生物化學第二章生物膜

生物化學第二章生物膜第1頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)、生物體內(nèi)的脂類第2頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月

脂類（lipid）

是生物體內(nèi)一大類不溶于水而易溶于非極性有機溶劑(脂溶性溶劑，如乙醚、氯仿、苯等)的有機化合物，是油脂和類脂的總稱。一.脂質(zhì)的概念第3頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月第4頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月(1)是生物細胞能量的儲存物質(zhì)。在高等動物體中，甘油三酯主要積累在皮下組織、腸間膜內(nèi)等，動物的血液、淋巴液、肝臟、骨髓等中也都儲藏一定量的脂肪。植物的甘油三酯多存在于種子和果實中，一些油料作物種子的含油量高達3050%。甘油脂通過氧化可以供給人類及動植物生命過程所需的熱能。1g甘油脂在體內(nèi)氧化可產(chǎn)生39kJ的熱量，比碳水化合物和蛋白質(zhì)在同樣條件下的熱量約高一倍；脂質(zhì)的生物學功能第5頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)是生物細胞的結構物質(zhì)。其中的磷脂是構成細胞生物膜（Biomembrane）的重要結構物質(zhì)?，F(xiàn)代研究表明，細胞質(zhì)膜（plasmamembrane）是細胞的界膜，控制著細胞內(nèi)外所有物質(zhì)的出入。同時，細胞質(zhì)膜上各種脂、蛋白質(zhì)、糖等表面復合物質(zhì)的存在與細胞的識別、信號轉(zhuǎn)導、種質(zhì)特異性和組織免疫等有密切關系。因此，生物膜對細胞的生命活動具有特別重要的作用；二.脂質(zhì)的生物學功能第6頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月AtopologicalmodeloftheA.thaliana

monosaccharidetransporter第7頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月(3)許多脂類物質(zhì)行使著各種重要特殊的生理功能。這些物質(zhì)包括某些維生素和激素等。例如，萜類化合物中包含著維生素A、維生素D、維生素E和維生素K，它們是調(diào)節(jié)生理代謝重要的活性物質(zhì)。還有定位在質(zhì)膜上磷脂化合物，如磷脂酰肌醇、N-磷脂酰乙醇胺等是調(diào)節(jié)細胞生長發(fā)育、抗逆境反應的脂質(zhì)信號分子。

二.脂質(zhì)的生物學功能第8頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月1.三酰甘油（甘油三酯）1.1結構（一）單純脂（簡單脂）脂肪酸和醇類所形成的酯，其中典型的為甘油三酯。分脂、油及蠟3小類。三.脂的化學結構和功能第9頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月1.2種類

單純甘油酯——R相同（甘油三單脂）混合甘油酯——R不同（甘油三雜脂）1.3油脂的分子組成特點及營養(yǎng)價值植物油：不飽和脂肪酸含量高于70%

動物脂：不飽和脂肪酸含量低三.脂的化學結構和功能第10頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月脂肪酸飽和脂肪酸：軟脂酸（16C）、硬脂酸（18C）。不飽和脂肪酸含1個雙鍵（油酸）含2個雙鍵（亞油酸）含3個雙鍵（亞麻酸）含4個雙鍵（花生四烯酸）自然界存在的脂酸皆為含雙數(shù)碳的脂酸，已知者有C4～C28的各種脂酸，分飽和脂酸、不飽和脂酸、羥酸和環(huán)酸四類，飽和與不飽和脂酸為主體，羥酸和環(huán)酸僅存在于個別動植物體中。不飽和脂酸皆為C18到C22的脂酸1.4脂肪酸（1）分類三.脂的化學結構和功能第11頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月第12頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月2.天然脂肪酸的特點：（1）多為偶數(shù)碳原子；奶油中脂肪酸種類多且低碳脂肪酸多（半固態(tài)）陸地動、植物脂肪較多16、18碳水產(chǎn)動物中不飽和脂肪酸占絕大多數(shù)，其中淡水18碳多，海水20、22多。（2）高等動植物不飽和脂肪酸一般都是順式結構cis；（3）雙鍵一般在9-10，12-13，15-16。三.脂的化學結構和功能第13頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月第14頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月第15頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月

簡寫法：（1）寫出碳原子數(shù)目（2）寫出雙鍵數(shù)目（3）表明雙鍵位置例如：軟脂酸16：0；硬脂酸18：0；油酸18：1（9）或者18：1△9；花生四烯酸20：4（5，8，11，14.3.脂肪酸的表示方法三.脂的化學結構和功能第16頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月2.蠟

蠟是高級脂酸與高級一元醇所生成的酯。不溶于水，熔點較脂肪高，一般為固體，不易水解。

在動物體內(nèi)多存在于分泌物中，主要起保護作用。蜂巢、昆蟲卵殼、羊毛、鯨油皆含有蠟。我國出產(chǎn)的蠟主要為蜂蠟、蟲蠟和羊毛蠟，是經(jīng)濟價值較高的農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品.三.脂的化學結構和功能第17頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）復合脂（復脂）除醇類、脂肪酸外還含有其它物質(zhì)，如磷酸、含氮化合物、糖基及其衍生物、鞘氨醇及其衍生物等。磷脂糖脂甘油磷脂鞘磷脂三.脂的化學結構和功能第18頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月

