考研科目動物生物化學(xué)生物膜和物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)省公共課一等獎全國賽課獲獎?wù)n件

第6章生物膜與物質(zhì)運(yùn)輸

Biomembranesandcellulartransportation第1頁本章主要內(nèi)容1生物膜化學(xué)組成2生物膜性質(zhì)和結(jié)構(gòu)3物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)?頁

重點(diǎn)與難點(diǎn)：生物膜性質(zhì)和結(jié)構(gòu)物質(zhì)跨膜運(yùn)輸

第3頁第一節(jié)生物膜組成生物膜（biomembranes）:是指細(xì)胞膜系統(tǒng)。生物膜主要由蛋白質(zhì)和脂類兩大物質(zhì)組成，含有少許糖、金屬離子和水。第4頁一、膜脂(lipid)膜脂

磷脂

糖脂

膽固醇1、膜脂種類甘油磷脂鞘磷脂第5頁甘油中第1，2位碳原子與脂肪酸酯基相連，第3位碳原子則與磷酸酯基相連。（1）甘油磷脂（Glycerophospholipids）第6頁（2）鞘磷脂半乳糖鞘磷脂第7頁（3）糖脂：鞘糖脂

（4）膽固醇第8頁2、膜脂質(zhì)雙親性親水頭部(磷酰－X)，疏水尾部（脂肪鏈），形成脂質(zhì)雙分子層。磷脂酰膽堿（卵磷脂）極性端非極性端第9頁第10頁二膜蛋白

生物膜中含有蛋白質(zhì)通常稱為膜蛋白。依據(jù)在膜上定位，膜蛋白可分為外周蛋白質(zhì)和內(nèi)部蛋白質(zhì)。

它們是受體，酶，抗原，通道和骨架蛋白等。

第11頁分布于雙層脂膜外表層。與膜結(jié)合比較疏松，輕易從膜上分離出來。外周蛋白比較親水，能溶解于水。外在蛋白（peripheralprotein）第12頁

蛋白部分或全部嵌在雙層脂膜疏水層中。溶于水，且不輕易從膜中分離出來。主要以

-螺旋形式存在。

內(nèi)在蛋白（integralprotein）第13頁生物膜中含有一定寡糖類物質(zhì)。它們大多與膜蛋白結(jié)合，少數(shù)與膜脂結(jié)合。

生物膜中糖類化合物在信息傳遞和相互識別方面具有主要作用。三、膜糖第14頁O-糖肽鍵連接N-糖肽鍵連接N－乙酰半乳糖胺N－乙酰葡萄糖胺第15頁生物膜上各種化學(xué)組成之間關(guān)系第16頁一、膜運(yùn)動性

1磷脂分子運(yùn)動：分子擺動、旋轉(zhuǎn)運(yùn)動、側(cè)向運(yùn)動、垮膜翻轉(zhuǎn)等。第二節(jié)生物膜結(jié)構(gòu)特點(diǎn)第17頁2膜蛋白運(yùn)動膜蛋白運(yùn)動:

側(cè)向擴(kuò)散旋轉(zhuǎn)擴(kuò)散第18頁膜流動性有利于蛋白質(zhì)運(yùn)動；使膜含有韌性；細(xì)胞自由變形相對運(yùn)動較慢。3膜運(yùn)動意義第19頁

