生物化学课件—第二讲义章生物膜
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环境生物化学基础生物膜课件
05
生物膜的研究展望
生物膜的深入研究价值
揭示生物膜的结构和功能
深入了解生物膜的结构和功能，有助于揭示细胞生命活动的本质 和规律。
探索生物膜相关疾病机制
研究生物膜与疾病的关系，有助于发现新的疾病诊断和治疗手段。
生物膜与药物研发
生物膜是药物吸收、分布、代谢和排泄的重要通道，研究生物膜有 助于药物设计和优化。
生物膜通过自身的结构和功能适应环境变化，如 01 温度、湿度、光照等。
生物膜能够影响周围环境的物质循环和能量流动 02 ，如参与水体自净、土壤养分循环等。
生物膜在环境中的存在和活动，可能对生态系统 03 稳定性和生态平衡产生影响。
环境因素对生物膜的影响
环境中的物理、化学和生物因子，如污染物、pH 值、溶解氧等，对生物膜的生长、代谢和分布具 有重要影响。
生物膜的结构与组成
磷脂双分子层
构成生物膜的基本骨架，具有流动性。
膜内在蛋白
镶嵌在磷脂双分子层中，具有酶活性或参 与形成通道、载体等功能。
跨膜蛋白
贯穿磷脂双分子层，具有物质转运和信号 转导的功能。
糖类
与蛋白质或脂质结合，参与细胞识别和信 息传递。
生物膜的功能与作用
物质转运
生物膜通过主动运输 、被动运输等方式， 控制物质进出细胞。
环境因素的变化可能导致生物膜的结构和功能发 生改变，从而影响其在环境中的作用。
生物膜在环境保护中的应用
生物膜可用于环境污染治 理，如水体净化、土壤修 复等。
生物膜能够吸收和降解环 境中的有机污染物，将其 转化为无害或低毒性的物 质。
生物膜在生态工程中也有 广泛应用，如湿地修复、 生态河道建设等。
生物膜的代谢产物，如抗 菌物质、酶等，可用于生 物农药、生物催化剂等领 域。
生物化学—生物膜课件
质膜与ATP的合成与分解
01
质膜的结构与功能
质膜是细胞膜的另一个重要组成部分，它包围了整个细胞 并与其他细胞器膜相连。质膜主要由磷脂分子和蛋白质组 成，具有选择通透性，能够控制分子和离子的进出细胞。
02 03
ATP在质膜中的合成与分解
质膜中存在着ATP合成酶和ATP水解酶，分别参与ATP的 合成和分解过程。在合成过程中，质子泵通过质膜将质子 泵出或泵入细胞，产生的能量用于合成ATP。在分解过程 中，ATP水解酶利用ATP中的特殊化学能将其分解为ADP 和磷酸根离子。
是细胞表面的一层薄膜，是细胞与外 界环境之间的界面，对细胞起着保护 和调节作用。
生物膜的结构与组成
磷脂双分子层
构成生物膜的基本骨架，具有流动性。
蛋白质
镶嵌或贯穿于磷脂双分子层中，具有多种功 能。
糖类
与蛋白质结合形成糖蛋白，参与细胞识别等 。
生物膜的功能与作用
物质运输
生物膜可控制物质进出细胞，如主动运输、 被动运输等。
显微观察
通过光学显微镜或电子显微镜观察生物膜的超微结构，了解膜的厚度、颗粒大小及排列等特征。
生物膜的提取与纯化技术
提取
采用适当的溶剂或缓冲液将生物膜从细胞或其他生物材料中分离出来。
纯化
通过一系列分离纯化技术，如离心、超滤、凝胶电泳等，去除杂质，获得纯度较高的生 物膜。
生物膜的电生理技术
膜片钳技术
生物膜在能量转换中的作用
生物膜在能量转换中起着至关重要的作用。质膜通过控制 质子的泵入和泵出来调节ATP的合成与分解，确保能量的 高效利用和细胞的正常代谢活动。同时，生物膜还参与了 其他多种细胞活动，如物质的跨膜运输、信号转导和细胞 分化等。
05
生物化学ppt课件
二酰甘油和己糖结合； 半乳糖脑苷脂广泛存在于 硫酸脑苷脂广泛存在于动
糖基含唾液酸的糖脂； 在神经系统尤其是神经末
神经组织中；
梢中含量最为丰富，可能与 其在神经冲动传递中起递质 作用有关。
33
物的各器官中，脑组织中最
为丰富。
5.4.2 脑苷脂类
脑苷脂：神经酰胺的1-位羟基与单糖分子以糖苷键结合而 成，不含唾液酸成分。是脑细胞膜的重要组分。
纯的甘油磷脂是白色蜡状固体，大多溶于含少量水的非极性 溶剂中，用氯仿-甲醇混合溶剂很容易将其从组织中提取出来。
25
组成生物膜的主体结构
26
