第三章脂类与生物膜ppt课件
合集下载
相关主题
- 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、"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、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)。
第三章 脂类与生物膜
Lipid and Biological Membrane
1
脂类概述
1. 概念 • 脂类是脂肪和类脂的总称，它是有脂肪酸与醇
作用生成的酯及其衍生物，统称为脂质或脂类， 是动物和植物体的重要组成成分。
• 它们的化学组成、结构理化性质以及生物功能存 在着很大的差异，但它们都有一个共同的特性， 多数脂类都易溶于乙醚、氯仿、己烷、苯等有机 溶剂，而不溶于水。 即可用非极性有机溶剂从细 胞和组织中提取出来。
14
一、细胞中的膜系统
• 定义： • 细胞质膜及各种的内膜的统称生物膜，细
胞的多膜结构 • 电镜下表现大体相同的形态：三层结构，
厚度6——9nm • 双分子层生物膜 • 能量转换，信息传递，细胞分类，分泌，
代谢，癌变等
15
二、膜的化学组成
• 生物膜的组成 • 生物膜水含量小15％——20％，生物体含
10
11
三、固醇类
• 结构特点： • 极性头—OH • 非极性尾，固Fra Baidu bibliotek环戊烃类物质 • 细胞膜
-R
HO-
12
— —
复合脂类的共性
• 双亲媒性（两性分子） • 极性头基 • 疏水基
13
第二节 生物膜（了解掌握）
• 一、细胞中的膜系统 • 二、膜的化学组成 • 三、膜的结构 • 四、生物膜的功能
• 2. 鞘脂类：鞘磷脂（SM） • 3. 固醇类：胆固醇、豆固醇 • 特性：双亲媒性 • 作用（生物功能）：参与膜结构的构成，调节膜
功能
17
（二）膜蛋白
• 1. 外周蛋白：处于双分子层的表面，占20-30%， 亲水，自由游动（以极性基因的静电作用离子键， 氢键等结合）
• 2. 内嵌蛋白：处于双分子层的内部70-80%，疏水， “溶解”于半脂质双分子层中，通过膜蛋白上疏 水性AA或基于双分子层内部相连
• 贮藏物质/能量物质：脂肪是机体内代谢燃料的贮存形式， 它在体内氧化可释放大量能量以供机体利用。
• 防震、防机械损伤、防热量散发 • 提供给机体必需脂成分 （1）必需脂肪酸
亚油酸 18碳脂肪酸，含两个不饱和键； 亚麻酸 18碳脂肪酸，含三个不饱和键； 花生四烯酸 20碳脂肪酸，含四个不饱和键； （2）生物活性物质
31
第四章 脂类与生物膜 小结
• 1、脂类是构成细胞表面的重要组分； • 2、构成生物膜的脂类包括（甘油磷酸脂类、鞘脂
类、固醇类），其共同特点是必须具备“双亲媒 性”； • 3、细胞中的膜系统通称生物膜； • 4、生物膜的模型——流动镶嵌模型，其突出了膜 的流动性和膜蛋白分布的不对称性； • 5、生物膜具备重要生物功能（物质传送、保护作 用、信息传递、细胞识别、生物能的转换）。
不饱合程度越大，流动性越大 左右摇摆，旋转，侧向运动等 2. 膜蛋白的相对运动性 3. 甾醇运动
不对称性：膜蛋白分布的不对称性
26
膜脂在不断地流动
• 虽然脂双层结构的本身是稳定的，但单个的磷 脂和固醇可在脂质平面内有很大的运动自由， 它们的横向运动很快，几秒之内单个脂分子就 可环绕红细胞的一周。双分子的内部也是流动 的，脂肪酸的碳氢链可通过碳碳旋转而不断地 运动。另外一种运动就是跨双分子层运动，即 flip-flop。
• 2. 支持与保护作用
• 3. 信息传递与接受作用专一的受体与激素等信号分子结合
• 4. 细胞的识别作用 免疫细胞，生殖细胞
• 5. 能量的转换：