相變溫度是膜脂物理狀態(tài)相互轉(zhuǎn)變臨界溫度。高于相變溫度時，膜呈流動液態(tài)，低于相變溫度時，膜呈凝固膠態(tài)。

二、膜流動性與相變第20頁相變溫度受膜脂中脂肪酸組成影響。烴鏈短脂肪酸和不飽和脂肪酸含量較高時，膜脂相變溫度較低，膜展現(xiàn)很好流動性。膽固醇參加膜脂流動性調(diào)整。第21頁三、膜蛋白與膜脂質(zhì)相互作用1膜上許多內(nèi)在蛋白才能維持其構(gòu)象和表現(xiàn)出活性。2一些膜上蛋白與各種脂肪酸相連，后者插入脂雙層中，組成含膜脂蛋白。第22頁四膜蛋白分布不對稱脂質(zhì)雙層鑲嵌蛋白跨膜蛋白膜表面蛋白第23頁五、流動鑲嵌模型第24頁1組成成份：磷脂、蛋白質(zhì)、糖類2基本支架：磷脂雙分子層3蛋白質(zhì)分布：覆蓋、鑲嵌、貫通4結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：含有一定流動性5功效特點(diǎn)：選擇透過性要點(diǎn)

第25頁

生物膜功效1保護(hù)功效:保持細(xì)胞或細(xì)胞器形狀和完整結(jié)構(gòu)。2轉(zhuǎn)運(yùn)功效：經(jīng)常與外界進(jìn)行物質(zhì)交換以維持其正常功效。3能量轉(zhuǎn)換：呼吸鏈在線粒體內(nèi)膜上。4信息傳遞:含有受體和信息傳遞路徑。5運(yùn)動功效:吞噬作用。第26頁

維持細(xì)胞容積、形態(tài)、滲透壓、電解質(zhì)濃度，為細(xì)胞生理活動提供適宜環(huán)境。從環(huán)境攝取營養(yǎng)物質(zhì)，向環(huán)境排出代謝廢物。第三節(jié)物質(zhì)過膜運(yùn)輸?shù)?7頁物質(zhì)過膜運(yùn)輸不一樣方式單向轉(zhuǎn)運(yùn)同向轉(zhuǎn)運(yùn)第28頁1簡單擴(kuò)散（simplediffusion)小分子與離子由高濃度向穿越細(xì)胞膜自由擴(kuò)散過程。

特點(diǎn)：由高濃度向低濃度不需要能量

一、小分子和離子過膜運(yùn)輸?shù)?9頁第30頁

在膜蛋白幫助下物質(zhì)從高濃度側(cè)向低濃度側(cè)跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)。特點(diǎn)：由高濃度向低濃度不需要能量需通道蛋白或載體蛋白介導(dǎo)2促進(jìn)擴(kuò)散（facilitateddiffusion）第31頁通道蛋白特點(diǎn)：處于開放、關(guān)閉等不一樣功效狀態(tài)，其通透性改變快。通道開放類型第32頁轉(zhuǎn)運(yùn)通道：載體蛋白和通道蛋白第33頁3主動運(yùn)輸（activetransport）是物質(zhì)依賴轉(zhuǎn)運(yùn)載體、消耗能量而且能夠逆濃度梯度進(jìn)行過膜轉(zhuǎn)運(yùn)方式。第34頁特點(diǎn)：轉(zhuǎn)運(yùn)載體消耗能量ATP能逆濃度梯度第35頁鈉鉀泵：依賴于Na+-K+ATPase轉(zhuǎn)運(yùn)體系，保持細(xì)胞內(nèi)髙鉀低鈉，細(xì)胞外髙鈉低鉀。第36頁Na+-K+ATPase作用機(jī)制：構(gòu)象改變假說第37頁第38頁簡單擴(kuò)散、促進(jìn)擴(kuò)散、主動運(yùn)輸?shù)?9頁原因方向能量載體簡單擴(kuò)散濃度差高向低勢能無促進(jìn)擴(kuò)散濃度差高向低勢能通道、載體蛋白主動轉(zhuǎn)運(yùn)逆濃度差低向高供能泵簡單擴(kuò)散、促進(jìn)擴(kuò)散、主動運(yùn)輸差異物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)第40頁（一）內(nèi)吞作用：細(xì)胞從外界攝入大分子顆粒，逐步被質(zhì)膜一小部分包裹，然后內(nèi)陷，脫落，形成囊泡過程。

