生物化學(xué)第二章生物膜

生物化學(xué)第二章生物膜第1頁(yè)，課件共64頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)、生物體內(nèi)的脂類第2頁(yè)，課件共64頁(yè)，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(jī)溶劑(脂溶性溶劑，如乙醚、氯仿、苯等)的有機(jī)化合物，是油脂和類脂的總稱。一.脂質(zhì)的概念第3頁(yè)，課件共64頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第4頁(yè)，課件共64頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(1)是生物細(xì)胞能量的儲(chǔ)存物質(zhì)。在高等動(dòng)物體中，甘油三酯主要積累在皮下組織、腸間膜內(nèi)等，動(dòng)物的血液、淋巴液、肝臟、骨髓等中也都儲(chǔ)藏一定量的脂肪。植物的甘油三酯多存在于種子和果實(shí)中，一些油料作物種子的含油量高達(dá)3050%。甘油脂通過(guò)氧化可以供給人類及動(dòng)植物生命過(guò)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(xué)功能第5頁(yè)，課件共64頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(2)是生物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)物質(zhì)。其中的磷脂是構(gòu)成細(xì)胞生物膜（Biomembrane）的重要結(jié)構(gòu)物質(zhì)?，F(xiàn)代研究表明，細(xì)胞質(zhì)膜（plasmamembrane）是細(xì)胞的界膜，控制著細(xì)胞內(nèi)外所有物質(zhì)的出入。同時(shí)，細(xì)胞質(zhì)膜上各種脂、蛋白質(zhì)、糖等表面復(fù)合物質(zhì)的存在與細(xì)胞的識(shí)別、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、種質(zhì)特異性和組織免疫等有密切關(guān)系。因此，生物膜對(duì)細(xì)胞的生命活動(dòng)具有特別重要的作用；二.脂質(zhì)的生物學(xué)功能第6頁(yè)，課件共64頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月AtopologicalmodeloftheA.thaliana

monosaccharidetransporter第7頁(yè)，課件共64頁(yè)，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(xì)胞生長(zhǎng)發(fā)育、抗逆境反應(yīng)的脂質(zhì)信號(hào)分子。

二.脂質(zhì)的生物學(xué)功能第8頁(yè)，課件共64頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.三酰甘油（甘油三酯）1.1結(jié)構(gòu)（一）單純脂（簡(jiǎn)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(xué)結(jié)構(gòu)和功能第9頁(yè)，課件共64頁(yè)，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(diǎn)及營(yíng)養(yǎng)價(jià)值植物油：不飽和脂肪酸含量高于70%

動(dòng)物脂：不飽和脂肪酸含量低三.脂的化學(xué)結(jié)構(gòu)和功能第10頁(yè)，課件共64頁(yè)，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(gè)雙鍵（油酸）含2個(gè)雙鍵（亞油酸）含3個(gè)雙鍵（亞麻酸）含4個(gè)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(gè)別動(dòng)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(xué)結(jié)構(gòu)和功能第11頁(yè)，課件共64頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第12頁(yè)，課件共64頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.天然脂肪酸的特點(diǎn)：（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(dòng)、植物脂肪較多16、18碳水產(chǎn)動(dòng)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(dòng)植物不飽和脂肪酸一般都是順式結(jié)構(gòu)cis；（3）雙鍵一般在9-10，12-13，15-16。三.脂的化學(xué)結(jié)構(gòu)和功能第13頁(yè)，課件共64頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第14頁(yè)，課件共64頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第15頁(yè)，課件共64頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

簡(jiǎn)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(xué)結(jié)構(gòu)和功能第16頁(yè)，課件共64頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.蠟

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

在動(dòng)物體內(nèi)多存在于分泌物中，主要起保護(hù)作用。蜂巢、昆蟲卵殼、羊毛、鯨油皆含有蠟。我國(guó)出產(chǎn)的蠟主要為蜂蠟、蟲蠟和羊毛蠟，是經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高的農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品.三.脂的化學(xué)結(jié)構(gòu)和功能第17頁(yè)，課件共64頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（二）復(fù)合脂（復(fù)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(xué)結(jié)構(gòu)和功能第18頁(yè)，課件共64頁(yè)，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(fù)合脂，廣泛存在于動(dòng)物、植物和微生物。磷脂甘油脂是細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)重要的組分之一，在動(dòng)物的腦、心、腎、肝、骨髓、卵以及植物的種子和果實(shí)中含量較為豐富。1.磷酸甘油脂Glycerophospholipids三.脂的化學(xué)結(jié)構(gòu)和功能第19頁(yè)，課件共64頁(yè)，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(xué)結(jié)構(gòu)和功能第20頁(yè)，課件共64頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月磷脂的結(jié)構(gòu)類型第21頁(yè)，課件共64頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月磷脂的特點(diǎn)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(jié)構(gòu)或微團(tuán)結(jié)構(gòu)。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(xué)結(jié)構(gòu)和功能第22頁(yè)，課件共64頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月生物化學(xué)