机 体 内 几 类 重 要 的 甘 油 磷 脂
胆碱具有重要的生物学功能，是代谢中的甲基供体。 乙酰化的胆碱（乙酰胆碱），是一种神经递质，与神经冲动 的传导相关。 27
41
蜡
蜡是长链脂肪酸和长链一元醇或固醇形成的酯，天然蜡 是多种蜡酯的混合物。 蜡分子含一个很弱的极性头和一个非极性尾，因此完全 不溶于水，蜡的硬度由烃链的长度和饱和度决定。蜡分布 于生物体表面起保护作用。 蜂蜡存在于蜂巢；白蜡是白蜡虫的分泌物，可用作涂料、 润滑剂和其他化工原料；洗涤羊毛得到的羊毛蜡可用作药 品和化妆品的底料；来源于棕榈树叶片的巴西棕榈蜡可用 作高级抛光剂。
5
5.1 三酰甘油
5.1.1 三酰甘油的结构
动植物油脂的化学本质是脂酰甘油，其中主要是 三酰甘油，或称甘油三酯，它是三分子脂肪酸与 一分子甘油的醇羟基脱水形成的化合物。
结构通式
6
三酰甘油的R1，R2，R3相同时，为简单甘油三酯（如油 酸甘油三酯，硬脂酸酸甘油三酯）； 若R1，R2，R3不同
（1）水解与皂化
在酸、碱或脂肪酶作用下，三酰甘油能逐步水解成二酰甘 油、单酰甘油，最后彻底水解成脂肪酸和甘油。
《生物化学》全套PPT课件
现状
生物化学已经成为生命科学领域的重要分支，与分子生物学、遗传学、细胞生 物学等学科相互渗透，共同揭示生命的奥秘。同时，生物化学在医学、农业、 工业等领域的应用也越来越广泛。
生物化学在医学领域重要性
A
疾病诊断
生物化学方法可用于检测血液中特定生物分子 的含量或结构异常，从而辅助疾病的诊断，如 血糖、血脂检测等。
脂类分类方法
根据化学结构和性质，脂类可分为简单脂质（如脂肪酸、甘油酯等 ）和复合脂质（如磷脂、糖脂等）。
脂类在生物体内的分布
不同生物体内的脂类分布有差异，如动物体内主要储存甘油三酯， 而植物体内则以脂肪酸为主。
甘油三酯分解代谢过程剖析
01
甘油三酯的分解代谢途径
甘油三酯在体内主要通过脂肪酶的催化作用分解为甘油和脂肪酸，进而
药物研发
通过对生物体内代谢途径和药物作用机制 的研究，有助于设计和开发新的药物，提 高治疗效果和降低副作用。
B
C
营养与健康
生物化学在营养学领域的应用有助于了解食 物中营养成分的代谢和利用，为合理膳食和 营养补充提供科学依据。
遗传性疾病研究
生物化学方法可用于研究遗传性疾病的发病 机制和治疗方法，如基因疗法和干细胞疗法 等。
酶活性调节的方式
包括共价修饰、变构调节、酶原激活 和抑制剂作用等。
酶在医学领域应用实例分析
酶与疾病的关系
酶的异常与多种疾病的发生和发展密切相关，如酶缺陷病、代谢 性疾病等。
酶在疾病诊断中的应用
利用酶的特异性催化反应，开发酶学诊断方法，如酶活性测定、同 工酶分析等。
酶在疾病治疗中的应用
通过补充或抑制特定酶的活性，达到治疗疾病的目的，如酶替代疗 法、酶抑制剂疗法等。
进入血液循环被组织细胞摄取利用。
生物化学已经成为生命科学领域的重要分支，与分子生物学、遗传学、细胞生 物学等学科相互渗透，共同揭示生命的奥秘。同时，生物化学在医学、农业、 工业等领域的应用也越来越广泛。
生物化学在医学领域重要性
A
疾病诊断
生物化学方法可用于检测血液中特定生物分子 的含量或结构异常，从而辅助疾病的诊断，如 血糖、血脂检测等。
脂类分类方法
根据化学结构和性质，脂类可分为简单脂质（如脂肪酸、甘油酯等 ）和复合脂质（如磷脂、糖脂等）。
脂类在生物体内的分布
不同生物体内的脂类分布有差异，如动物体内主要储存甘油三酯， 而植物体内则以脂肪酸为主。
甘油三酯分解代谢过程剖析
01
甘油三酯的分解代谢途径
甘油三酯在体内主要通过脂肪酶的催化作用分解为甘油和脂肪酸，进而
药物研发
通过对生物体内代谢途径和药物作用机制 的研究，有助于设计和开发新的药物，提 高治疗效果和降低副作用。
B
C
营养与健康
生物化学在营养学领域的应用有助于了解食 物中营养成分的代谢和利用，为合理膳食和 营养补充提供科学依据。
遗传性疾病研究
生物化学方法可用于研究遗传性疾病的发病 机制和治疗方法，如基因疗法和干细胞疗法 等。
酶活性调节的方式
包括共价修饰、变构调节、酶原激活 和抑制剂作用等。
酶在医学领域应用实例分析
酶与疾病的关系
酶的异常与多种疾病的发生和发展密切相关，如酶缺陷病、代谢 性疾病等。
