考研科目动物生物化学生物膜和物质转运省公共课一等奖全国赛课获奖课件

第6章生物膜与物质运输

Biomembranesandcellulartransportation第1页本章主要内容1生物膜化学组成2生物膜性质和结构3物质跨膜运输第2页

重点与难点：生物膜性质和结构物质跨膜运输

第3页第一节生物膜组成生物膜（biomembranes）:是指细胞膜系统。生物膜主要由蛋白质和脂类两大物质组成，含有少许糖、金属离子和水。第4页一、膜脂(lipid)膜脂

磷脂

糖脂

胆固醇1、膜脂种类甘油磷脂鞘磷脂第5页甘油中第1，2位碳原子与脂肪酸酯基相连，第3位碳原子则与磷酸酯基相连。（1）甘油磷脂（Glycerophospholipids）第6页（2）鞘磷脂半乳糖鞘磷脂第7页（3）糖脂：鞘糖脂

（4）胆固醇第8页2、膜脂质双亲性亲水头部(磷酰－X)，疏水尾部（脂肪链），形成脂质双分子层。磷脂酰胆碱（卵磷脂）极性端非极性端第9页第10页二膜蛋白

生物膜中含有蛋白质通常称为膜蛋白。依据在膜上定位，膜蛋白可分为外周蛋白质和内部蛋白质。

它们是受体，酶，抗原，通道和骨架蛋白等。

第11页分布于双层脂膜外表层。与膜结合比较疏松，轻易从膜上分离出来。外周蛋白比较亲水，能溶解于水。外在蛋白（peripheralprotein）第12页

蛋白部分或全部嵌在双层脂膜疏水层中。溶于水，且不轻易从膜中分离出来。主要以

-螺旋形式存在。

内在蛋白（integralprotein）第13页生物膜中含有一定寡糖类物质。它们大多与膜蛋白结合，少数与膜脂结合。

生物膜中糖类化合物在信息传递和相互识别方面具有主要作用。三、膜糖第14页O-糖肽键连接N-糖肽键连接N－乙酰半乳糖胺N－乙酰葡萄糖胺第15页生物膜上各种化学组成之间关系第16页一、膜运动性

1磷脂分子运动：分子摆动、旋转运动、侧向运动、垮膜翻转等。第二节生物膜结构特点第17页2膜蛋白运动膜蛋白运动:

侧向扩散旋转扩散第18页膜流动性有利于蛋白质运动；使膜含有韧性；细胞自由变形相对运动较慢。3膜运动意义第19页

相变温度是膜脂物理状态相互转变临界温度。高于相变温度时，膜呈流动液态，低于相变温度时，膜呈凝固胶态。

二、膜流动性与相变第20页相变温度受膜脂中脂肪酸组成影响。烃链短脂肪酸和不饱和脂肪酸含量较高时，膜脂相变温度较低，膜展现很好流动性。胆固醇参加膜脂流动性调整。第21页三、膜蛋白与膜脂质相互作用1膜上许多内在蛋白才能维持其构象和表现出活性。2一些膜上蛋白与各种脂肪酸相连，后者插入脂双层中，组成含膜脂蛋白。第22页四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第23页五、流动镶嵌模型第24页1组成成份：磷脂、蛋白质、糖类2基本支架：磷脂双分子层3蛋白质分布：覆盖、镶嵌、贯通4结构特点：含有一定流动性5功效特点：选择透过性要点

第25页

生物膜功效1保护功效:保持细胞或细胞器形状和完整结构。2转运功效：经常与外界进行物质交换以维持其正常功效。3能量转换：呼吸链在线粒体内膜上。4信息传递:含有受体和信息传递路径。5运动功效:吞噬作用。第26页

维持细胞容积、形态、渗透压、电解质浓度，为细胞生理活动提供适宜环境。从环境摄取营养物质，向环境排出代谢废物。第三节物质过膜运输第27页物质过膜运输不一样方式单向转运同向转运第28页1简单扩散（simplediffusion)小分子与离子由高浓度向穿越细胞膜自由扩散过程。

特点：由高浓度向低浓度不需要能量

一、小分子和离子过膜运输第29页第30页

在膜蛋白帮助下物质从高浓度侧向低浓度侧跨膜转运。特点：由高浓度向低浓度不需要能量需通道蛋白或载体蛋白介导2促进扩散（facilitateddiffusion）第31页通道蛋白特点：处于开放、关闭等不一样功效状态，其通透性改变快。通道开放类型第32页转运通道：载体蛋白和通道蛋白第33页3主动运输（activetransport）是物质依赖转运载体、消耗能量而且能够逆浓度梯度进行过膜转运方式。第34页特点：转运载体消耗能量ATP能逆浓度梯度第35页钠钾泵：依赖于Na+-K+ATPase转运体系，保持细胞内髙钾低钠，细胞外髙钠低钾。第36页Na+-K+ATPase作用机制：构象改变假说第37页第38页简单扩散、促进扩散、主动运输第39页原因方向能量载体简单扩散浓度差高向低势能无促进扩散浓度差高向低势能通道、载体蛋白主动转运逆浓度差低向高供能泵简单扩散、促进扩散、主动运输差异物质转运第40页（一）内吞作用：细胞从外界摄入大分子颗粒，逐步被质膜一小部分包裹，然后内陷，脱落，形成囊泡过程。

吞噬：细胞摄入不溶颗粒胞饮：细胞摄入可溶颗粒二大分子物质过膜转运第41页第42页内吞意图第43页（二）外排作用（分泌囊泡）细胞内物质形成份泌囊泡，向细胞质膜迁移，与其接触融合，然后向外释放过程。第44页第45页出胞示意图第46页出泡第47页(三)分泌蛋白经过内质网转运第48页一信号分子及其受体1细胞信号分类：（1）生物大分子：蛋白质、糖、核酸结构信息（2）物理信号：电、光、磁 （3）化学信号：细胞间通讯信号分子：激素、神经递质与神经肽、抗体、淋巴因子。细胞内通讯信号分子：cAMP,cGMP,Ca2+、IP3、DG、NO。

