第一章膜结构与物质转运

第一章膜结构与物质转运第一页，共四十页，编辑于2023年，星期四2023/6/212生命的基本要素：

物质、能量、信息

决定细胞生长、增殖、分化，直至衰老、死亡

信息传递失误、调节障碍

引起疾病的产生

信息流（占主导地位)第二页，共四十页，编辑于2023年，星期四2023/6/213

体内外各种刺激信息分子靶细胞受体跨膜转导胞内第二信使按一定的途径

传递信息直接影响酶活性→

调控代谢速率调控基因表达

生物学效应第三页，共四十页，编辑于2023年，星期四2023/6/214一、理论教学（40学时）

1）生物膜的组成、结构与物质转运

2）代谢调节及基因表达调控

3）信息分子

4）膜受体与跨膜转导

5）胞内信息传递途径

6）癌基因与细胞信息传递二、实验教学（20学时:5月份的双休日，具体时间另安排）

1)Western-blotting检测大鼠肝组织清蛋白的表达变化

2）酶蛋白(AKP)的分离、提取与鉴定技术

3）Sephadex凝胶过滤层析技术第四页，共四十页，编辑于2023年，星期四2023/6/215成绩考评：

实验，占20%平时成绩

综述论文，占20%2.期末考试，占60%第五页，共四十页，编辑于2023年，星期四2023/6/216主要参考书籍：1.刘景生主编，《细胞信息与调控》.中国协和医科大学出版社.2004.032.GeraldLitwack.HumanBiochemistryandDisease(影印版).北京科学出版社.2008.063.GeraldKarp.CellandMolecularBiology，分子细胞生物学(影印版).高等教育出版社.2006.07***金国琴主编，《生物化学与分子生物学实验讲义》.上海中医药大学教材科.2008.05

第六页，共四十页，编辑于2023年，星期四2023/6/217

第一章生物膜的结构与物质转运

1、生物膜的化学组成

2、生物膜的结构

3、生物膜的合成

4、物质的跨膜转运第七页，共四十页，编辑于2023年，星期四2023/6/218生物膜（biologicalmembrane）：

细胞质膜以及包裹各种细胞器的膜性结构。基本功能：1）极性物质的通透屏障；2）维持细胞内环境相对恒定;3）参与细胞各种活动。第八页，共四十页，编辑于2023年，星期四2023/6/2191、生物膜的化学组成

脂类

蛋白质

糖类非共价结合，糖类含5％左右。两者组成比以1:44:1不等；与膜功能的复杂性有关。——与脂类和蛋白质以共价键结合，第九页，共四十页，编辑于2023年，星期四2023/6/2110第十页，共四十页，编辑于2023年，星期四2023/6/2111

1.1膜脂（4050％）

1.1.1磷脂磷酸甘油酯神经鞘磷脂(鞘磷脂）磷脂

糖脂

胆固醇—生物膜的重要组成分;——主要分布在脑和神经组织。第十一页，共四十页，编辑于2023年，星期四2023/6/2112

OR1–C–O-CH2OR2–C–O–CH

O

CH2–O–P–O

-H(x)

O-1)

磷酸甘油酯

磷脂酸(带醇性羟基的化合物)第十二页，共四十页，编辑于2023年，星期四2023/6/2113磷脂酸(PA)磷脂酰胆碱(PC)磷脂酰乙醇胺(PE)磷脂酰丝氨酸(PS)磷脂酰甘油(PG)心磷脂(DPG)磷脂酰肌醇(PI)Phosphatidicacid脂肪酸链的长度和不饱和程度，可影响膜的流动性。第十三页，共四十页，编辑于2023年，星期四2023/6/21142)神经鞘磷脂(鞘磷脂：sphingomyelin)神经鞘胺醇(sphingosine)神经酰胺(ceramide,Cer)鞘磷脂(sphingomyelin,SM)第十四页，共四十页，编辑于2023年，星期四2023/6/2115

1.1.2

糖脂

(鞘)糖脂（Glycosphingolipids）:

属于神经鞘氨醇衍生物，结构类似于鞘磷脂。

神经酰胺(cer)

+单糖（Gal/Glc）→→脑苷脂神经酰胺(cer)

+寡糖→→神经节苷脂鞘糖脂*

甘油糖脂

--存在于动物的神经细胞中存在于细菌和植物细胞第十五页，共四十页，编辑于2023年，星期四2023/6/2116

糖脂(GM1)

脑苷酯(cerebroside)神经节苷脂(ganglioside)

神经节苷脂的功能1）作为神经细胞膜的重要组成分，与神经可塑性有关；2）作为某些神经递质、激素的受体；3）在外周可作为某些毒素受体，如分布于小肠上皮细胞的GM1

作为霍乱毒素的受体缺失相关的连接酶，可引起严重的肌肉震颤，最终导致瘫痪。第十六页，共四十页，编辑于2023年，星期四2023/6/2117神经节苷脂(GM2)第十七页，共四十页，编辑于2023年，星期四2023/6/21181.1.3胆固醇（cholesterol）膜中胆固醇的作用：稳定膜中磷脂两条链的伸展状态，参与调节生物膜的流动性。第十八页，共四十页，编辑于2023年，星期四2023/6/2119

磷酸甘油酯

磷脂

神经鞘磷脂膜脂

糖脂鞘糖脂

甘油糖脂

胆固醇脑苷酯神经节苷脂PA（母体结构）

PC/PE

PS/PI/PG/DPG第十九页，共四十页，编辑于2023年，星期四2023/6/21201.1.4膜脂的结构特征两性分子分子的一侧含亲水部分（极性头部）分子的另一侧含疏水部分（疏水尾部）第二十页，共四十页，编辑于2023年，星期四2023/6/2121

