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
3、固醇（sterol）
也称甾类·（steroid），以环戊烷 多氢菲（3个六元环和1个五元环) 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
膜整合蛋白（通过非极性氨基酸残基侧链以
疏水力与膜脂的疏水部分牢固结合）
外周蛋白（通过极性氨基酸残基侧链以离子键、
氢键等次级键与膜脂的极性头部或膜整合蛋白相 结合）
改变PH或者离子强度可以 除去
脂锚定的膜蛋白（通过脂类以共价键结
合在膜上）
膜整合蛋白
脂锚定的膜蛋白
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
第二节 生物膜的结构
一、生物膜结构的主要特征
3、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
空间隔离效应 物质运输 能量转换 信号转导 识别功能
一、空间隔离效应
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。
1、脂肪酸（fatty acid）
脂肪酸（fatty acid）：生物体内大多以结合形 式存在，常见的为10－26偶数C原子。
硬脂酸（18:0）软脂酸（16:0）油酸18:1Δ9c)
亚油酸（18:2Δ9c,12c) α-亚麻酸（18:3Δ9c,12c,15c)
花生四烯酸（20:4Δ5c,8c,11c,14c)
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 分 子 物 质 的 运 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
线粒体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ATP、为生 命代谢提供能量。
1、单位膜模型 （1964, Robertson） 2、流动镶嵌模型 （1972，Singer，Nicolson） 3、板块镶嵌模型 (1977, Jain, White)
1、单位膜模型
2、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。
1970年， Frye和Edidin 人、鼠细胞融 合实验证实膜 蛋白的流动性
3、膜组分的不对称分布
膜蛋白、糖类的不对称分布
Hale Waihona Puke 膜脂的不对称分布（以红细胞为例）
小结：生物膜结构的主要特征
1、脂双层是生物膜的基本骨架 2、膜脂、膜蛋白、糖类在膜两侧不对称分布 3、膜脂、膜蛋白具有流动性
二、生物膜的结构模型
反式脂肪酸
2、简单脂类
三酰甘油 （甘油三酯）
3分子脂肪酸和 1分子甘油形成的 化合物。
Polar Bears Use Triacylglycerols to Survive Long Periods of Fasting
3、复合脂质
磷脂 糖脂
生物膜的主要成分
4 非皂华脂质： 固醇类、萜类化合物
50%--75%
脂类
25%--50%
碳水化合物 1%--10%
水分和少量金属离子
生物膜的化学组成与功能的关系
膜
蛋白质%
▲ 髓鞘
18
人红细胞质膜 49
大鼠肝细胞
46
内质网系统
67
线粒体外膜
52
▲ 线粒体内膜
76
叶绿体片层膜 70
革兰氏阳性细菌 75
脂质% 79 43 54 33 48 24 30 25
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。
细胞内膜系统的选择通透性使各代谢 途径分隔而不分离。
二、物质运输
1、小分子物质的运输
Passive transport (被动运输) Active transport（主动运输）
2、大分子物质的运输
Endocytosis（内吞，胞吞） Exocytosis（外排，胞吐）
1、被动运输包括简单扩散和协助扩散
简单扩散（Simple diffusion）
疏水性小分子（O2、N2、 苯） 不带电荷的小的极性分子（H2O、CO2、
甘油） 通过膜脂瞬间通道(直径0.8nm)进行
协助扩散 Facilitated diffusion
通过通道蛋白 或载体把物质 向低浓度转运
二、 生物膜的膜脂
磷脂：甘油磷酯 鞘磷脂
糖脂：半乳糖甘油二酯（植物） 脑苷酯（动物）
固醇：胆固醇（动物） 豆固醇、谷固醇（植物） 麦角固醇（真菌）
1、磷脂
磷酸甘油二酯
、
鞘氨醇（含有不饱和长烃链的氨基醇）
鞘 氨 醇 磷 脂
2、糖脂（两亲媒性分子）
细菌和植物糖脂多为甘油衍生物
单糖或多糖 （极性头部）