酶在疾病诊断中的应用
利用酶的特异性催化反应，开发酶学诊断方法，如酶活性测定、同 工酶分析等。
酶在疾病治疗中的应用
通过补充或抑制特定酶的活性，达到治疗疾病的目的，如酶替代疗 法、酶抑制剂疗法等。
进入血液循环被组织细胞摄取利用。
生物膜12——生物化学课件PPT
1、脂双层 其形成是自我装配、自我融合过
程，可以自我修复。
2、生物膜的流动性
膜脂的流动性
相变温度：磷脂从生理条件的液晶态降 温转变为高度有序的凝胶态的温度
凝胶态
液晶态
影响膜脂流动性的因素
脂酰基的长度（长度越长，流动性降低） 脂肪酸烃基的不饱和度 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。)
蛋白质/脂质 0．23 1．1 0．85 2．0 1．1 3．2 2．3 3．0
一、生物体内的脂类（lipid）
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。
化学本质是脂肪酸和醇所形成的酯类及其 衍生物。
按化学组成分为： 简单脂质：脂肪酸＋醇 复合脂质：脂肪酸＋醇＋磷酸（糖） 非皂华脂质：固醇类、萜类化合物
2、主动运输
逆电化学梯度（浓度梯度、膜电位） 需要专一性载体蛋白 离子主动运输需要ATP水解能量 氨基酸和糖的主动运输需要跨膜离子梯度
储存的能量
Na＋,K＋-ATPase一级主动运输
机 理： 构 象 变 化 假 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）
第四章 脂类和生物膜
1 生物膜的组成 2 生物膜的结构 3 生物膜的功能
生物膜（ biomembrane ）
细胞的质膜内膜系统称为“生物膜”。
主要由磷脂和蛋白质构成的薄层系 统，是一种超分子复合体。
它覆盖在细胞和细胞器的表面，并 可形成纵横交错的网质系统。
超分子复合体
第一节 生物膜的组成
蛋白质
动物 糖 脂 多 为 鞘 氨 醇 衍 生 物
《生物膜》ppt课件
如乙酰胆碱ach受体主要存在于神经肌肉等可兴奋细胞其信号分子为神经递质331离子通道偶联的受体配体门离子通道递质门离子通道离子通道偶联的受体位于细胞膜上时一般是四次跨膜蛋白位于内质网或其他细胞器的膜上一般为六次跨膜蛋白受体对配体具有选择的特异性激活的通道对离子也具有选择性
生物膜
1
2
3
一. 对生物膜结构的探究历程
而失活； 或通过结合GTP而活化，结合GDP失活
78
3.1.3 受体 （Receptor）
能够识别和选择结合某种配体（信号分子）的大 分子物质，多为糖蛋白。
至少包括两个功能区域：配体结合区和产生效应 的区域。
存在部位：细胞表面受体和细胞内受体
79
80
细胞内受体介导
离子通道偶联的受体
载体蛋白(Carrier proteins)
参与被动运输和主动运输，也叫通透酶，具有专一性、 饱和性、竞争性。
48
通道蛋白(Channel proteins) 也称为离子通道(ion channels)或者闸门通道
(gated channel) ；只介导被动运输。
根据开启和关闭条件，离子通道分为三种类型：
糖类化合物在信息传递和识别方面具有重要作用
28
29
三. 流动镶嵌模型
脂双分子层是细胞膜的主要结构支架；膜 蛋白为球蛋白，分布于脂双层表面或嵌入 脂分子中，有的甚至横跨整个脂双层；
具有流动性 具有不对称性
30
1. 膜的不对称性 质膜内外两层的组分和功能的差异，称为
膜的不对称性； 样品经冰冻断裂处理后，细胞膜可从脂双
1895年，欧文顿（ E. Overton ）
4
1925年，E. Gorter 和F. Grendel用有机溶剂抽提人的 红细胞膜的膜脂成分，并测定膜脂单层分子在水中 的铺展面积，发现它为红细胞表面积的2倍。 提示 ：质膜是由双层脂分子组成。
生物膜
1
2
3
一. 对生物膜结构的探究历程
而失活； 或通过结合GTP而活化，结合GDP失活
78
3.1.3 受体 （Receptor）
能够识别和选择结合某种配体（信号分子）的大 分子物质，多为糖蛋白。
至少包括两个功能区域：配体结合区和产生效应 的区域。