一些主要膜脂的结构

胆固醇鞘磷脂磷脂酰胆碱第二十一页，共四十页，编辑于2023年，星期四第二十二页，共四十页，编辑于2023年，星期四2023/6/2123英国学者branghamandStandish体外实验发现磷脂在水中形成脂质体

脂质体载药第二十三页，共四十页，编辑于2023年，星期四2023/6/2124体外构建脂质体*：作为药物的载体，用于肿瘤的靶向治疗。第二十四页，共四十页，编辑于2023年，星期四2023/6/21251.2膜蛋白（约占生物膜50％）功能越复杂的生物膜，其蛋白质含量越高。

外周蛋白(peripheralprotein)

——附着在细胞膜内外表面内在蛋白（intrinsicprotein）

——镶嵌在脂双层中第二十五页，共四十页，编辑于2023年，星期四2023/6/2126外周蛋白（约占膜蛋白总量的20％30％）

一般用温和方法（改变离子强度、pH等）即可提取。内在蛋白（约占膜蛋白总量的70％80％）典型的外周蛋白：Cyt.C，Spectrin第二十六页，共四十页，编辑于2023年，星期四2023/6/2127

贯串全层的内在蛋白又称跨膜蛋白（transmembraneprotein）横跨膜一次的蛋白，称1TM蛋白；跨膜四次，称4TM蛋白；跨膜七次，称7TM蛋白。第二十七页，共四十页，编辑于2023年，星期四2023/6/21

镶嵌在膜中的蛋白以疏水氨基酸区与脂双层中脂酸烃链发生疏水相互作用而结合，一般不易被提取。

内在蛋白常需用较剧烈的试剂，如去污剂、有机溶剂等才能提取出来。即使被提取出来，也易重新聚集而沉淀下来。

成熟红细胞例外，其无细胞器，常作为制备膜蛋白的材料。

基本过程：

红细胞→低渗溶胀、破裂→释出Hb→保留质膜（含膜蛋白）→SDS电泳→染色→可检测到15个蛋白区带。第二十八页，共四十页，编辑于2023年，星期四2023/6/2129

人红细胞膜蛋白SDS图谱

A.考马斯亮蓝染色，B.主要蛋白区带位置

血影蛋白带Ⅲ蛋白血型蛋白上述3种蛋白约占红细胞膜蛋白的60%以上第二十九页，共四十页，编辑于2023年，星期四2023/6/2130红细胞膜内侧面血影蛋白（specrin,3X105/cell，占总外周蛋白的75％）由、β链构成二聚体，进一步头－头相连构成细长的四聚体纤维，组成纤维状的膜骨架。然后通过锚蛋白与带Ⅲ蛋白连接，或通过带4.1蛋白与血型蛋白连接，分布于质膜内表面。血影蛋白主要作用：

在质膜内表面，与肌动蛋白和原肌球蛋白一起构成蛋白网络，以维持红细胞两面凹陷的外形，及其变形性、弹性和柔韧性。第三十页，共四十页，编辑于2023年，星期四2023/6/2131红细胞膜外侧面内侧面带Ⅲ蛋白——跨膜糖蛋白（1x106/cell）

由2个相同亚基构成的二聚体，每个亚基横跨膜1214次，构成阴离子通道蛋白。带Ⅲ蛋白的主要作用：

（1）带Ⅲ蛋白的膜内侧N端为膜骨架蛋白及某些酶蛋白提供结合位点；（2）带Ⅲ蛋白又是转运蛋白，是HCO3-和Cl-的交换器。第三十一页，共四十页，编辑于2023年，星期四2023/6/2132

带Ⅲ蛋白是阴离子通道蛋白第三十二页，共四十页，编辑于2023年，星期四2023/6/2133

血型蛋白（GLC）——跨膜糖蛋白（6X105/cell）

GLCA由131个aa构成，横跨膜1次；膜外侧有16个寡糖链—末端为唾液酸，带负电；

血型糖蛋白的主要作用：（1）使红细胞表面带大量负电荷，避免红细胞凝集；

（2）

GLCA膜内侧C端为膜骨架蛋白提供结合位点；（3）GLCA含有流感病毒和恶性疟原虫的结合部位。第三十三页，共四十页，编辑于2023年，星期四2023/6/2134人红细胞血型糖蛋白（Glycophorin）的结构第三十四页，共四十页，编辑于2023年，星期四2023/6/2135

唾液酸（NeuNAc/NANA/SA）第三十五页，共四十页，编辑于2023年，星期四2023/6/2136红细胞膜骨架蛋白：

是由一个连接血影蛋白、血型蛋白、锚蛋白、带4.1蛋白、带3蛋白、以及肌动蛋白等的蛋白网架。第三十六页，共四十页，编辑于2023年，星期四2023/6/2137

意义：共同维持红细胞结构（双凹盘形态）和柔韧性。第三十七页，共四十页，编辑于2023年，星期四1.3膜糖类（10％，以寡糖链形式位于质膜外

）

每条寡糖链一般少于15个糖单位，糖链末端常为唾液酸，使细胞膜带负电。

寡糖链与膜蛋白的Asn-NH2或与Ser-OH/Thr-OH

以N-或O-糖苷键相连，构成糖蛋白；

寡糖链与膜脂(与cer以O-糖苷键)连接，构成糖脂；

寡糖链中的常见单糖(见下表)：第三十八页，共四十页，编辑于2023年，星期四

常见膜糖基