主講

吳石金生物與環(huán)境工程學(xué)院2003/2004學(xué)年第1學(xué)期磷脂的兩親性結(jié)構(gòu)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(yè)，課件共64頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第24頁(yè)，課件共64頁(yè)，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(gè)羥基的18碳胺類。三.脂的化學(xué)結(jié)構(gòu)和功能鞘氨醇植物鞘氨醇神經(jīng)酰胺第25頁(yè)，課件共64頁(yè)，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(yè)，課件共64頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.糖脂Glycosphingolipids糖脂也是構(gòu)成雙層脂膜的結(jié)構(gòu)物質(zhì)。通過(guò)其半縮醛羥基以糖苷鍵與脂質(zhì)連接起來(lái)的化合物。糖脂主要分布在細(xì)胞膜外側(cè)的單分子層中。動(dòng)物細(xì)胞膜所含的糖脂主要是腦苷脂。結(jié)構(gòu)為：半乳糖三.脂的化學(xué)結(jié)構(gòu)和功能第27頁(yè)，課件共64頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.萜類（terpene)由二個(gè)以上異戊二烯構(gòu)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(xué)結(jié)構(gòu)和功能第28頁(yè)，課件共64頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月萜類異戊二烯三.脂的化學(xué)結(jié)構(gòu)和功能第29頁(yè)，課件共64頁(yè)，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(xué)結(jié)構(gòu)和功能第30頁(yè)，課件共64頁(yè)，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(dòng)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(xué)結(jié)構(gòu)和功能第31頁(yè)，課件共64頁(yè)，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(duì)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(dòng)性和降低相變溫度。三.脂的化學(xué)結(jié)構(gòu)和功能第32頁(yè)，課件共64頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.類固醇（steroid)——麥角固醇ergosterol三.脂的化學(xué)結(jié)構(gòu)和功能第33頁(yè)，課件共64頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)、生物膜第34頁(yè)，課件共64頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

所有的細(xì)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(xì)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(xì)胞結(jié)構(gòu)和細(xì)胞器。例如，線粒體、細(xì)胞核、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、溶酶體和葉綠體等。細(xì)胞膜以及各種細(xì)胞器的外膜通稱為生物膜。第35頁(yè)，課件共64頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.1生物膜的組成和結(jié)構(gòu)

——生物膜組成第36頁(yè)，課件共64頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（1）脂質(zhì)Lipid構(gòu)成生物膜的主要物質(zhì)第37頁(yè)，課件共64頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（2）膜蛋白質(zhì)第38頁(yè)，課件共64頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第39頁(yè)，課件共64頁(yè)，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(jié)合，而且不容易從膜中分離出來(lái)。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(yè)，課件共64頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第41頁(yè)，課件共64頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第42頁(yè)，課件共64頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第43頁(yè)，課件共64頁(yè)，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(jié)合，少數(shù)與膜脂結(jié)合。糖類在膜上的分布是不對(duì)稱的，全部都處于細(xì)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(shí)別方面具有重要作用。第44頁(yè)，課件共64頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月生物膜是以磷脂、膽固醇和糖脂為主構(gòu)成的雙層脂膜2.1生物膜的組成和結(jié)構(gòu)

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

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

1．保護(hù)功能在細(xì)胞或細(xì)胞器中，生物膜第一個(gè)重要作用是將其內(nèi)含物質(zhì)與外界環(huán)境分隔開來(lái)，使之成為具有特殊功能的獨(dú)立個(gè)體。生物膜能夠保護(hù)細(xì)胞或細(xì)胞器不受或少受外界環(huán)境因素改變的影響，保持它們?cè)械男螤詈屯暾Y(jié)構(gòu)。第53頁(yè)，課件共64頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2．轉(zhuǎn)運(yùn)功能細(xì)胞或細(xì)胞器需要經(jīng)常與外界進(jìn)行物質(zhì)交換以維持其正常的功能。細(xì)胞或細(xì)胞器通過(guò)生物膜，從膜外選擇性地吸收所需要的養(yǎng)料，同時(shí)也要排出不需要的物質(zhì)。在各種物質(zhì)跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中，細(xì)胞膜起著重要的調(diào)控作用。第54頁(yè)，課件共64頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（1）被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)(簡(jiǎn)單擴(kuò)散)

物質(zhì)從高濃度的一側(cè)，通過(guò)膜轉(zhuǎn)運(yùn)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(yùn)的過(guò)程。這類轉(zhuǎn)運(yùn)是通過(guò)被轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)本身的擴(kuò)散作用進(jìn)行的，是一個(gè)不需要外加能量的自發(fā)過(guò)程。許多物質(zhì)的被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程需要特殊的蛋白載體幫助。第55頁(yè)，課件共64頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月轉(zhuǎn)運(yùn)通道第56頁(yè)，課件共64頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(2)協(xié)助擴(kuò)散

也稱促進(jìn)擴(kuò)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(xué)梯度)減小的方向的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)。特點(diǎn)：⑴比自由擴(kuò)散轉(zhuǎn)運(yùn)速率高；⑵運(yùn)輸速率同物質(zhì)濃度成非線性關(guān)系，存在最大運(yùn)轉(zhuǎn)速率；⑶特異性；⑷細(xì)胞膜上存在膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，飽和性。膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白：載體蛋白（或離子載體）和通道蛋白兩種類型。第57頁(yè)，課件共64頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（3）主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)

主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)是在外加能量驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行的物質(zhì)跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程。主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)的物質(zhì)，可以是離子、小分子化合物，也可以是復(fù)雜的大分子物質(zhì)，如某些蛋白或酶等。這一過(guò)程一般都與ATP的釋能反應(yīng)相偶聯(lián)。第58頁(yè)，課件共64頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)的特點(diǎn)

膜的專一性：膜對(duì)于主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)的物質(zhì)有專一性這是由于物質(zhì)的主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)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(yùn)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(xué)梯度進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)。如細(xì)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(dòng)需要，細(xì)胞通過(guò)主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)方式，向內(nèi)泵入K+，而向外泵出Na+。③主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程可以被某些抑制劑抑制。④主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)所需的能量一般由ATP提供。第59頁(yè)，課件共64頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(4)膜泡運(yùn)輸

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