生物化学生物膜与物质运输

生物化学生物膜与物质运输第1页，课件共44页，创作于2023年2月动物、植物、微生物细胞结构第2页，课件共44页，创作于2023年2月本章主要内容：

生物膜的化学组成生物膜的性质和结构物质的跨膜运输第3页，课件共44页，创作于2023年2月1.生物膜的化学组成

所有生物膜几乎都是由蛋白质和脂类两大物质组成，尚含有少量糖、金属离子和水。1.1膜脂

磷脂（甘油磷脂、鞘磷脂）糖脂胆固醇第4页，课件共44页，创作于2023年2月

膜脂分子的特点和结构

双亲性卵磷脂亲水的极性的头部疏水的非极性的尾部第5页，课件共44页，创作于2023年2月（一）生物膜的概念

所有细胞原生质团的外面都有一层由脂类和蛋白质为主要成分组成的薄膜，它将内含物与外界环境隔开，这层膜称细胞膜，又称原生质膜或质膜。第6页，课件共44页，创作于2023年2月生物膜系统第7页，课件共44页，创作于2023年2月（二）细胞膜细胞膜是把细胞质与外界环境隔开的一层半透膜，厚度为5～10nm。细胞膜在细胞的生命活动中担负着许多重要的生理功能，如细胞与环境间的物质交换、能量转化、信息传递、代谢调节、细胞识别、细胞免疫、细胞对药物的反应、分泌作用等都与细胞膜的结构紧密联系。同时，细胞膜对细胞也起到一定的保护作用，使细胞不受或少受外界环境因素变化的影响。第8页，课件共44页，创作于2023年2月

微团双分子层

脂质体膜的基本结构——脂质双层（Lipidbilayer）waterwater第9页，课件共44页，创作于2023年2月

原核细胞：没有分化的细胞器，只有细胞膜内陷而形成的少量片层状或囊装结构，称间体。间体在细胞的能量代谢、细胞分裂等活动中起重要作用。第10页，课件共44页，创作于2023年2月细胞的亚显微结构第11页，课件共44页，创作于2023年2月1、细胞核

细胞核是真核细胞最重要的细胞器。一般为圆形或卵圆形，由两层质膜组成的核膜包围而成，每层厚约7～8nm，两层膜间隔约50nm，称为核腔。核膜上有的部位内膜和外膜相连，形成穿过核膜的直径为50一70nm的孔隙，称核孔。第12页，课件共44页，创作于2023年2月2、内质网

内质网是广泛分布于细胞质中的由膜围起的扁囊形成的网状系统。这些扁囊、小管的内腔彼此相通，与细胞核外膜相连，与高尔基体相连。一种是粗面内质网。另一种是光面内质网，表面没有核糖体附着。细胞核外层膜与内质网相连，外面附着有核糖体颗粒，可进行蛋白质的合成。第13页，课件共44页，创作于2023年2月3、线粒体

线粒体是普遍存在于真核细胞中的细胞器，呈球状或棒状，双层膜。内膜内折叫嵴，增加了内膜的面积。内室中充满胶状的液体称基质，基质中含丰富的蛋白质。第14页，课件共44页，创作于2023年2月4、叶绿体

叶绿体是绿色植物和藻类细胞内的亚细胞结构，一般为盘状结构，有内膜和外膜，内膜成片层，基质中含有与光合作用有关的酶类。第15页，课件共44页，创作于2023年2月5、高尔基体

高尔基体是由膜围成的扁囊状体，周边有小管和小囊泡组成。高尔基体是蛋白质合成后加工的地方。第16页，课件共44页，创作于2023年2月6、溶酶体

溶酶体是单层膜包被的细胞器，内含各种水解酶类。有溶解吞噬泡内容物的作用，也有细胞自溶的作用。第17页，课件共44页，创作于2023年2月（一）生物膜的组成和性质1、膜脂质包括磷脂、糖脂和固醇酯磷脂有：卵磷脂、脑磷脂、鞘脂类等。糖脂：细胞膜主要含有甘油糖脂和鞘氨醇糖脂。固醇酯：细胞膜中含有一定量的胆固醇对细胞膜的稳定性起调节作用。第18页，课件共44页，创作于2023年2月脂质特点：

磷酸及碱基属亲水性集团；而长脂肪酸烃链属于疏水基团.所以磷脂亲水性基团朝向水面.疏水性基团朝向空气,整齐排列单分子层.从热力学角度分析:这样组成的系统包含的自由能最低，最稳定，可以自动形成和维持。第19页，课件共44页，创作于2023年2月第20页，课件共44页，创作于2023年2月2、膜蛋白包括：外周蛋白占20－30％，易被水解下来。和内在蛋白占70－80％，不易被水解。第21页，课件共44页，创作于2023年2月