吞噬：細(xì)胞攝入不溶顆粒胞飲：細(xì)胞攝入可溶顆粒二大分子物質(zhì)過膜轉(zhuǎn)運(yùn)第41頁第42頁內(nèi)吞意圖第43頁（二）外排作用（分泌囊泡）細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)形成份泌囊泡，向細(xì)胞質(zhì)膜遷移，與其接觸融合，然后向外釋放過程。第44頁第45頁出胞示意圖第46頁出泡第47頁(三)分泌蛋白經(jīng)過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)轉(zhuǎn)運(yùn)第48頁一信號分子及其受體1細(xì)胞信號分類：（1）生物大分子：蛋白質(zhì)、糖、核酸結(jié)構(gòu)信息（2）物理信號：電、光、磁 （3）化學(xué)信號：細(xì)胞間通訊信號分子：激素、神經(jīng)遞質(zhì)與神經(jīng)肽、抗體、淋巴因子。細(xì)胞內(nèi)通訊信號分子：cAMP,cGMP,Ca2+、IP3、DG、NO。

第四節(jié)信號過膜傳導(dǎo)第49頁是指細(xì)胞膜上或細(xì)胞內(nèi)能識別生物活性分子（激素、神經(jīng)遞質(zhì)、毒素等）并與之結(jié)合生物大分子。2受體

其特點(diǎn)：

①

專一性與配體結(jié)合。

②

與配體存在高親和力。

③

與配體結(jié)合后，可經(jīng)過第二信使引發(fā)生理效應(yīng)。（1）受體概念第50頁Ⅳ型為DNA轉(zhuǎn)錄調(diào)整型（2）受體分類I型為配體門通道型：乙酰膽堿受體Ⅱ型為G-蛋白偶聯(lián)型：腎上腺素受體Ⅲ型為酪氨酸激酶型:生長因子受體第51頁3信號轉(zhuǎn)導(dǎo)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)（signaltransduction）細(xì)胞外信號經(jīng)過與細(xì)胞表面受體相互作用轉(zhuǎn)變?yōu)榘麅?nèi)信號,并在細(xì)胞內(nèi)傳遞過程稱為信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。第52頁二、G蛋白偶聯(lián)型受體系統(tǒng)（一）G蛋白：是一類和GTP或GDP相結(jié)合細(xì)胞膜外周蛋白。由αβγ三個亞基組成。第53頁

(1)定義

G-蛋白是GTP結(jié)合蛋白簡稱，由α、β、γ三個亞基組成。

(2)分類興奮（Gs、Go）型和抑制（Gi）型。二、G蛋白介導(dǎo)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)第54頁（二）信號轉(zhuǎn)導(dǎo)

信號轉(zhuǎn)導(dǎo):signaltransduction細(xì)胞外信號經(jīng)過與細(xì)胞表面受體相互作用轉(zhuǎn)變?yōu)榘麅?nèi)信號,并在細(xì)胞內(nèi)傳遞過程稱為信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。第55頁（三）信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中蛋白激酶和蛋白磷酸酯酶

蛋白激酶(Proteinkinase，PK)：催化蛋白質(zhì)含羥基氨基酸(絲／蘇和酪)側(cè)鏈羥基與ATP分子磷酸基團(tuán)形成磷酸酯。第56頁蛋白質(zhì)磷酸酯酶(Proteinphosphatase，PPase)催化磷酸蛋白磷酸酯鍵水解而去磷酸化。細(xì)胞內(nèi)任何一個蛋白質(zhì)磷酸化狀態(tài)是由蛋白激酶和蛋白磷酸酯酶兩種相反酶活性之間平衡決定。第57頁（四）幾個蛋白激酶