磷酸甘油酯，又稱甘油磷脂，是最具有代表性的復合脂，廣泛存在于動物、植物和微生物。磷脂甘油脂是細胞膜結構重要的組分之一，在動物的腦、心、腎、肝、骨髓、卵以及植物的種子和果實中含量較為豐富。1.磷酸甘油脂Glycerophospholipids三.脂的化學結構和功能第19頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月主要是磷酸甘油二脂。甘油中第1，2位碳原子與脂肪酸酯基（主要是含16碳的軟脂酸和18碳的油酸）相連，第3位碳原子則與磷酸酯基相連。不同的磷脂，其磷酸酯基組成也不相同。1.磷酸甘油脂Glycerophospholipids三.脂的化學結構和功能第20頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月磷脂的結構類型第21頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月磷脂的特點磷脂分子中含有親水性的磷酸酯基和親脂性的脂肪酸鏈，是優(yōu)良的兩親性分子。磷脂分子在水溶液中，由于水分子的作用，能夠形成雙層脂膜結構或微團結構。磷酸甘油二脂在水溶液中主要是形成雙層脂膜。脂肪酸碳鏈一般為偶數(shù)，包括飽和和不飽和脂肪酸。三.脂的化學結構和功能第22頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月生物化學

主講

吳石金生物與環(huán)境工程學院2003/2004學年第1學期磷脂的兩親性結構親水性的磷酸酯基和親脂的脂肪酸鏈，是優(yōu)良的兩親性分子第23頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月第24頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月2.鞘磷脂（sphingomyelin)非甘油磷脂，含有磷酸、膽堿、神經(jīng)鞘氨醇、二氫神經(jīng)鞘氨醇及脂肪酸。鞘氨醇是鞘磷脂的主鏈骨架，是含有2個羥基的18碳胺類。三.脂的化學結構和功能鞘氨醇植物鞘氨醇神經(jīng)酰胺第25頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月神經(jīng)酰胺膽堿鞘磷脂葡萄糖苷神經(jīng)酰胺乳糖苷神經(jīng)酰胺神經(jīng)節(jié)苷脂第26頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月3.糖脂Glycosphingolipids糖脂也是構成雙層脂膜的結構物質(zhì)。通過其半縮醛羥基以糖苷鍵與脂質(zhì)連接起來的化合物。糖脂主要分布在細胞膜外側(cè)的單分子層中。動物細胞膜所含的糖脂主要是腦苷脂。結構為：半乳糖三.脂的化學結構和功能第27頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月1.萜類（terpene)由二個以上異戊二烯構成的化合物。如胡蘿卜素、葉綠醇。（三）衍生脂質(zhì)為一類不含有脂肪酸、非皂化的脂，包括萜類、前列腺素類和甾類化合物等。三.脂的化學結構和功能第28頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月萜類異戊二烯三.脂的化學結構和功能第29頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月2.類固醇（steroid)含有環(huán)戊烷多氫菲母核的一類醇、酸及其衍生物。三.脂的化學結構和功能第30頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月2.類固醇（steroid)包括：固醇：環(huán)戊烷多氫菲的衍生物。如膽固醇(動物固醇)和麥角固醇(植物固醇)。為激素和維生素D的前體物。類固醇：氧化程度較高的固醇。如膽酸、甾類激素（如一些性激素和皮質(zhì)激素）、蛻皮激素等。三.脂的化學結構和功能第31頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月2.類固醇（steroid)——膽固醇膽固醇是一種類脂化合物,在生物膜中含量較多。膽固醇以中性脂的形式分布在雙層脂膜內(nèi)，對生物膜中脂類的物理狀態(tài)有一定的調(diào)節(jié)作用，有利于保持膜的流動性和降低相變溫度。三.脂的化學結構和功能第32頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月2.類固醇（steroid)——麥角固醇ergosterol三.脂的化學結構和功能第33頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)、生物膜第34頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月

所有的細胞都以一層薄膜將它的內(nèi)含物與外界環(huán)境分開。另外，大多數(shù)細胞中還含有許多內(nèi)膜系統(tǒng)，組成具有各種特定功能的亞細胞結構和細胞器。例如，線粒體、細胞核、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、溶酶體和葉綠體等。細胞膜以及各種細胞器的外膜通稱為生物膜。第35頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1生物膜的組成和結構

——生物膜組成第36頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）脂質(zhì)Lipid構成生物膜的主要物質(zhì)第37頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）膜蛋白質(zhì)第38頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月第39頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月內(nèi)在蛋白

integralprotein內(nèi)在蛋白約占膜蛋白的70-80%，蛋白部分或全部嵌在雙層脂膜的疏水層中。這類蛋白的特征是不溶于水，主要靠疏水鍵與膜脂相結合，而且不容易從膜中分離出來。內(nèi)在蛋白與雙層脂膜疏水區(qū)接觸部分，由于沒有水分子的影響，多肽鏈內(nèi)形成氫鍵趨向大大增加，因此，它們主要以-螺旋和-折疊形式存在，其中又以-螺旋更普遍。第40頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月第41頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月第42頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月第43頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）糖類