存在部位：细胞表面受体和细胞内受体
79
80
细胞内受体介导
离子通道偶联的受体
载体蛋白(Carrier proteins)
参与被动运输和主动运输，也叫通透酶，具有专一性、 饱和性、竞争性。
48
通道蛋白(Channel proteins) 也称为离子通道(ion channels)或者闸门通道
(gated channel) ；只介导被动运输。
根据开启和关闭条件，离子通道分为三种类型：
糖类化合物在信息传递和识别方面具有重要作用
28
29
三. 流动镶嵌模型
脂双分子层是细胞膜的主要结构支架；膜 蛋白为球蛋白，分布于脂双层表面或嵌入 脂分子中，有的甚至横跨整个脂双层；
具有流动性 具有不对称性
30
1. 膜的不对称性 质膜内外两层的组分和功能的差异，称为
膜的不对称性； 样品经冰冻断裂处理后，细胞膜可从脂双
1895年，欧文顿（ E. Overton ）
4
1925年，E. Gorter 和F. Grendel用有机溶剂抽提人的 红细胞膜的膜脂成分，并测定膜脂单层分子在水中 的铺展面积，发现它为红细胞表面积的2倍。 提示 ：质膜是由双层脂分子组成。
生物化学第二章 脂类和生物膜
（一）种类： 1、按脂肪酸种类分： 饱和脂肪酸 如：软脂酸(16C)、 硬脂酸(18C)。 不饱和脂肪酸 如：油酸、亚油酸。
（二）命名
脂肪酸的俗名主要反映其来源和特点。系统名反映其碳原 子数目、双键数和位置。如：硬脂酸的系统名是十八烷酸， 用18：0表示，其中“18”表示碳链长度，“0”表示无双键； 油酸是十八碳-9-烯酸，用18：1 Δ9c表示，“1”表示有一 个双键。反油酸用18：1Δ9,trans表示。 天然脂肪酸中的双键多为顺式结构，少数为反式结构， 如：反油酸等。大多数单不饱和脂肪酸中双键的位置在C9 和C10之间（ Δ9），多不饱和脂肪酸通常有一个双键在 Δ9，其余双键在Δ9和烃链末端甲基之间。
另外，根据是否能被碱水解而产生皂，分为皂化 脂质和不可皂化脂质。非皂化脂 包括类固醇、萜 类和前列腺素类。 不含脂肪酸，不能被碱水解。 根据脂质在水中和水界面上的行为分为：非极性 和极性。
3、脂质的生物学作用
（1）贮存脂质 机体代谢燃料和储能形式； 三酰甘油主要分布在皮下、胸腔、腹腔、肌肉、骨髓 等处的脂肪组织中，是储备能源的主要形式。 保护作用；绝缘保温、缓冲压力、减轻摩擦振动 （2）结构脂质 磷脂、糖脂、胆固醇等极性脂是构 成生物膜的重要组分； （3）活性脂质 具营养、代谢及调节功能；与细胞 识别、种特异性、组织免疫等密切相关。 肾上腺皮质激素和性激素的本质是类固醇；各种脂溶 性维生素是脂类得的衍生物。
（三）饱和与不饱和脂肪酸的构象
柔性大，完全伸展
一个双键有30°的 刚性弯曲
（四）脂肪酸盐与乳化作用
脂肪酸盐属于Ⅲ类极性脂质，具有亲水基团和疏水基 团，是典型的两亲化合物，是一种离子型的去污剂， 如：天然的胆汁盐酸、人工合成的十二烷基硫酸钠 （SDS）。
2021版高中生物新教材浙科版必修第一册课件：第2章 第2节 细胞膜控制细胞与周围环境的联系
蛋白质分子有的镶在磷脂双分子层表面有的全部或部分嵌入磷脂双子层中有的贯穿于整个磷脂双分子层体现了膜内外结不对称性磷脂双分子层一定流动性3生物膜具有流动性的原因及与生物膜的功能关系原因磷脂双分子层中间的疏水层通常情况下呈磷脂分子在膜中的位置使得磷脂分子及附着于其上的蛋白质分子发生运动
第二章 细胞的结构 第二节 细胞膜控制细胞与周围环境的联系
2．将大量磷脂分子放入清水中，搅拌后，不可能出现的现象是 ()
A
B
C
D
A [磷脂分子由亲水的“头”部和疏水的“尾”部构成，把大 量磷脂分子放入清水中，如果磷脂分子是单层排布的，亲水的“头” 部向外，疏水的“尾”部向内，如 C 项，如果磷脂分子是双层排布 的，同样是亲水“头”部在外侧，如 B、D 项。]