（一）絲氨酸／蘇氨酸蛋白激酶(Ser／ThrPK)是一大類特異地催化蛋白質(zhì)絲氨酸和蘇氨酸殘基磷酸化激酶家族，參加各種信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程。(二)酪氨酸蛋白激酶（Tyrosineproteinkinase，TPK)特異地催化蛋白質(zhì)酪氨酸殘基磷酸化。蛋白質(zhì)酪氨酸磷酸化在細(xì)胞生長，分化和轉(zhuǎn)化調(diào)整中起主要作用。第58頁P(yáng)KA：cAMP依賴性蛋白激酶PKC：Ca2+激活／磷脂依賴性蛋白激酶CaM-PK：鈣調(diào)蛋白依賴性蛋白激酶PKG：cGMP依賴蛋白激酶DNA-PK：DNA依賴蛋白激酶MAPK：絲裂原激活蛋白激酶第59頁（五）G蛋白介導(dǎo)幾個主要信號通路路徑1蛋白激酶A(PKA)路徑2蛋白激酶C(PKC)路徑3IP3-Ca2＋/鈣調(diào)蛋白激酶路徑第60頁四個亞基組成寡聚體。其中有兩個亞基為催化亞基，另兩個亞基為調(diào)整亞基。當(dāng)調(diào)整亞基與cAMP結(jié)合后發(fā)生變構(gòu)（每一調(diào)整亞基可結(jié)合兩分子cAMP），與催化亞基解聚，從而激活催化亞基。1蛋白激酶A(PKA)路徑RRCC第61頁配體與受體結(jié)合交換GTP/GDP（G蛋白活化）結(jié)合并激活A(yù)C（腺苷酸環(huán)化酶）生成cAMP（第二信使）激活PKA發(fā)揮生理作用第62頁第63頁第64頁GsACATPcAMPCCRRCC

底物蛋白磷酸化RR

2cAMP2cAMPCREBNPiPiPi

轉(zhuǎn)錄活化域DNA結(jié)合域細(xì)胞膜核膜cAMP-蛋白激酶A信息轉(zhuǎn)導(dǎo)過程第65頁

cAMP不停地產(chǎn)生，同時不停地去除，可被磷酸二酯酶（PDE）降解為AMP而失活。PPiATPACMg2+cAMP5′-AMP

磷酸二酯酶H2OMg2+第66頁2蛋白激酶C(PKC)路徑甘油二酯：是該路徑第二信使。當(dāng)激素與受體結(jié)合后經(jīng)G蛋白轉(zhuǎn)導(dǎo)，激活磷脂酶C，由磷脂酶C將質(zhì)膜上磷脂酰肌醇二磷酸(PIP2)水解成三磷酸肌醇(IP3)和DG。PKC路徑：甘油二酯(DG)

-蛋白激酶C路徑第67頁P(yáng)IP2甘油二酯IP3第68頁DG積累PKC活化底物蛋白絲氨酸和蘇氨酸羥基磷酸化細(xì)胞內(nèi)生理效應(yīng)短暫PKC活化內(nèi)外分泌腺分泌、代謝改變第69頁卵磷脂磷脂酶D磷脂酸磷脂酸磷酸酶DG持久PKC活化Ca2+細(xì)胞增值、分化DG激酶磷酸化生成磷脂酸DG脂酶水解為單酰甘油在脂酰CoA轉(zhuǎn)移酶作用下，DG與其它脂肪酸合成甘油三脂。

終止第70頁3IP3-Ca2＋/鈣調(diào)蛋白激酶路徑

IP3和Ca2+都是它第二信使。IP3是水溶性，在膜上水解生成后進(jìn)入胞液內(nèi)與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上Ca2+門控通道結(jié)合，促使內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中Ca2+釋人胞液中，胞內(nèi)Ca2+水平升高，使Ca2+／鈣調(diào)蛋白依賴性蛋白激酶(CaM酶)激活，而CaM酶再激活腺苷酸環(huán)化酶、Ca2+—Mg2+ATP酶等，產(chǎn)生各種生理效應(yīng)。IP3能夠被磷酸酶水解去磷酸生成肌醇．以終止其第二信使作用。第71頁內(nèi)質(zhì)網(wǎng)第72頁鈣調(diào)整蛋白第73頁

Ca2+依賴性信息轉(zhuǎn)導(dǎo)過程酶蛋白磷酸化→物質(zhì)