考研科目,动物生物化学第6章生物膜与物质转运课件

第6章生物膜与物质运输

Biomembranesandcellulartransportation本章主要内容1生物膜的化学组成2生物膜的性质和结构3物质的跨膜运输

重点与难点：生物膜的性质和结构物质的跨膜运输

一、膜脂(lipid)膜脂

磷脂

糖脂

胆固醇1、膜脂的种类甘油磷脂鞘磷脂甘油中第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）（2）鞘磷脂半乳糖鞘磷脂2、膜脂质的双亲性亲水的头部(磷酰－X)，疏水的尾部（脂肪链），形成脂质的双分子层。磷脂酰胆碱（卵磷脂）极性端非极性端二膜蛋白

生物膜中含有的蛋白质通常称为膜蛋白。根据在膜上的定位，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。

蛋白的部分或全部嵌在双层脂膜的疏水层中。溶于水，且不容易从膜中分离出来。主要以-螺旋形式存在。

内在蛋白（integralprotein）

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。

生物膜中的糖类化合物在信息传递和相互识别方面具有重要作用。三、膜糖O-糖肽键连接N-糖肽键连接N－乙酰半乳糖胺N－乙酰葡萄糖胺一、膜的运动性

1磷脂分子的运动：分子摆动、旋转运动、侧向运动、垮膜翻转等。第二节生物膜的结构特点2膜蛋白的运动膜蛋白的运动:

侧向扩散旋转扩散膜的流动性有利于蛋白质的运动；使膜具有韧性；细胞自由变形相对运动较慢。3膜运动的意义相变温度受膜脂中脂肪酸的组成影响。烃链短的脂肪酸和不饱和脂肪酸的含量较高时，膜脂的相变温度较低，膜呈现较好的流动性。胆固醇参与膜脂流动性的调节。三、膜蛋白与膜脂质的相互作用1膜上的许多内在蛋白才能维持其构象和表现出活性。2一些膜上的蛋白与多种脂肪酸相连，后者插入脂双层中，构成含膜脂蛋白。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1组成成分：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、贯穿4结构特点：具有一定的流动性5功能特点：选择透过性要点

生物膜的功能1保护功能:保持细胞或细胞器形状和完整结构。2转运功能：经常与外界进行物质交换以维持其正常的功能。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途径。5运动功能:吞噬作用。1简单扩散（simplediffusion)小分子与离子由高浓度向穿越细胞膜的自由扩散过程。

特点：由高浓度向低浓度不需要能量

一、小分子和离子的过膜运输

在膜蛋白的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）通道蛋白的特点：处于开放、关闭等不同功能状态，其通透性变化快。通道的开放类型转运通道：载体蛋白和通道蛋白3主动运输（activetransport）是物质依赖转运载体、消耗能量并且能够逆浓度梯度进行的过膜转运方式。特点：转运载体消耗能量ATP能逆浓度梯度钠钾泵：依赖于Na+-K+ATPase的转运体系，保持细胞内髙钾低钠，细胞外髙钠低钾。Na+-K+ATPase的作用机制：构象变化假说简单扩散、促进扩散、主动运输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、主动运输的差异物质转运（一）内吞作用：细胞从外界摄入大分子颗粒，逐渐被质膜的一小部分包裹，然后内陷，脱落，形成囊泡的过程。

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的过膜转运内吞意图（二）外排作用（分泌囊泡）细胞内的物质形成分泌囊泡，向细胞质膜迁移，与其接触融合，然后向外释放的过程。出胞示意图出泡(三)分泌蛋白通过内质网的转运一信号分子及其受体1细胞信号的分类：（1）生物大分子：蛋白质、糖、核酸的结构信息（2）物理信号：电、光、磁 （3）化学信号：细胞间通讯的信号分子：激素、神经递质与神经肽、抗体、淋巴因子。细胞内通讯的信号分子：cAMP,cGMP,Ca2+、IP3、DG、NO。

第四节信号的过膜传导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）并与之结合的生物大分子。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，可通过第二信使引发生理效应。（1）受体的概念Ⅳ型为DNA转录调节型（2）受体的分类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3信号转导信号转导（signaltransduction）细胞外信号通过与细胞表面的受体相互作用转变为胞内信号,并在细胞内传递的过程称为信号转导。二、G蛋白偶联型受体系统（一）G蛋白：是一类和GTP或GDP相结合的细胞膜外周蛋白。由αβγ三个亚基组成。