合作探究：1.把体积相同的 10%葡萄糖溶液和 10%淀粉溶液， 用半透膜(大分子物质不能通过)隔开，左侧是 10%葡萄糖溶液，右侧 是 10%淀粉溶液。过了一段时间后，在左侧取出一些溶液样品，在 滴加了碘液后发现样品颜色没有变蓝，说明________________。 如 果为了检测葡萄糖能否通过半透膜，可在右侧取出一些溶液样品， 通 过 加 ________________ 试 剂 并 ________________ ， 观 察 是 否 有 ____________色出现，即判断葡萄糖能否通过半透膜。
3．下列各项中，对生物膜化学成分的表述，最全面的是( ) A．蛋白质、糖类、脂肪 B．糖蛋白、脂肪 C．蛋白质、糖类、脂质 D．脂质、蛋白质 C [脂肪不是细胞膜的组成成分，AB 错误；生物膜的主要成分 是脂质和蛋白质，此外细胞膜的外侧还含有少量的糖类，C 正确；脂 质和蛋白质是细胞膜的组成成分，但是不全面，D 错误。]
合作探究：1.细胞膜流动性的实验探究 操作及现象：标记小鼠细胞与人细胞表面的蛋白质分子，做如 图实验。
第二章 细胞的结构 第二节 细胞膜控制细胞与周围环境的联系
2．将大量磷脂分子放入清水中，搅拌后，不可能出现的现象是 ()
A
B
C
D
A [磷脂分子由亲水的“头”部和疏水的“尾”部构成，把大 量磷脂分子放入清水中，如果磷脂分子是单层排布的，亲水的“头” 部向外，疏水的“尾”部向内，如 C 项，如果磷脂分子是双层排布 的，同样是亲水“头”部在外侧，如 B、D 项。]
合作探究：1.把体积相同的 10%葡萄糖溶液和 10%淀粉溶液， 用半透膜(大分子物质不能通过)隔开，左侧是 10%葡萄糖溶液，右侧 是 10%淀粉溶液。过了一段时间后，在左侧取出一些溶液样品，在 滴加了碘液后发现样品颜色没有变蓝，说明________________。 如 果为了检测葡萄糖能否通过半透膜，可在右侧取出一些溶液样品， 通 过 加 ________________ 试 剂 并 ________________ ， 观 察 是 否 有 ____________色出现，即判断葡萄糖能否通过半透膜。
3．下列各项中，对生物膜化学成分的表述，最全面的是( ) A．蛋白质、糖类、脂肪 B．糖蛋白、脂肪 C．蛋白质、糖类、脂质 D．脂质、蛋白质 C [脂肪不是细胞膜的组成成分，AB 错误；生物膜的主要成分 是脂质和蛋白质，此外细胞膜的外侧还含有少量的糖类，C 正确；脂 质和蛋白质是细胞膜的组成成分，但是不全面，D 错误。]
合作探究：1.细胞膜流动性的实验探究 操作及现象：标记小鼠细胞与人细胞表面的蛋白质分子，做如 图实验。
生物化学—生物膜的功能
第三节 生物膜的பைடு நூலகம்能
一、作为渗透屏障，使细胞分隔为不同区域， 维持特定环境，使新陈代谢有条不紊地进行。
二 、 膜 融 合 参 与 许 多 生 物 学 过 程
1.内吞作用
细胞从外界摄入的大分子或颗粒，逐渐被质 膜的一小部分包围、内陷，其后从质膜上脱 离下来而形成含有摄入物质的细胞内囊泡。 这一过程叫胞吞作用。
吞噬作用（phagocytosis）--几微米的颗粒
胞饮作用（pinocytosis）--小于1微米的液滴
受体介导的胞吞过程
LDL受体
2. 外排作用（exocytosis）
细胞内物质先被囊泡裹入形成分泌泡，然后 与细胞质膜接触、融合，并向外释放出物质。
一、作为渗透屏障，使细胞分隔为不同区域， 维持特定环境，使新陈代谢有条不紊地进行。
二 、 膜 融 合 参 与 许 多 生 物 学 过 程
1.内吞作用
细胞从外界摄入的大分子或颗粒，逐渐被质 膜的一小部分包围、内陷，其后从质膜上脱 离下来而形成含有摄入物质的细胞内囊泡。 这一过程叫胞吞作用。
吞噬作用（phagocytosis）--几微米的颗粒
胞饮作用（pinocytosis）--小于1微米的液滴
受体介导的胞吞过程
LDL受体
2. 外排作用（exocytosis）
细胞内物质先被囊泡裹入形成分泌泡，然后 与细胞质膜接触、融合，并向外释放出物质。
第二章生物的化学组成生科
6
常温下，NH3、CH4、HF都是气体。 NH3、CH4形成氢键的能力弱。 HF形成氢键角度太直，不容易交错 形成网络。
常温下，H2O呈液体，是所有生命形成的至关因素之一
冰的密度比水轻，是所有生命形成的至关因素之二
水的三态共存奇观
表层的冰阻隔了底层液体水的凝结， 从而使冰河时期以及现在冰冻地带的水生生命存活。
