生物化学第2章细胞和生物膜PPT课件
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第二章 细胞和生物膜
2.1 细胞是生物体的基本结构单元
生命体是多层次、非线性、多侧面的复杂 结构体系，而细胞是生命体的结构与生命活动 的基本单位，有了细胞才有完整的生命活动。
细胞具有独立的、有序的自控代谢体系。Biblioteka Baidu
细胞是代谢与功能的基本单位。
细胞是有机体生长与发育的基础。
细胞是遗传的基本单位，细胞具有遗传的 全能性。
1
2.1.1 细胞的分类和结构
A.原核细胞(蓝藻)；
B.真核细胞(小球藻)
1.多角体； 2.藻青素颗粒； 3.光合膜； 4.核质； 5.内质网； 6.高尔基体；
7.线粒体； 8.叶绿体； 9.细胞核； 10.质体的膜； 11.核膜
2
3
2.1.2 细胞是生物分子发生化学变化的场所
细胞膜：是系统的边界。保护细胞，化学反应的 场所，信息交换媒介。
13
②胆固醇
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。
14
③糖脂
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。
CH2OCO1R
OH
O CHOCO2R
CH2CHC2HO P OCH2
二磷脂酰甘油
OH
H
OH
OH OH H H
HH HO OH
H
磷脂酰肌醇
10
卵磷脂的结构
11
脂肪酸
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。
细胞器：是分布于细胞质内、具有一定形态、在 细胞生理活动中起重要作用的结构。进行系统内的分 工合作。
细胞核：是系统的控制中心。
细胞质：是由细胞质基质、内膜系统、细胞骨架 和包涵物构成的非常复杂的生物胶体。细胞质是进行 新陈代谢的主要场所，绝大多数的化学反应都在细胞 质中进行。同时它对细胞核也有调控作用。
脂质（磷脂、胆固醇和糖脂）和糖类组成。
6
⑴脂质： 生物膜的基本骨架是以磷脂（主要成分）、
胆固醇和糖脂为主构成的双层脂膜。
7
①磷脂 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。
结构为：
C H 2O H
OH
OO
OH
O NH C R R:脂肪酸 CH2 CH CH CH=CH (CH2)12 CH3
OH
神经鞘氨醇
OH
半乳糖
15
脑苷脂的分子结构
16
鞘氨醇磷脂的结构
17
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。
27
⑴被动转运
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。
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。
18
⑵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。
19
外周蛋白 这类蛋白约占膜蛋白的20－30%，分布于双
必需脂肪酸：维持生长所需的，体内又不能 合成的脂肪酸。
12
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。
26
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。
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。
21
内在蛋白
22
⑶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。
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。
20
内在蛋白 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
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。
23
膜 蛋 白 中 的 糖 类
24
2.2.2 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。
25
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。
4
2.2 生物膜 所有的细胞都以一层薄膜将它的内含物与 外界环境分开。 另外，大多数细胞中还含有许多内膜系统， 组成具有各种特定功能的亚细胞结构和细胞器。 例如，线粒体、细胞核、内质网、溶酶体 和叶绿体等。细胞膜以及各种细胞器的外膜通 称为生物膜。
5
2.2.1 生物膜的组成和结构 1.生物膜的组成：主要由蛋白质（包括酶）、
8
磷酸酯基
极性端
甘油链
非极性端
脂肪酸酯基
9
甘油磷脂的结构类型
X-OH 水
胆碱 乙醇胺 丝氨酸
甘油
磷脂酰甘油
肌醇
X取代基
甘油磷脂的名称
－H
磷脂酸
－CH2CH2N+(CH3)3
磷脂酰胆碱(卵磷脂)
－CH2CH2NH3+
磷脂酰乙醇胺
－CH2CHNH2COOH
磷脂酰丝氨酸
－CH2CHOHCH2OH
磷脂酰甘油
2.1 细胞是生物体的基本结构单元
生命体是多层次、非线性、多侧面的复杂 结构体系，而细胞是生命体的结构与生命活动 的基本单位，有了细胞才有完整的生命活动。
细胞具有独立的、有序的自控代谢体系。Biblioteka Baidu
细胞是代谢与功能的基本单位。
细胞是有机体生长与发育的基础。
细胞是遗传的基本单位，细胞具有遗传的 全能性。
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2.1.1 细胞的分类和结构
A.原核细胞(蓝藻)；
B.真核细胞(小球藻)
1.多角体； 2.藻青素颗粒； 3.光合膜； 4.核质； 5.内质网； 6.高尔基体；
7.线粒体； 8.叶绿体； 9.细胞核； 10.质体的膜； 11.核膜
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2.1.2 细胞是生物分子发生化学变化的场所
细胞膜：是系统的边界。保护细胞，化学反应的 场所，信息交换媒介。
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②胆固醇
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。
14
③糖脂
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。
CH2OCO1R
OH
O CHOCO2R
CH2CHC2HO P OCH2
二磷脂酰甘油
OH
H
OH
OH OH H H
HH HO OH
H
磷脂酰肌醇
10
卵磷脂的结构
11
脂肪酸
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。
细胞器：是分布于细胞质内、具有一定形态、在 细胞生理活动中起重要作用的结构。进行系统内的分 工合作。
细胞核：是系统的控制中心。
细胞质：是由细胞质基质、内膜系统、细胞骨架 和包涵物构成的非常复杂的生物胶体。细胞质是进行 新陈代谢的主要场所，绝大多数的化学反应都在细胞 质中进行。同时它对细胞核也有调控作用。
脂质（磷脂、胆固醇和糖脂）和糖类组成。
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⑴脂质： 生物膜的基本骨架是以磷脂（主要成分）、
胆固醇和糖脂为主构成的双层脂膜。
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①磷脂 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。
结构为：
C H 2O H
OH
OO
OH
O NH C R R:脂肪酸 CH2 CH CH CH=CH (CH2)12 CH3
OH
神经鞘氨醇
OH
半乳糖
15
脑苷脂的分子结构
16
鞘氨醇磷脂的结构
17
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。
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⑴被动转运
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。
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。
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⑵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。
19
外周蛋白 这类蛋白约占膜蛋白的20－30%，分布于双
必需脂肪酸：维持生长所需的，体内又不能 合成的脂肪酸。
12
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。
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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。
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。
21
内在蛋白
22
⑶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。
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。
20
内在蛋白 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
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。
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膜 蛋 白 中 的 糖 类
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2.2.2 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。
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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。
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2.2 生物膜 所有的细胞都以一层薄膜将它的内含物与 外界环境分开。 另外，大多数细胞中还含有许多内膜系统， 组成具有各种特定功能的亚细胞结构和细胞器。 例如，线粒体、细胞核、内质网、溶酶体 和叶绿体等。细胞膜以及各种细胞器的外膜通 称为生物膜。
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2.2.1 生物膜的组成和结构 1.生物膜的组成：主要由蛋白质（包括酶）、
8
磷酸酯基
极性端
甘油链
非极性端
脂肪酸酯基
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甘油磷脂的结构类型
X-OH 水
胆碱 乙醇胺 丝氨酸
甘油
磷脂酰甘油
肌醇
X取代基
甘油磷脂的名称
－H
磷脂酸
－CH2CH2N+(CH3)3
磷脂酰胆碱(卵磷脂)
－CH2CH2NH3+
磷脂酰乙醇胺
－CH2CHNH2COOH
磷脂酰丝氨酸
－CH2CHOHCH2OH
磷脂酰甘油