生物膜(郭蔼光主编配套课件)

1、生 物 膜主讲老师(losh)：白生文2011-2012学年第一学期7/29/20221共三十九页4.1 生物膜的化学成分和功能(gngnng)4.2 生物膜的结构4.3 生物膜的功能【主要(zhyo)内容】：修改7/29/20222共三十九页概念(ginin)：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(yj)各种细胞器的外膜通称为生物膜。7/29/20223共三十九页2.1 生物膜的组成(z chn)和结构主要(zhyo)由脂质（主要是磷脂和胆

2、固醇）、占25%40%蛋白质(包括酶)和多糖类组成,占60%75 %水和金属离子等约5%左右。生物膜的组成，因膜的种类不同而有很大的差别。1.生物膜的组成7/29/20224共三十九页2.生物膜的结构(jigu)（基本结构(jigu)）7/29/20225共三十九页（1）脂质 脂质是构成生物膜最基本的结构(jigu)物质脂质包括磷脂、胆固醇和糖脂等，其中以磷脂为主要成分。3.构成生物膜的主要(zhyo)物质7/29/20226共三十九页 磷脂(ln zh)（Glycerophospholipids）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

3、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(z chn)也不相同。7/29/20227共三十九页磷脂的结构(jigu)类型磷脂酸磷脂酰胆碱（卵磷脂）磷脂酰乙醇胺磷脂酰甘油磷脂酰丝氨酸磷脂酰肌醇二磷脂酰甘油脂7/29/20228共三十九页脂肪酸饱和脂肪酸：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。必需脂肪酸：维持(wich)生长所需的，体内又不能合成的脂肪酸7/29/202

4、29共三十九页磷脂(ln zh)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(yuy)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。7/29/202210共三十九页磷脂(ln zh)的两性结构极性端非极性端7/29/202211共三十九页膜的构造(guzo)7/29/202212共三十九页参读课本(kbn)118页 不饱和脂肪酸分子.7/29/202213共三十九页 胆固醇胆固醇是一种(y zhn)类脂化合物,在生物膜中含量较多。胆固醇以中性

5、(zhngxng)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。7/29/202214共三十九页 糖脂糖脂也是构成双层脂膜的结构物质(wzh)。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。结构为：半乳糖7/29/202215共三十九页脑苷脂中所含的高级(goj)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(xin lin)。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。7/29/202216共三十九页（2）

6、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(gngnng)，是生物膜实施功能(gngnng)的基本场所。7/29/202217共三十九页外周蛋白(dnbi)（peripheral protein）这类蛋白约占膜蛋白的2030%，分布于双层脂膜的外表层，主要通过(tnggu)共价键、静电引力或范德华力与膜结合。 参见P119图4-5外周蛋白与膜的结合比较疏松，容易通过离子强度、PH和温度等方式从膜上分离出来。外周蛋白能溶解于水。7/29/202218共三十九页内在(nizi)蛋白（integral prot

7、ein）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(zhdi)形式存在，其中又以-螺旋更普遍。7/29/202219共三十九页内在(nizi)蛋白7/29/202220共三十九页（3）糖类(tn li)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

8、、葡萄糖和葡萄糖胺等。生物膜中的糖类化合物在信息传递和相互识别(shbi)方面具有重要作用。7/29/202221共三十九页P120流动镶嵌(xingqin)模型7/29/202222共三十九页2.2 生物膜的功能(gngnng)生物膜具有保护、转运、能量转换、信息传递、细胞(xbo)识别、运动和免疫等生物功能。7/29/202223共三十九页 1保护(boh)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。生物膜能够(nnggu)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。7/29/202224共

9、三十九页 2转运(zhun yn)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(guchng)中，细胞膜起着重要的调控作用。7/29/202225共三十九页（1）被动(bidng)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。这类转运是通过被转运物质本身(bnshn)的扩散作用进行的，是一个不需要外加能量的自发过程。许多物质的被动转运过程需要特殊的蛋白载体帮助。7/29/202226共三十九页转运(zhun yn)

10、通道7/29/202227共三十九页（2）主动(zhdng)转运主动转运是在外加能量驱动下进行的物质跨膜转运过程。主动转运的物质，可以是离子(lz)、小分子化合物，也可以是复杂的大分子物质，如某些蛋白或酶等。这一过程一般都与ATP的释能反应相偶联。7/29/202228共三十九页钠、钾离子(lz)泵7/29/202229共三十九页主动(zhdng)转运的特点 膜的专一性：膜对于主动转运的物质有专一性。 载体蛋白：物质的主动转运需要载体蛋白的参与。载体蛋白具有专一性，一种载体蛋白一般只能转运一种或一类物质。 方向性：物质可以逆浓度梯度或电化学梯度进行转运。如细胞为了保持膜内、外的K+和Na+离子

11、的浓度梯度以维持正常的生理活动(hu dng)需要，细胞通过主动转运方式，向内泵入K+，而向外泵出 Na+。 主动转运过程可以被某些抑制剂抑制。 主动转运所需的能量一般由ATP提供。7/29/202230共三十九页3能量(nngling)转换氧化磷酸化：通过生物氧化作用，将食物分子中存储的化学能转变成生物能，即将化学能转换成ATP分子的高能磷酸键。然后再通过ATP分子磷酸键的分解释放能量，为生物体提供所需的能量。真核细胞的氧化磷酸化主要(zhyo)在线粒体膜上进行。原核细胞的氧化磷酸化则是在细胞质膜上进行。光合磷酸化：通过光合作用，将光能（主要是太阳能）转换成ATP的高能磷酸键。再利用ATP的

12、能量合成糖类物质。光合磷酸化主要在叶绿体膜上进行。7/29/202231共三十九页光合磷酸化7/29/202232共三十九页氧化(ynghu)磷酸化7/29/202233共三十九页4信息(xnx)传递生物体内的信息传递，例如激素的刺激、神经传导和遗传信息的传递等，主要是在细胞膜上进行的。细胞膜上有接受不同信息的专一性受体，这些受体能识别和接受各种特殊信息，然后将不同的信息分别传递给有关的靶细胞并产生(chnshng)相应的效应以调节代谢、控制遗传和其它生理活动。7/29/202234共三十九页激素(j s)作用过程7/29/202235共三十九页5运动(yndng)功能 许多原生动物及单细胞动

13、物主要是通过其细胞膜表面的纤毛或鞭毛的摆动而移动。淋巴细胞的吞噬作用和某些细胞利用质膜内折叠(zhdi)将外源物质包围入细胞的作用等都是靠细胞膜的运动实现的。7/29/202236共三十九页6免疫(miny)功能细胞的免疫性主要是由于细胞膜上有专一性的抗原(kngyun)受体，当抗原(kngyun)受体被抗原(kngyun)激活后，即产生相应的抗体。抗体能够识别及特异性地与外源性抗原（如细菌、病毒等）结合并吞噬消灭。另外，吞噬细胞和淋巴细胞的免疫功能，是由于它们能够识别外源物质（细菌或其它蛋白质等），并能将这些外源物质吞噬消灭。7/29/202237共三十九页完7/29/202238共三十九页内容摘要生 物 膜。生 物 膜。2/26/2022。4.1 生物膜的化学成分和功能。4.2 生物膜的结构。所有的细胞都以一层薄膜将它的内含(ni hn)物与外界环境分开。主要由脂质（主要是磷脂和胆固醇）、占25%40%。2.生物膜的结构（基本