生物氧化（即呼吸） 将化学能→ATP高能磷酸化学能
视觉
将光能→电能
光合作用
将光能→化学能
肌肉收缩
将化学能→机械能
神经传导
将化学能→电能
29
膜融合事件
• 两个膜融合需要：相互识别；相互表面靠近并相对 （排除水分子）；双层结构部分破坏；两个双分子层 融合为一个连续的脂双分子层。受体调节的内吞或控 制的分泌还需要融合发生在合适的时间或者是对特异 信号的反应。
23
24
流动镶嵌模型的要点
– 连续主体是极性的脂类双分子层，常温 下具流动性。
– 内嵌蛋白位于双分子层的疏水部分中， 外周蛋白漂浮于双分子层表面。
– 脂质双分子层间，蛋白质与脂质间没有 共价结合，分别可移动 。
25
生物膜显著的特性
• 膜组分的流动性 • 膜结构的不对称性 流动性：1. 膜脂（磷脂分子）脂肪酸的C数越多，
激素、胆固醇、维生素等。
4
三酰甘油（脂肪）
• 一分子甘油和三分子脂肪酸结合而成的酯 • 单纯甘油酯、混合甘油酯 • 饱和脂肪酸、不饱和脂肪酸
5
第一节 复合脂类
• 一、甘油磷酸酯类 • 二、鞘脂类 • 三、固醇类
6
二、鞘脂类
• 植物和动物细胞膜的重要组分，特别是神 经组织和脑
• 结构特点：不含有甘油，也具有一个极性 头和两个非极性尾。
• 一分子脂肪酸，一分子鞘氨醇或其衍生物， 一分子极性头基。
9
种类（极性头基）
• 鞘磷脂类：分子简单，含量丰富，极性头为磷酰胆 碱或磷酰乙醇胺
• 脑甘脂类（糖鞘脂类）：极性头不带电，糖单（D葡萄糖、D-半乳糖、N-乙酰基-D-半乳糖胺），大 部分存在于细胞膜的外层。
• 神经节苷脂类：极性头由几个糖基构成的庞大结构， 细胞膜表面特异性的受体的重要组分。和专一性相 关，和组织免疫极细胞识别相关。
• 膜流动的程度受脂的组成及温度的影响，低温 下的运动相对较少，脂双分子层几乎呈晶态 （类晶体、半晶体）排列；温度升到一定高度 时，运动增加，膜由晶态向液态转变。
27
温度引起侧 链热运动
脂双层平面 的扩散
跨膜扩散： “翻跟头”
膜 脂 的 运 动
28
四、生物膜的功能
• 1. 物质传送作用，细胞内外，膜蛋白或专一性的通道蛋白
• 融合蛋白（嵌入蛋白）（fusion protein）参与以上融 合事件，引起特异识别和短暂、局部脂双层结构变形 促使膜融合。融合蛋白可搭起两个膜融合的桥，并带 来融合区域脂双分子层的暂时恢复。
• 膜联蛋白（annexin）（一种Ca2+活化后可与膜磷脂 结合的蛋白）是一类紧挨质膜的蛋白质，需要Ca2+， 与脂双分子层的磷脂结合，可通过交叉连接两个不同 膜的脂质分子。
19
20
（三）膜糖类
• 糖脂与糖蛋白的形式存在 • 细胞质膜总量的2%—10% • 结合糖：中性糖、氨基糖和唾液酸 • 生物功能：与细胞的抗原结构、受体、细
胞免疫反应、细胞识别、血型及细胞癌变 密切相关。
21
三、膜的结构
• 1953年，Daneilli——脂质双分子层组成生 物膜
• 1972年，Singer & Nicolson——流动镶嵌 模型
• 3. 少数的膜锚蛋白：与糖链共价结合，形成蛋白 质、糖、脂类的复合物
• 生物功能：细胞物质代谢，传递，运动，内外物 质转运，信息传递与接受等
18
膜内（内嵌）蛋白与脂 通过疏水作用维系在膜中
• 内嵌蛋白通常富含疏水氨基酸区域（可在 中间段，也可在氨基端或羧基端），有些 可有多个疏水序列，如-螺旋，可横贯整 个膜脂双分子层。
32
课后作业
• 1. 说明DNA、RNA在化学组成、分子结构和生物 功能方面的特点。
• 2. 说明DNA的双螺旋结构特征。 • 3. 什么是碱基互补原则？ • 4. 稳定双螺旋结构的化学键有哪些？ • 5. 阐述RNA的主要类型及其结构与生物功能。 • 6. 何谓增色效应？利用该性质有什么作用？ • 7. 什么是核酸的变性作用？任何用简单的方法来测