糖原：是储备在动物体内 的多糖，又称动物性淀粉。 由3千～6万个G单位构成， 主要储存于肝脏及肌肉组 织，人体内贮备的糖原很 少，成人体内储备约 370g。仅够半天用，所 以人要一日三餐补充能量。
为什么牛羊可以以秸秆为食物而人不可以？
碳水化合物的消化吸收
麦芽糖酶+ 蔗糖酶+乳糖酶
淀粉酶
胰淀粉酶
淀粉
第二章 生物的化学组成
主讲：刘晓璐
E-mail：xiaoluliu9@
一、原子和分子——生命的化学基础
1 生物体的 主要元素？
元素组成
含量最高的必需元素
C H N O 18.0 10.0 3.0 65.0 P S Ca K Na Cl Mg
其它必需元素
1.1000 0.2500 2.0000 0.3500 0.1500 0.1500 0.0500 Mn Co Cu Zn Se Ni 痕量 痕量 痕量 痕量 痕量 痕量
为极性的头，两个脂肪酸一端为非极性的尾，其中 一个脂肪酸通常含不饱和双键，因此总有点弯折
四、 蛋白质
蛋白质的主要种类和功能
结构蛋白 伸缩蛋白 贮存蛋白 保护蛋白 运输蛋白 激素蛋白 信号蛋白 酶和辅酶
氨基酸
氨基酸结构的共同特点 在于，在与羧基相连的 碳原子（-碳原子）上 都有一个氨基，另一个 R基。 • 氨基酸具有α碳 • α碳上同时连有一个 氨基和羧基
第2章、脂类化合物(脂质和生物膜)
• 磷脂：非脂成分是磷酸和含氮碱(如胆碱、乙醇胺)。因醇成分的不 同，分为甘油磷脂和 鞘氨醇磷脂
• 糖脂: 非脂成分是糖。因醇成分的不同，分为：鞘糖脂和甘油糖脂
3 衍生脂质(derived lipid):由单纯脂质和复合脂质衍生而来， 包括：取代烃，固醇类（甾类），萜和其他脂质
(三）脂质按生物学功能分类
2. 甘油三酯的物理性质 P93
• 溶解度：水不溶性，也无形成高度分散的倾向，甘油二酯 和甘油单酯含-OH，可形成高度分散态。 • 熔点：由脂肪酸组成决定，随饱和脂肪酸数目及碳链长度 的增加而增加。
• 光学性质：甘油本身无光学活性，C1及C3的脂肪酸不同时， C2为不对称碳，有光学活性。 • 颜色和气味：是无色、无嗅、无味的稠性液体或蜡状固体。
第2章、脂质和生物膜
一、脂类的概述
（一）脂质的概念
脂质（lipid，脂类或类脂)，是一类低溶于水而高溶于非 极性溶剂的生物有机分子。对大多数脂质而言，其化学本质是 脂肪酸和醇所形成的酯类及其衍生物。
脂质是生物体的一大类重要的有机化物，脂类包括的范围 很广，这些物质不但化学成份和化学结构有很大差异，而且具 有不同的生物学功能。
（一）脂肪酸概述 （ fatty acid)
1、存在：多结合，少游离，形成甘油三酯、磷脂、糖脂等
2、分类
饱和脂肪酸
脂肪酸
不饱和脂肪酸
单不饱和脂肪酸：含一个双键 多不饱和脂肪酸：含2个或2个以上双键
3、命名： 有俗名和系统命名两种,脂肪酸的俗名主要反映其
来源和特点。系统名反映其碳原子数目、双键 数和位置。
苏州大学 2006
不饱和脂肪酸的合成
• 不饱和脂肪酸的合成分成有氧机制（脱氢途径） 和无氧机制（脱水途径）。 1、需氧途径（存在于真核生物中）
• 糖脂: 非脂成分是糖。因醇成分的不同，分为：鞘糖脂和甘油糖脂
3 衍生脂质(derived lipid):由单纯脂质和复合脂质衍生而来， 包括：取代烃，固醇类（甾类），萜和其他脂质
(三）脂质按生物学功能分类
2. 甘油三酯的物理性质 P93
• 溶解度：水不溶性，也无形成高度分散的倾向，甘油二酯 和甘油单酯含-OH，可形成高度分散态。 • 熔点：由脂肪酸组成决定，随饱和脂肪酸数目及碳链长度 的增加而增加。
• 光学性质：甘油本身无光学活性，C1及C3的脂肪酸不同时， C2为不对称碳，有光学活性。 • 颜色和气味：是无色、无嗅、无味的稠性液体或蜡状固体。
第2章、脂质和生物膜
一、脂类的概述
（一）脂质的概念
脂质（lipid，脂类或类脂)，是一类低溶于水而高溶于非 极性溶剂的生物有机分子。对大多数脂质而言，其化学本质是 脂肪酸和醇所形成的酯类及其衍生物。
脂质是生物体的一大类重要的有机化物，脂类包括的范围 很广，这些物质不但化学成份和化学结构有很大差异，而且具 有不同的生物学功能。
