生物化学-04生物膜解读.ppt

College of Chemistry Materials Science 第4章 生物膜 第四章 生 物 膜 细胞的分类 原核细胞 真核细胞 区别：原核细胞细胞质结构简单，只有原始核，无功能性细胞器；真核细胞的细胞质结构复杂，含有多种具有不同生物功能的细胞器。 细胞膜：细胞膜又称质膜或原生质膜，是分隔细胞质与外界环境的膜系统，也是与许多能量转化和细胞内通讯有关的重要部位，一切细胞都有细胞膜，是活细胞的重要组成部分。 细胞膜的主要组分为脂质（包括磷脂和胆固醇）、蛋白质（包括酶）和糖类 一、膜脂 1. 磷脂 X = 胆碱、水、乙醇胺、丝氨酸、甘油、 肌醇、磷脂酰甘油等 。p. 137 第一节 生物膜的化学组成 （1）磷脂的种类 ① 甘油醇磷脂 ② 神经醇（鞘氨醇）磷脂 由鞘氨醇、脂酸、磷酸及胆碱组成 脂酰基 X = 胆碱 （2） 磷脂的双亲媒性 极性端（头） 非极性端（尾） 极性端 （磷酰胆碱） 非极性端 （脂肪酸链） 磷脂的双亲媒性使其在水中易形成双分子层（细胞生物膜的基本结构） 2. 糖脂 （1）糖脂的种类 ① 神经酰胺糖脂 脑苷脂： 酯酰基 神经节糖脂：由鞘氨醇、脂酸、半乳糖、葡萄糖和唾液酸组成。 ——分布于细胞膜外侧的单分子层中 半乳糖 ② 甘油醇糖脂：是由二酰甘油与己糖（半乳糖或甘露糖）或脱氧葡萄糖结合而成的化合物。 糖脂的功能：糖脂同磷脂都是构成细胞膜脂质双层的组分，而且与生物膜的功用密切相关。并且某些糖脂特别是神经节苷脂，具有受体功能。 受体：指任何能够同激素、神经递质、药物或细胞内的信号分子结合并能引起细胞功能变化的生物大分子。 3. 固醇 环戊烷多氢菲的衍生物 3?-羟基-胆甾-5-烯 （胆固醇） 以中性脂形式分布于双层脂膜内，有利于保持膜的流动性和通透性。 胆固醇在磷脂中的插入方式 二、膜蛋白 膜蛋白在生物膜中是物质运输的载体；在能量转换中起到传递电子和质子的作用；在信息传递中作为受体接收信息。 三、糖类 生物膜中的糖类大多与膜蛋白结合，以糖蛋白的形式存在。质膜中的糖蛋白以及糖脂分布于细胞外表面，是细胞相互识别和收集信息的依据（受体）。 第二节 生物膜的结构 一、脂质双分子层是生物膜的基本结构 细胞膜具有脂质双层结构：即由脂质分子排列成约5nm厚的双层薄膜，在脂质双层内外镶嵌蛋白质分子，糖蛋白和糖脂的糖基支链一般伸出脂质双层的外表面。疏水的膜蛋白嵌入不连续的脂质双层中。 二、膜蛋白在脂质双分子层中的分布 根据膜蛋白在膜中的定位和与膜脂的相互作用方式，将膜蛋白分为外周蛋白和内在蛋白两类。 约占膜蛋白的20%-30%，以弱键疏松地与脂质双层内表面结合，易溶于水，易从膜上分离出来。 1. 外周蛋白 2. 内在蛋白 约占膜蛋白的70%-80%，以疏水作用通过插入或横跨的方式同膜脂双层紧密结合，不溶于水，不容易从膜上分离出来，是膜的功能蛋白。 脂质双层流体镶嵌模型： 膜蛋白分布不对称 脂质双层 镶嵌蛋白 跨膜蛋白 膜表面蛋白 三、生物膜的流动性 1. 膜脂的流动性 ●膜脂的运动性：旋转、摆动、侧向扩散、翻转、异构化等。p. 143 2. 膜蛋白的流动性 ●膜蛋白的运动性：侧向扩散和旋转扩散 3. 膜流动性的生理意义 ●表现膜正常的生物学功能有十分重要的意义。 第三节 生物膜的功能 一、 保护功能 保持细胞性状和完整；使细胞维持其特定环境，保证各种生命活动得以进行。 二、 物质的跨膜运输 1. 小分子的跨膜运输 （1）被动运输 单纯扩散（依靠浓度差） 易化扩散（还需载体蛋白帮助） 即顺浓度梯度的方向跨膜运送的过程。特点是：物质的运送速率即依赖于膜两侧运送物质的浓度差，又与被运送物质的分子大小、电荷和在脂双层中的溶解性有关。 不需供能，自发进行（自由能减少，熵增加）。 转运通道 载体蛋白和通道蛋白 （2）主动运输 即逆浓度梯度（或电荷梯度或电化学梯度）的方向跨膜运送的过程。需要供给能量，不能自发进行（自由能增加，熵减少） 。 主动运输特点（1）专一性(膜转运蛋白)；（2）运送速度可以达到饱和状态；（3）方向性；（4）选择性抑制。 ① Na+和K+的运输——Na+，K+泵与Na+，K+-ATP酶 “Na+，K+—ATP 酶”是一个四聚体膜蛋白，乌苯苷是特异性抑制剂。 细胞外侧 细胞内侧 寡糖链 Na+,K+-ATP酶作用机制——构象变化假说：Na+可促进ATP磷酸化，导致酶的构象改变，将Na+泵出细胞；K+能促进去磷酸化，回复原来构象，将K+带入细胞。 College of Chemistry Mat