水量50％——90％ • 固形物中蛋白质60％脂类40％，少量糖
（糖蛋白、糖脂），金属离子 • 生物体中20——25％pro参与膜作用
16
（一）膜脂类
• 1. 甘油磷酸脂类，（二酯）占膜脂的55-75％： ＊磷脂酰胆碱（卵磷脂PC）、＊磷脂酰乙醇胺 （脑磷脂PE）、磷脂酰甘油（PG）、磷脂酰肌 醇（PI）、磷脂酰丝氨酸（PS ） 如：柑桔叶细胞膜中PC、PE占总甘油磷酸脂的 75％
• 核心：生物膜是一种流动的嵌有pro的脂质 双分子层结构
22
流动镶嵌模型（Fluid Mosaic Model）
生物膜中兼性的磷脂和固醇形成一个脂质双 分子层，非极性部分相对构成双分子层的核心， 极性的头部朝外；脂质双分子层结构中，球状蛋 白以非正规间隔埋于其中；另一些蛋白则伸出 （突出）膜的一面或另一面；还有一些蛋白跨越 整个膜。蛋白质在脂双分子层中的方向是不对称 的，表现为膜蛋白功能的不对称。脂质与蛋白质 之间构成一个流动的镶嵌结构。
定其变性？ • 8. 说明核酸变性与降解的区别。 • 9. 构成生物膜的脂类有哪些？它们的共同性质是什
么？ • 10. 何谓生物膜？在结构上有何特点？它说明了什
么样的实质？生物膜有何重要生理功能？
33
30
跨膜运输
所有生物细胞都要从环境获得原材料为其生 物合成和能量消耗，同时还需释放其代谢物到环 境中去。质膜可以识别并允许细胞所需物如糖、 氨基酸、无机离子等进入细胞，有时这些成分进 入细胞是逆浓度梯度的，即它们是被“泵”入细 胞的，同样一些分子是被“泵”出细胞的。很少 有例外小分子物质的跨膜是直接通过蛋白的，而 是通过跨膜的通道（channels）、载体(carriers) 或泵（pumps）。
• 脂类定义的特点就是水不溶性(water insoluble) （即脂溶性，fat-soluble）。
2
2. 分类
• 脂类
单纯脂肪：脂肪、油脂、蜡脂（甘油醇类与脂肪酸 构成）
磷脂
甘油磷脂 鞘氨醇磷脂
卵磷脂 脑磷脂
复合脂类： 糖脂
固醇类
衍生物：脂溶性维生素、激素、前列腺素、甾醇类
3
3. 脂类的功能
Lipid and Biological Membrane
1
脂类概述
1. 概念 • 脂类是脂肪和类脂的总称，它是有脂肪酸与醇
作用生成的酯及其衍生物，统称为脂质或脂类， 是动物和植物体的重要组成成分。
• 它们的化学组成、结构理化性质以及生物功能存 在着很大的差异，但它们都有一个共同的特性， 多数脂类都易溶于乙醚、氯仿、己烷、苯等有机 溶剂，而不溶于水。 即可用非极性有机溶剂从细 胞和组织中提取出来。
14
一、细胞中的膜系统
• 定义： • 细胞质膜及各种的内膜的统称生物膜，细
胞的多膜结构 • 电镜下表现大体相同的形态：三层结构，
厚度6——9nm • 双分子层生物膜 • 能量转换，信息传递，细胞分类，分泌，
代谢，癌变等
15
二、膜的化学组成
• 生物膜的组成 • 生物膜水含量小15％——20％，生物体含
10
11
三、固醇类
• 结构特点： • 极性头—OH • 非极性尾，固Fra Baidu bibliotek环戊烃类物质 • 细胞膜
-R
HO-
12
— —
复合脂类的共性
• 双亲媒性（两性分子） • 极性头基 • 疏水基
13
第二节 生物膜（了解掌握）
• 一、细胞中的膜系统 • 二、膜的化学组成 • 三、膜的结构 • 四、生物膜的功能
• 2. 鞘脂类：鞘磷脂（SM） • 3. 固醇类：胆固醇、豆固醇 • 特性：双亲媒性 • 作用（生物功能）：参与膜结构的构成，调节膜
功能
17
（二）膜蛋白
• 1. 外周蛋白：处于双分子层的表面，占20-30%， 亲水，自由游动（以极性基因的静电作用离子键， 氢键等结合）