膜蛋白具有重要的生物功能，是生物膜实施功能的场所。可以分为外周蛋白和内在蛋白。它们是受体，酶，抗原，通道和骨架蛋白等。

外周蛋白（peripheralprotein）分布于双层脂膜的外表层。与膜的结合比较疏松，容易从膜上分离出来。外周蛋白比较亲水，能溶解于水。内在蛋白（integralprotein）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。第22页，课件共44页，创作于2023年2月跨膜蛋白（transmembraneprotein)第23页，课件共44页，创作于2023年2月蛋白质在脂膜中的结构第24页，课件共44页，创作于2023年2月3、糖类糖和膜蛋白结合形成糖蛋白或和酯结合形成糖脂，通常与细胞识别有关。第25页，课件共44页，创作于2023年2月（二）膜脂和膜蛋白在脂双分子层两侧分布的不对称性1、膜蛋白分布的不对称性:在生物膜中，膜蛋白在膜两侧的分布因种类不同而不同，同一种膜也有很大差别。2、膜脂分布的不对称性:膜脂在脂双分子层的两侧分布也不同保证了膜功能的方向性。第26页，课件共44页，创作于2023年2月（三）生物膜的流动性生物膜具有流动性，是正常生物膜的特征。1、膜脂的流动性:

正常生理条件下膜脂处于流动状态称为液晶态，温度降低处于凝胶态。称之为相变。膜脂的成分不同，流动性不同。温度、结构、成分影响膜的流动性。2、膜蛋白的运动性:

膜蛋白象浮在海上的冰山做侧向运动和旋转运动，蛋白质含量越高流动性越小。第27页，课件共44页，创作于2023年2月（四）生物膜的结构模型生物膜的分子结构假说：Singer等1972年提出液态镶嵌模型

（1）以液态的脂质双分子层为基架；（2）其中镶嵌着具有不同分子结构，有不同生理功能的蛋白质。（3）膜蛋白在脂双分子层中自由扩散，但不能从一侧转但另一侧。第28页，课件共44页，创作于2023年2月第29页，课件共44页，创作于2023年2月流动镶嵌模型要点:生物膜的基本结构是脂质双层,蛋白质或镶嵌在膜上或结合在膜的表面,膜上的寡糖链总是指向膜的胞外一侧.膜上的成分是运动的,随温度变化,脂质双层呈液晶态或凝胶态.膜的相变温度（Tm）与膜上脂肪酸烃链的长度和饱和程度有关。脂质双层的组成成分呈不对称分布.第30页，课件共44页，创作于2023年2月3.物质的过膜转运3.1物质运输的功能

维持细胞的容积、形态、渗透压、电解质的浓度，为细胞的生理活动提供适宜的环境从环境摄取营养物质，向环境排出代谢废物第31页，课件共44页，创作于2023年2月生物膜的运动膜脂分子：分子摆动、旋转运动、侧向运动等。膜蛋白：扩散运动、旋转运动。

第32页，课件共44页，创作于2023年2月

简单扩散（simplediffusion)顺浓度梯度不需要供应能量

促进扩散（facilitateddiffusion）顺浓度梯度不需要供应能量需要通道蛋白或载体蛋白介导

主动转运（activetransport)逆浓度梯度消耗能量(如ATP)需要转运载体3.2小分子物质和离子的过膜转运第33页，课件共44页，创作于2023年2月简单扩散促进扩散主动运输物质的电化学梯度

第34页，课件共44页，创作于2023年2月

简单扩散——顺浓度梯度注意电荷、极性与大小的影响

促进扩散——顺浓度梯度注意需要载体或通道协助

通道载体第35页，课件共44页，创作于2023年2月

以钠钾泵，又称Na+K+ATPase为例。它是广泛存在于动物细胞膜上的离子运载体，为蛋白二聚体。其功能是保持细胞内高钾低钠，细胞外高钠低钾的浓度梯度，转运过程消耗ATP。钠钾泵有两种构型：EI型：亲钠排钾，脱磷酸的形式EII型：亲钾排钠，磷酸化的形式两种构型发生一次互变，转运出3个Na+

，输入2个K+

，消耗一分子ATP。主动运输第36页，课件共44页，创作于2023年2月Na-K泵第37页，课件共44页，创作于2023年2月（二）膜泡运送1、外排作用细胞内需排出的物质形成小泡融和细胞膜然后释放到细胞外。例腺细胞分泌的酶。神经未植在神经冲动达到时释放神经递质。第38页，课件共44页，创作于2023年2月2、内吞作用某些大分子物质、物质团块通过膜更为复杂的结构和机能的变化，通过细胞膜融和进入细胞。第39页，课件共44页，创作于2023年2月

异物、细菌被细胞膜辨认，此时膜内陷、突出伪足，接着融合、断裂，最后吞噬入细胞。第40页，课件共44页，创作于2023年2月3.3大分子物质的过膜转运胞吞与胞吐受体介导的内吞作用(receptor-mediatedendocytosis)

免疫球蛋白低密度脂蛋白（LDL，血浆中的胆固醇转运蛋白）分泌蛋白的胞内转运过程信号肽学说（signalpeptidehypothesis）第41页，课件共44页，创作于2023年2月受体介导的细胞内吞作用受体内吞泡配体溶酶体内体第42页，课件共44页，创作于2023年2月信号