（一）脂肪酸概述 （ fatty acid)
1、存在：多结合，少游离，形成甘油三酯、磷脂、糖脂等
2、分类
饱和脂肪酸
脂肪酸
不饱和脂肪酸
单不饱和脂肪酸：含一个双键 多不饱和脂肪酸：含2个或2个以上双键
3、命名： 有俗名和系统命名两种,脂肪酸的俗名主要反映其
来源和特点。系统名反映其碳原子数目、双键 数和位置。
苏州大学 2006
不饱和脂肪酸的合成
• 不饱和脂肪酸的合成分成有氧机制（脱氢途径） 和无氧机制（脱水途径）。 1、需氧途径（存在于真核生物中）
《生物化学》-生物膜
（二）主动转运 主动转运是一种直接依赖于能量并且逆浓度梯度或逆电化学 梯度进行的转运方式。 能量的来源可能直接偶联于ATP的水解，或者偶联于某一离子 顺浓度梯度的转移。
主动转运可导致一种物质在膜一侧 的积累，对细胞的生命活动具有特 别重要的意义。
介绍几种主动转运体系
1. Na+/K+ATP酶驱动的主动转运
2.膜脂的多态性 组成生物膜的膜脂是两性分子，且非极性部分所 占比例较大。这一特性使之在水中容易自动聚集 成微团结构或片状双分子层结构。
（二）膜蛋白
1.外周膜蛋白质（peripheral membrane protein)分布在 脂双层的内、外层表面上，借静电相互作用和氢键跟内在 蛋白质的亲水结构域或膜脂的极性头基结合。
2. ATP驱动的Ca2+泵维持了胞质中较低的钙浓度
质膜钙泵、肌质网及内质网钙泵都是膜内蛋白，作用机制与 Na+/K+ATP酶的机制相似，也都有2种构象存在形式
Na+/K+ATP酶作用机制模式图
3.离子梯度为次级主动转运提供能量
以大肠杆菌（E.coli）半乳糖苷的运输为例，这种转运使 得细胞中乳糖的含量比周围培养基中离出100倍。
一、离子与小分子物质的转运
对于离子与小分子物质而言，物质的跨膜转运可分为两种 形式：一种是被动转运(passive transport)，另一种是 主动转运(active transport)。
（一）被动转运 被动转运分为简单扩散(simple diffusion)和易化扩散 (facilitated diffusion)，两者的差别在于后者需要蛋白质 的主动参与。
膜蛋白在膜上至少可作两种形式的运动: （1）沿着与膜平面垂直的轴作旋转运动 （2）沿着膜表面作侧向扩散运动，这种侧向扩散在多数情况 下是随意和无序的。
主动转运可导致一种物质在膜一侧 的积累，对细胞的生命活动具有特 别重要的意义。
介绍几种主动转运体系
1. Na+/K+ATP酶驱动的主动转运
2.膜脂的多态性 组成生物膜的膜脂是两性分子，且非极性部分所 占比例较大。这一特性使之在水中容易自动聚集 成微团结构或片状双分子层结构。
（二）膜蛋白
1.外周膜蛋白质（peripheral membrane protein)分布在 脂双层的内、外层表面上，借静电相互作用和氢键跟内在 蛋白质的亲水结构域或膜脂的极性头基结合。
2. ATP驱动的Ca2+泵维持了胞质中较低的钙浓度
质膜钙泵、肌质网及内质网钙泵都是膜内蛋白，作用机制与 Na+/K+ATP酶的机制相似，也都有2种构象存在形式
Na+/K+ATP酶作用机制模式图
3.离子梯度为次级主动转运提供能量
以大肠杆菌（E.coli）半乳糖苷的运输为例，这种转运使 得细胞中乳糖的含量比周围培养基中离出100倍。
一、离子与小分子物质的转运
对于离子与小分子物质而言，物质的跨膜转运可分为两种 形式：一种是被动转运(passive transport)，另一种是 主动转运(active transport)。
（一）被动转运 被动转运分为简单扩散(simple diffusion)和易化扩散 (facilitated diffusion)，两者的差别在于后者需要蛋白质 的主动参与。
膜蛋白在膜上至少可作两种形式的运动: （1）沿着与膜平面垂直的轴作旋转运动 （2）沿着膜表面作侧向扩散运动，这种侧向扩散在多数情况 下是随意和无序的。
生物化学—生物膜结构
第二节 生物膜结构
细胞的膜系统
任何细胞都以一层6-10nm的薄膜将其内含物与 环 境 分 开 , 这 层 膜 叫 细 胞 膜 ( 质 膜 plasma membrane).