• 2. 内嵌蛋白：处于双分子层的内部70-80%，疏水， “溶解”于半脂质双分子层中，通过膜蛋白上疏 水性AA或基于双分子层内部相连
• 贮藏物质/能量物质：脂肪是机体内代谢燃料的贮存形式， 它在体内氧化可释放大量能量以供机体利用。
• 防震、防机械损伤、防热量散发 • 提供给机体必需脂成分 （1）必需脂肪酸
亚油酸 18碳脂肪酸，含两个不饱和键； 亚麻酸 18碳脂肪酸，含三个不饱和键； 花生四烯酸 20碳脂肪酸，含四个不饱和键； （2）生物活性物质
31
第四章 脂类与生物膜 小结
• 1、脂类是构成细胞表面的重要组分； • 2、构成生物膜的脂类包括（甘油磷酸脂类、鞘脂
类、固醇类），其共同特点是必须具备“双亲媒 性”； • 3、细胞中的膜系统通称生物膜； • 4、生物膜的模型——流动镶嵌模型，其突出了膜 的流动性和膜蛋白分布的不对称性； • 5、生物膜具备重要生物功能（物质传送、保护作 用、信息传递、细胞识别、生物能的转换）。
不饱合程度越大，流动性越大 左右摇摆，旋转，侧向运动等 2. 膜蛋白的相对运动性 3. 甾醇运动
不对称性：膜蛋白分布的不对称性
26
膜脂在不断地流动
• 虽然脂双层结构的本身是稳定的，但单个的磷 脂和固醇可在脂质平面内有很大的运动自由， 它们的横向运动很快，几秒之内单个脂分子就 可环绕红细胞的一周。双分子的内部也是流动 的，脂肪酸的碳氢链可通过碳碳旋转而不断地 运动。另外一种运动就是跨双分子层运动，即 flip-flop。
• 2. 支持与保护作用
• 3. 信息传递与接受作用专一的受体与激素等信号分子结合
• 4. 细胞的识别作用 免疫细胞，生殖细胞
• 5. 能量的转换：
生物氧化（即呼吸） 将化学能→ATP高能磷酸化学能
视觉
将光能→电能
光合作用
将光能→化学能
肌肉收缩
将化学能→机械能
神经传导
将化学能→电能
29
膜融合事件
• 两个膜融合需要：相互识别；相互表面靠近并相对 （排除水分子）；双层结构部分破坏；两个双分子层 融合为一个连续的脂双分子层。受体调节的内吞或控 制的分泌还需要融合发生在合适的时间或者是对特异 信号的反应。
23
24
流动镶嵌模型的要点
– 连续主体是极性的脂类双分子层，常温 下具流动性。
– 内嵌蛋白位于双分子层的疏水部分中， 外周蛋白漂浮于双分子层表面。
– 脂质双分子层间，蛋白质与脂质间没有 共价结合，分别可移动 。
25
生物膜显著的特性
• 膜组分的流动性 • 膜结构的不对称性 流动性：1. 膜脂（磷脂分子）脂肪酸的C数越多，
激素、胆固醇、维生素等。
4
三酰甘油（脂肪）
• 一分子甘油和三分子脂肪酸结合而成的酯 • 单纯甘油酯、混合甘油酯 • 饱和脂肪酸、不饱和脂肪酸
5
第一节 复合脂类
• 一、甘油磷酸酯类 • 二、鞘脂类 • 三、固醇类
6
二、鞘脂类
• 植物和动物细胞膜的重要组分，特别是神 经组织和脑
• 结构特点：不含有甘油，也具有一个极性 头和两个非极性尾。
• 一分子脂肪酸，一分子鞘氨醇或其衍生物， 一分子极性头基。
9
种类（极性头基）
• 鞘磷脂类：分子简单，含量丰富，极性头为磷酰胆 碱或磷酰乙醇胺
• 脑甘脂类（糖鞘脂类）：极性头不带电，糖单（D葡萄糖、D-半乳糖、N-乙酰基-D-半乳糖胺），大 部分存在于细胞膜的外层。
• 神经节苷脂类：极性头由几个糖基构成的庞大结构， 细胞膜表面特异性的受体的重要组分。和专一性相 关，和组织免疫极细胞识别相关。
• 膜流动的程度受脂的组成及温度的影响，低温 下的运动相对较少，脂双分子层几乎呈晶态 （类晶体、半晶体）排列；温度升到一定高度 时，运动增加，膜由晶态向液态转变。
27
温度引起侧 链热运动
脂双层平面 的扩散
跨膜扩散： “翻跟头”
膜 脂 的 运 动
28
四、生物膜的功能
• 1. 物质传送作用，细胞内外，膜蛋白或专一性的通道蛋白