生物膜中含有一定的寡糖類物質(zhì)。它們大多與膜蛋白結合，少數(shù)與膜脂結合。糖類在膜上的分布是不對稱的，全部都處于細胞膜的外側(cè)。生物膜中組成寡糖的單糖主要有半乳糖、半乳糖胺、甘露糖、葡萄糖和葡萄糖胺等。生物膜中的糖類化合物在信息傳遞和相互識別方面具有重要作用。第44頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月生物膜是以磷脂、膽固醇和糖脂為主構成的雙層脂膜2.1生物膜的組成和結構

——生物膜結構第45頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月雙層脂分子構成（E.Gorter,F.Grendel,1925)三明治式結構模型(H.Davson,J.F.Danielli,1935)單位膜模型(J.D.Robertson,1959)流動鑲嵌模型(S.J.Singer,G.Nicolson,1972)膜的結構第46頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月生物膜的“流動鑲嵌模型”主要特點有序性流動性不對稱性生物膜的結構是與其功能相一致的。第47頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月第48頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月第49頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月第50頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月生物膜具有流動性第51頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月2.2生物膜的功能

生物膜具有保護、轉(zhuǎn)運、能量轉(zhuǎn)換、信息傳遞、運動和免疫等生物功能。第52頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月

1．保護功能在細胞或細胞器中，生物膜第一個重要作用是將其內(nèi)含物質(zhì)與外界環(huán)境分隔開來，使之成為具有特殊功能的獨立個體。生物膜能夠保護細胞或細胞器不受或少受外界環(huán)境因素改變的影響，保持它們原有的形狀和完整結構。第53頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月2．轉(zhuǎn)運功能細胞或細胞器需要經(jīng)常與外界進行物質(zhì)交換以維持其正常的功能。細胞或細胞器通過生物膜，從膜外選擇性地吸收所需要的養(yǎng)料，同時也要排出不需要的物質(zhì)。在各種物質(zhì)跨膜轉(zhuǎn)運過程中，細胞膜起著重要的調(diào)控作用。第54頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）被動轉(zhuǎn)運(簡單擴散)

物質(zhì)從高濃度的一側(cè)，通過膜轉(zhuǎn)運到低濃度的另一側(cè)，即沿著濃度梯度（膜兩邊的濃度差）的方向跨膜轉(zhuǎn)運的過程。這類轉(zhuǎn)運是通過被轉(zhuǎn)運物質(zhì)本身的擴散作用進行的，是一個不需要外加能量的自發(fā)過程。許多物質(zhì)的被動轉(zhuǎn)運過程需要特殊的蛋白載體幫助。第55頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月轉(zhuǎn)運通道第56頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)協(xié)助擴散

也稱促進擴散（facilitateddiffusion）,指小分子物質(zhì)在特異的膜蛋白協(xié)助下沿濃度梯度(或電化學梯度)減小的方向的跨膜轉(zhuǎn)運。特點：⑴比自由擴散轉(zhuǎn)運速率高；⑵運輸速率同物質(zhì)濃度成非線性關系，存在最大運轉(zhuǎn)速率；⑶特異性；⑷細胞膜上存在膜轉(zhuǎn)運蛋白，飽和性。膜轉(zhuǎn)運蛋白：載體蛋白（或離子載體）和通道蛋白兩種類型。第57頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）主動轉(zhuǎn)運

主動轉(zhuǎn)運是在外加能量驅(qū)動下進行的物質(zhì)跨膜轉(zhuǎn)運過程。主動轉(zhuǎn)運的物質(zhì)，可以是離子、小分子化合物，也可以是復雜的大分子物質(zhì)，如某些蛋白或酶等。這一過程一般都與ATP的釋能反應相偶聯(lián)。第58頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月主動轉(zhuǎn)運的特點

膜的專一性：膜對于主動轉(zhuǎn)運的物質(zhì)有專一性這是由于物質(zhì)的主動轉(zhuǎn)運需要載體蛋白的參與。載體蛋白具有專一性，一種載體蛋白一般只能轉(zhuǎn)運一種或一類物質(zhì)。②方向性：物質(zhì)可以逆濃度梯度或電化學梯度進行轉(zhuǎn)運。如細胞為了保持膜內(nèi)、外的K+和Na+離子的濃度梯度以維持正常的生理活動需要，細胞通過主動轉(zhuǎn)運方式，向內(nèi)泵入K+，而向外泵出Na+。③主動轉(zhuǎn)運過程可以被某些抑制劑抑制。④主動轉(zhuǎn)運所需的能量一般由ATP提供。第59頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月(4)膜泡運輸

真核細胞通過胞吞作用（endocytosis）和胞吐作用（exocytosis）完成大分子與顆粒性