内膜系统: 细胞器膜
质 膜 和 内 膜 系 统 统 称 生 物 膜 （ biological membrane）.
一、生物膜的化学组成 （一）脂类（25－50％） 磷脂（55－75％）、糖脂、胆固醇 磷脂酰胆碱（PC） 磷脂酰乙醇胺（PE） 磷脂酰甘油（PG） 磷脂酰肌醇（PI） 磷脂酰丝氨酸（PS）
1. 不同来源的生物膜脂类组成具有特异性 Chol PC PE PS PI PG CL SM
鼠肝细胞质膜 30 18 11 6 2 18 3 线粒体外膜 5 45 23 2 13 3 4 5
CL（心磷脂） SM（鞘磷脂）
2. 膜脂的多态性：
单层、微团（micelles）、双层 （bilayer）、双层微囊 生物膜呈现脂双层结构
细胞的膜系统
任何细胞都以一层6-10nm的薄膜将其内含物与 环 境 分 开 , 这 层 膜 叫 细 胞 膜 ( 质 膜 plasma membrane).
内膜系统: 细胞器膜
质 膜 和 内 膜 系 统 统 称 生 物 膜 （ biological membrane）.
一、生物膜的化学组成 （一）脂类（25－50％） 磷脂（55－75％）、糖脂、胆固醇 磷脂酰胆碱（PC） 磷脂酰乙醇胺（PE） 磷脂酰甘油（PG） 磷脂酰肌醇（PI） 磷脂酰丝氨酸（PS）
1. 不同来源的生物膜脂类组成具有特异性 Chol PC PE PS PI PG CL SM
鼠肝细胞质膜 30 18 11 6 2 18 3 线粒体外膜 5 45 23 2 13 3 4 5
CL（心磷脂） SM（鞘磷脂）
2. 膜脂的多态性：
单层、微团（micelles）、双层 （bilayer）、双层微囊 生物膜呈现脂双层结构
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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
2.2 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个体。
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=
Байду номын сангаас
OH
O
OH OH
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
细菌和植物的细胞膜中糖脂含量较多。 这类糖脂结构比较复杂，主要为甘油的 衍生物。
（2）膜蛋白质
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
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 + (C H 3)3 CH2 CH2 O O P OO CH2 CH CH2
OO C OC O R1 R2
极性端 非极性端
膜的构造
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。
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 H 2O H
主动转运是在外加 能量驱动下进行的 物质跨膜转运过程。
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。
（2）主动转运
主 动 转 运 过 程
钠 、 钾 离 子 泵
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
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。
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。
（1）被动转运
转运通道
被 动 转 运 的 实 验
生物化学课件—第二章生物膜
2.1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
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
脑苷脂的分子结构
鞘氨醇磷脂的结构
脑苷脂中所含的高级脂肪酸
脑苷脂中所含的高级脂肪酸有：二十四 酸、二十四烯酸和-羟二十四酸等。这 些脂肪酸以酰胺键形式与神经鞘氨醇中 的氨基相连。
（1）脂质 Lipid
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。
膜 蛋 白 中 的 糖 类
2.2 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个体。
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=
Байду номын сангаас
OH
O
OH OH
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
细菌和植物的细胞膜中糖脂含量较多。 这类糖脂结构比较复杂，主要为甘油的 衍生物。
（2）膜蛋白质
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
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 + (C H 3)3 CH2 CH2 O O P OO CH2 CH CH2
OO C OC O R1 R2
极性端 非极性端
膜的构造
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。
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 H 2O H
主动转运是在外加 能量驱动下进行的 物质跨膜转运过程。
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。
（2）主动转运
主 动 转 运 过 程
钠 、 钾 离 子 泵
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
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。
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。
（1）被动转运
转运通道
被 动 转 运 的 实 验
生物化学课件—第二章生物膜
2.1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
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
脑苷脂的分子结构
鞘氨醇磷脂的结构
脑苷脂中所含的高级脂肪酸
脑苷脂中所含的高级脂肪酸有：二十四 酸、二十四烯酸和-羟二十四酸等。这 些脂肪酸以酰胺键形式与神经鞘氨醇中 的氨基相连。
（1）脂质 Lipid
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。