(1)定义

G-蛋白是GTP结合蛋白的简称，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蛋白介导的信号转导系统（二）信号转导

信号转导:signaltransduction细胞外信号通过与细胞表面的受体相互作用转变为胞内信号,并在细胞内传递的过程称为信号转导。（三）信号转导中的蛋白激酶和蛋白磷酸酯酶

蛋白激酶(Proteinkinase，PK)：催化蛋白质的含羟基氨基酸(丝／苏和酪)的侧链羟基与ATP分子的磷酸基团形成磷酸酯。蛋白质磷酸酯酶(Proteinphosphatase，PPase)催化磷酸蛋白的磷酸酯键水解而去磷酸化。细胞内任何一种蛋白质的磷酸化状态是由蛋白激酶和蛋白磷酸酯酶的两种相反酶活性之间的平衡决定的。（四）几种蛋白激酶

（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的丝氨酸和苏氨酸残基磷酸化的激酶家族，参与多种信号转导过程。(二)酪氨酸蛋白激酶（Tyrosineproteinkinase，TPK)特异地催化蛋白质的酪氨酸残基磷酸化。蛋白质酪氨酸磷酸化在细胞生长，分化和转化的调节中起重要作用。PKA：cAMP依赖性蛋白激酶PKC：Ca2+激活的／磷脂依赖性蛋白激酶CaM-PK：钙调蛋白依赖性蛋白激酶PKG：cGMP依赖的蛋白激酶DNA-PK：DNA依赖的蛋白激酶MAPK：丝裂原激活的蛋白激酶（五）G蛋白介导的几种主要的信号通路途径1蛋白激酶A(PKA)途径2蛋白激酶C(PKC)途径3IP3-Ca2＋/钙调蛋白激酶途径四个亚基构成的寡聚体。其中有两个亚基为催化亚基，另两个亚基为调节亚基。当调节亚基与cAMP结合后发生变构（每一调节亚基可结合两分子cAMP），与催化亚基解聚，从而激活催化亚基。1蛋白激酶A(PKA)途径RRCC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的信息转导过程

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

磷酸二酯酶H2OMg2+2蛋白激酶C(PKC)途径甘油二酯：是该途径的第二信使。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将质膜上的磷脂酰肌醇二磷酸(PIP2)水解成三磷酸肌醇(IP3)和DG。PKC途径：甘油二酯(DG)

-蛋白激酶C途径PIP2甘油二酯IP3DG积累PKC活化底物蛋白的丝氨酸和苏氨酸羟基磷酸化细胞内的生理效应短暂的PKC活化内外分泌腺的分泌、代谢变化卵磷脂磷脂酶D磷脂酸磷脂酸磷酸酶DG持久的PKC活化Ca2+细胞的增值、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转移酶的作用下，DG与其它脂肪酸合成甘油三脂。

终止3IP3-Ca2＋/钙调蛋白激酶途径

IP3和Ca2+都是它的第二信使。IP3是水溶性的，在膜上水解生成后进入胞液内与内质网上的Ca2+门控通道结合，促使内质网中的Ca2+释人胞液中，胞内Ca2+水平的升高，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可以被磷酸酶水解去磷酸生成肌醇．以终止其第二信使作用。内质网钙调节蛋白

Ca2+依赖性信息转导过程酶蛋白磷酸化→物质代谢改变离子通道蛋白磷酸化→膜通透性改变信息转导蛋白磷酸化→信息传递改变转录因子磷酸化→基因表达改变H+RGpPLC↑PIP2DAG↑IP3↑PKC↑内质网IP3受体胞液Ca2+↑CaM↑CaMPK↑靶酶/蛋白质磷酸化生理效应TPK的磷酸化PS三、酪氨酸蛋白激酶型受体系统酪氨酸蛋白激酶型受体：本身是一种具有跨膜结构的酶蛋白，其胞外域与配体结合而被激活，通过胞内侧激酶反应将胞外信号传至胞内。

包括胰岛素、生长激素、细胞因子等多肽类激素和生长因子，通过酪氨酸蛋白激酶型受体系统进行信号传递。分为