• 融合蛋白（嵌入蛋白）（fusion protein）参与以上融 合事件，引起特异识别和短暂、局部脂双层结构变形 促使膜融合。融合蛋白可搭起两个膜融合的桥，并带 来融合区域脂双分子层的暂时恢复。
• 膜联蛋白（annexin）（一种Ca2+活化后可与膜磷脂 结合的蛋白）是一类紧挨质膜的蛋白质，需要Ca2+， 与脂双分子层的磷脂结合，可通过交叉连接两个不同 膜的脂质分子。
19
20
（三）膜糖类
• 糖脂与糖蛋白的形式存在 • 细胞质膜总量的2%—10% • 结合糖：中性糖、氨基糖和唾液酸 • 生物功能：与细胞的抗原结构、受体、细
胞免疫反应、细胞识别、血型及细胞癌变 密切相关。
21
三、膜的结构
• 1953年，Daneilli——脂质双分子层组成生 物膜
• 1972年，Singer & Nicolson——流动镶嵌 模型
• 3. 少数的膜锚蛋白：与糖链共价结合，形成蛋白 质、糖、脂类的复合物
• 生物功能：细胞物质代谢，传递，运动，内外物 质转运，信息传递与接受等
18
膜内（内嵌）蛋白与脂 通过疏水作用维系在膜中
• 内嵌蛋白通常富含疏水氨基酸区域（可在 中间段，也可在氨基端或羧基端），有些 可有多个疏水序列，如-螺旋，可横贯整 个膜脂双分子层。
32
课后作业
• 1. 说明DNA、RNA在化学组成、分子结构和生物 功能方面的特点。
• 2. 说明DNA的双螺旋结构特征。 • 3. 什么是碱基互补原则？ • 4. 稳定双螺旋结构的化学键有哪些？ • 5. 阐述RNA的主要类型及其结构与生物功能。 • 6. 何谓增色效应？利用该性质有什么作用？ • 7. 什么是核酸的变性作用？任何用简单的方法来测
水量50％——90％ • 固形物中蛋白质60％脂类40％，少量糖
（糖蛋白、糖脂），金属离子 • 生物体中20——25％pro参与膜作用
16
（一）膜脂类
• 1. 甘油磷酸脂类，（二酯）占膜脂的55-75％： ＊磷脂酰胆碱（卵磷脂PC）、＊磷脂酰乙醇胺 （脑磷脂PE）、磷脂酰甘油（PG）、磷脂酰肌 醇（PI）、磷脂酰丝氨酸（PS ） 如：柑桔叶细胞膜中PC、PE占总甘油磷酸脂的 75％
• 核心：生物膜是一种流动的嵌有pro的脂质 双分子层结构
22
流动镶嵌模型（Fluid Mosaic Model）
生物膜中兼性的磷脂和固醇形成一个脂质双 分子层，非极性部分相对构成双分子层的核心， 极性的头部朝外；脂质双分子层结构中，球状蛋 白以非正规间隔埋于其中；另一些蛋白则伸出 （突出）膜的一面或另一面；还有一些蛋白跨越 整个膜。蛋白质在脂双分子层中的方向是不对称 的，表现为膜蛋白功能的不对称。脂质与蛋白质 之间构成一个流动的镶嵌结构。
定其变性？ • 8. 说明核酸变性与降解的区别。 • 9. 构成生物膜的脂类有哪些？它们的共同性质是什
么？ • 10. 何谓生物膜？在结构上有何特点？它说明了什
么样的实质？生物膜有何重要生理功能？
33
30
跨膜运输
所有生物细胞都要从环境获得原材料为其生 物合成和能量消耗，同时还需释放其代谢物到环 境中去。质膜可以识别并允许细胞所需物如糖、 氨基酸、无机离子等进入细胞，有时这些成分进 入细胞是逆浓度梯度的，即它们是被“泵”入细 胞的，同样一些分子是被“泵”出细胞的。很少 有例外小分子物质的跨膜是直接通过蛋白的，而 是通过跨膜的通道（channels）、载体(carriers) 或泵（pumps）。
• 脂类定义的特点就是水不溶性(water insoluble) （即脂溶性，fat-soluble）。
2
2. 分类
• 脂类
单纯脂肪：脂肪、油脂、蜡脂（甘油醇类与脂肪酸 构成）
磷脂
甘油磷脂 鞘氨醇磷脂
卵磷脂 脑磷脂
复合脂类： 糖脂
固醇类
衍生物：脂溶性维生素、激素、前列腺素、甾醇类
3
3. 脂类的功能