第四节信号过膜传导第49页是指细胞膜上或细胞内能识别生物活性分子（激素、神经递质、毒素等）并与之结合生物大分子。2受体

其特点：

①

专一性与配体结合。

②

与配体存在高亲和力。

③

与配体结合后，可经过第二信使引发生理效应。（1）受体概念第50页Ⅳ型为DNA转录调整型（2）受体分类I型为配体门通道型：乙酰胆碱受体Ⅱ型为G-蛋白偶联型：肾上腺素受体Ⅲ型为酪氨酸激酶型:生长因子受体第51页3信号转导信号转导（signaltransduction）细胞外信号经过与细胞表面受体相互作用转变为胞内信号,并在细胞内传递过程称为信号转导。第52页二、G蛋白偶联型受体系统（一）G蛋白：是一类和GTP或GDP相结合细胞膜外周蛋白。由αβγ三个亚基组成。第53页

(1)定义

G-蛋白是GTP结合蛋白简称，由α、β、γ三个亚基组成。

(2)分类兴奋（Gs、Go）型和抑制（Gi）型。二、G蛋白介导信号转导系统第54页（二）信号转导

信号转导:signaltransduction细胞外信号经过与细胞表面受体相互作用转变为胞内信号,并在细胞内传递过程称为信号转导。第55页（三）信号转导中蛋白激酶和蛋白磷酸酯酶

蛋白激酶(Proteinkinase，PK)：催化蛋白质含羟基氨基酸(丝／苏和酪)侧链羟基与ATP分子磷酸基团形成磷酸酯。第56页蛋白质磷酸酯酶(Proteinphosphatase，PPase)催化磷酸蛋白磷酸酯键水解而去磷酸化。细胞内任何一个蛋白质磷酸化状态是由蛋白激酶和蛋白磷酸酯酶两种相反酶活性之间平衡决定。第57页（四）几个蛋白激酶

（一）丝氨酸／苏氨酸蛋白激酶(Ser／ThrPK)是一大类特异地催化蛋白质丝氨酸和苏氨酸残基磷酸化激酶家族，参加各种信号转导过程。(二)酪氨酸蛋白激酶（Tyrosineproteinkinase，TPK)特异地催化蛋白质酪氨酸残基磷酸化。蛋白质酪氨酸磷酸化在细胞生长，分化和转化调整中起主要作用。第58页PKA：cAMP依赖性蛋白激酶PKC：Ca2+激活／磷脂依赖性蛋白激酶CaM-PK：钙调蛋白依赖性蛋白激酶PKG：cGMP依赖蛋白激酶DNA-PK：DNA依赖蛋白激酶MAPK：丝裂原激活蛋白激酶第59页（五）G蛋白介导几个主要信号通路路径1蛋白激酶A(PKA)路径2蛋白激酶C(PKC)路径3IP3-Ca2＋/钙调蛋白激酶路径第60页四个亚基组成寡聚体。其中有两个亚基为催化亚基，另两个亚基为调整亚基。当调整亚基与cAMP结合后发生变构（每一调整亚基可结合两分子cAMP），与催化亚基解聚，从而激活催化亚基。1蛋白激酶A(PKA)路径RRCC第61页配体与受体结合交换GTP/GDP（G蛋白活化）结合并激活AC（腺苷酸环化酶）生成cAMP（第二信使）激活PKA发挥生理作用第62页第63页第64页GsACATPcAMPCCRRCC

底物蛋白磷酸化RR

2cAMP2cAMPCREBNPiPiPi

转录活化域DNA结合域细胞膜核膜cAMP-蛋白激酶A信息转导过程第65页

cAMP不停地产生，同时不停地去除，可被磷酸二酯酶（PDE）降解为AMP而失活。PPiATPACMg2+cAMP5´-AMP

磷酸二酯酶H2OMg2+第66页2蛋白激酶C(PKC)路径甘油二酯：是该路径第二信使。当激素与受体结合后经G蛋白转导，激活磷脂酶C，由磷脂酶C将质膜上磷脂酰肌醇二磷酸(PIP2)水解成三磷酸肌醇(IP3)和DG。PKC路径：甘油二酯(DG)

-蛋白激酶C路径第67页PIP2甘油二酯IP3第68页DG积累PKC活化底物蛋白丝氨酸和苏氨酸羟基磷酸化细胞内生理效应短暂PKC活化内外分泌腺分泌、代谢改变第69页卵磷脂磷脂酶D磷脂酸磷脂酸磷酸酶DG持久PKC活化Ca2+细胞增值、分化DG激酶磷酸化生成磷脂酸DG脂酶水解为单酰甘油在脂酰CoA转移酶作用下，DG与其它脂肪酸合成甘油三脂。

终止第70页3IP3-Ca2＋/钙调蛋白激酶路径

IP3和Ca2+都是它第二信使。IP3是水溶性，在膜上水解生成后进入胞液内与内质网上Ca2+门控通道结合，促使内质网中Ca2+释人胞液中，胞内Ca2+水平升高，使Ca2+／钙调蛋白依赖性蛋白激酶(CaM酶)激活，而CaM酶再激活腺苷酸环化酶、Ca2+—Mg2+ATP酶等，产生各种生理效应。IP3能够被磷酸酶水解去磷酸生成肌醇．以终止其第二信使作用。第71页内质网第72页钙调整蛋白第73页

Ca2+依赖性信息转导过程酶蛋白磷酸化→物质