋和-折叠形式 存在，其中又以-螺旋更普遍。
脂质是构成生物膜最基本的结 构物质
脂质包括磷脂、胆固醇和糖脂 等，其中以磷脂为主要成分。
磷脂 Glycerophospholipids
主要是磷酸甘油二脂。甘 油中第1，2位碳原子与脂 肪酸酯基（主要是含16碳 的软脂酸和18碳的油酸） 相连，第3位碳原子则与磷 酸酯基相连。不同的磷脂， 其磷酸酯基组成也不相同。
2．转运功能
细胞或细胞器需要 经常与外界进行物 质交换以维持其正 常的功能。
细胞或细胞器通过 生物膜，从膜外选 择性地吸收所需要 的养料，同时也要 排出不需要的物质。
在各种物质跨膜转 运过程中，细胞膜 起着重要的调控作 用。
物质从高浓度的一侧，通 过膜转运到低浓度的另一 侧，即沿着浓度梯度（膜 两边的浓度差）的方向跨 膜转运的过程。
3.2 生物膜的功能
生物膜具有保护、转运、能量转换、信 息传递、运动和免疫等生物功能。
1．保护功能
在细胞或细胞器中，生物膜第一个重要 作用是将其内含物质与外界环境分隔开 来，使之成为具有特殊功能的独立体。
生物膜能够保护细胞或细胞器不受或少 受外界环境因素改变的影响，保持它们 原有的形状和完整结构。
CH2O C R3
O
O-
CH O C R4
X= P OCH2CHCH2 O P OH2C
O
O-
OH
O
磷脂酰丝氨酸 磷脂酰肌醇
二磷脂酰甘油脂
卵磷脂的结构
脂肪酸
C O O H C O O H
饱和脂肪酸：硬脂酸（18碳脂肪酸）、软脂酸 （16碳脂肪酸）、花生酸（二十碳酸）等。
不饱和脂肪酸：油酸（18碳一烯酸[9]）、亚 油酸（18碳二烯酸[9，12]）、亚麻酸（18碳 三烯酸[9，12，15或6，9，12]）、花生四烯 酸（二十碳四烯酸）、二十碳五烯酸和二十二 碳六烯酸。
主动转运的物质， 可以是离子、小分 子化合物，也可以 是复杂的大分子物 质，如某些蛋白或 酶等。
这一过程一般都与 ATP的释能反应相 偶联。
主动转运的特点
膜的专一性：膜对于主动转运的物质有专一性。
载体蛋白：物质的主动转运需要载体蛋白的参 与。载体蛋白具有专一性，一种载体蛋白一般只 能转运一种或一类物质。
方向性：物质可以逆浓度梯度或电化学梯度进 行转运。如细胞为了保持膜内、外的K+和Na+离 子的浓度梯度以维持正常的生理活动需要，细胞 通 过 主 动 转 运 方 式 ， 向 内 泵 入 K+ ， 而 向 外 泵 出 Na+。
生物膜中含有多种不同的蛋白质，通常 称为膜蛋白。
根据它们在膜上的定位情况，可以分为 外周蛋白和内在蛋白。
膜蛋白具有重要的生物功能，是生物膜 实施功能的基本场所。
外周蛋白 peripheral
protein
这类蛋白约占膜蛋白的20－30%，分布 于双层脂膜的外表层，主要通过静电引 力或范德华力与膜结合。
内在蛋白
（3）糖类
生物膜中含有一定的寡糖类物质。它们 大多与膜蛋白结合，少数与膜脂结合。
糖类在膜上的分布是不对称的，全部都 处于细胞膜的外侧。生物膜中组成寡糖 的单糖主要有半乳糖、半乳糖胺、甘露 糖、葡萄糖和葡萄糖胺等。
生物膜中的糖类化合物在信息传递和相 互识别方面具有重要作用。
膜 蛋 白 中 的 糖 类
糖脂
Glycosphingolipid
s
糖脂也是构成双层脂膜的结构物质。
糖脂主要分布在细胞膜外侧的单分子层中。
动物细胞膜所含的糖脂主要是脑苷脂。
结构为：
C H2O H
O NH C R
R:脂肪酸
OH
O O CH2 CH CH CH=CH (CH2)12 CH3
OH
OH
OH
半乳糖
神经鞘氨醇
（2）膜蛋白质
磷脂的两亲性结构
磷脂分子中含有亲水性的磷酸酯基和亲脂的脂肪酸链， 是优良的两亲性分子
N + (CH3)3 CH2 CH2 O O P OO CH2 CH CH2
OO C OC O R1 R2
极性端 非极性端
胆固醇 Sterols
胆固醇是一种类 脂化合物, 在生 物膜中含量较多。
胆固醇以中性脂的形式分布在 双层脂膜内，对生物膜中脂类的 物理状态有一定的调节作用，有 利于保持膜的流动性和降低相变 温度。