生物化学课件第二章-生物膜.ppt
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- 生物化学 课件 第二 生物膜
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1、l1 1生物膜的组成生物膜的组成l主要由脂质(主要是磷脂和胆固醇)、主要由脂质(主要是磷脂和胆固醇)、l蛋白质(包括酶)和多糖类组成,蛋白质(包括酶)和多糖类组成,l水和金属离子等。水和金属离子等。l生物膜的组成,因膜的种类不同而有很生物膜的组成,因膜的种类不同而有很大的差别。大的差别。生物膜是以磷脂、胆固醇和糖脂为主构成的双层脂膜生物膜是以磷脂、胆固醇和糖脂为主构成的双层脂膜l脂质是构成生物膜最基本的结脂质是构成生物膜最基本的结构物质构物质l脂质包括磷脂、胆固醇和糖脂脂质包括磷脂、胆固醇和糖脂等,其中以磷脂为主要成分。等,其中以磷脂为主要成分。3,构成生物膜的主要物质,构成生物膜的主要物质l
2、主要是磷酸甘油二脂。甘主要是磷酸甘油二脂。甘油中第油中第1 1,2 2位碳原子与脂位碳原子与脂肪酸酯基(主要是含肪酸酯基(主要是含1616碳碳的软脂酸和的软脂酸和1818碳的油酸)碳的油酸)相连,第相连,第3 3位碳原子则与磷位碳原子则与磷酸酯基相连。不同的磷脂,酸酯基相连。不同的磷脂,其磷酸酯基组成也不相同。其磷酸酯基组成也不相同。C CH H2 2O OC CC CH HC CH H2 2O OO OC CR R1 1R R2 2O OO OP PO OO OH HO OX XO OH H2 2C CC CH HC CH H2 2O OO OC CO OC CR R3 3R R4 4O O
3、 P PO OO O-O OP PO O-O OC CH H2 2C CH HC CH H2 2O OO OH HX X=H HX X=C CH H2 2C CH H2 2N N(C CH H3 3)2 2X X=C CH H2 2C CH H2 2N NH H2 2X X=C CH H2 2C CH H(O OH H)C CH HO OH HX X=C CH H2 2C CH H(N NH H2 2)C CO OO O-X X=X X=OHOHOHOHOH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l饱和脂肪酸:硬脂酸(饱和脂肪酸:硬脂酸(1818碳脂
4、肪酸)、软脂酸碳脂肪酸)、软脂酸(1616碳脂肪酸)、花生酸(二十碳酸)等。碳脂肪酸)、花生酸(二十碳酸)等。l不饱和脂肪酸:油酸(不饱和脂肪酸:油酸(1818碳一烯酸碳一烯酸99)、)、亚亚油酸(油酸(1818碳二烯酸碳二烯酸99,1212)、亚麻酸()、亚麻酸(1818碳碳三烯酸三烯酸99,1212,1515或或6 6,9 9,1212)、花生四烯)、花生四烯酸(二十碳四烯酸)、二十碳五烯酸和二十二酸(二十碳四烯酸)、二十碳五烯酸和二十二碳六烯酸。碳六烯酸。l必需脂肪酸:维持生长所需的,体内又不能合必需脂肪酸:维持生长所需的,体内又不能合成的脂肪酸成的脂肪酸COOHCOOHl磷脂分子中含有
5、亲水性的磷酸酯基和亲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。脂性的脂肪酸链,是优良的两亲性分子。l磷脂分子在水溶液中,由于水分子的作磷脂分子在水溶液中,由于水分子的作用,能够形成双层脂膜结构或微团结构。用,能够形成双层脂膜结构或微团结构。l磷酸甘油二脂在水溶液中主要是形成双磷酸甘油二脂在水溶液中主要是形成双层脂膜。层脂膜。l磷脂的这种性质,使它具有形成生物膜磷脂的这种性质,使它具有形成生物膜(双层脂膜)的特性。(双层脂膜)的特性。l磷脂分子中含有亲水性的磷酸酯基和亲脂的脂肪酸链,磷脂分子中含有亲水性的磷酸酯基和亲脂的脂肪酸链,是优良的两亲性分子是优良的两亲性分子(
6、CH3)3N+CH2CH2OPO-OOCH2CHCH2OOCCOOR1R2极性端非极性端l胆固醇是一种类胆固醇是一种类脂化合物脂化合物,在生在生物膜中含量较多。物膜中含量较多。胆固醇以中性脂的形式分布在胆固醇以中性脂的形式分布在双层脂膜内,对生物膜中脂类的双层脂膜内,对生物膜中脂类的物理状态有一定的调节作用,物理状态有一定的调节作用,有有利于保持膜的流动性和降低相变利于保持膜的流动性和降低相变温度温度。l糖脂也是构成双层脂膜的结构物质。糖脂也是构成双层脂膜的结构物质。l糖脂主要分布在细胞膜外侧的单分子层中。糖脂主要分布在细胞膜外侧的单分子层中。l动物细胞膜所含的糖脂主要是脑苷脂。动物细胞膜所含
7、的糖脂主要是脑苷脂。l 结构为:结构为:CH2CHNHCHCH=CHOH(CH2)12CH3神经鞘氨醇OOHCH2OHOOHOHR:脂肪酸COR半乳糖l脑苷脂中所含的高级脂肪酸有:二十四脑苷脂中所含的高级脂肪酸有:二十四酸、二十四烯酸和酸、二十四烯酸和-羟二十四酸等。这羟二十四酸等。这些脂肪酸以酰胺键形式与神经鞘氨醇中些脂肪酸以酰胺键形式与神经鞘氨醇中的氨基相连。的氨基相连。l细菌和植物的细胞膜中糖脂含量较多。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,主要为甘油的这类糖脂结构比较复杂,主要为甘油的衍生物。衍生物。l生物膜中含有多种不同的蛋白质,通常生物膜中含有多种不同的蛋白质,通
8、常称为膜蛋白。称为膜蛋白。l根据它们在膜上的定位情况,可以分为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。外周蛋白和内在蛋白。l膜蛋白具有重要的生物功能,是生物膜膜蛋白具有重要的生物功能,是生物膜实施功能的基本场所。实施功能的基本场所。l这类蛋白约占膜蛋白的这类蛋白约占膜蛋白的202030%30%,分布于,分布于双层脂膜的外表层,主要通过静电引力双层脂膜的外表层,主要通过静电引力或范德华力与膜结合。或范德华力与膜结合。l外周蛋白与膜的结合比较疏松,容易从外周蛋白与膜的结合比较疏松,容易从膜上分离出来。膜上分离出来。l外周蛋白能溶解于水。外周蛋白能溶解于水。l内在蛋白约占膜蛋白的内在蛋
9、白约占膜蛋白的70-80%70-80%,蛋白的部分或,蛋白的部分或全部嵌在双层脂膜的疏水层中。全部嵌在双层脂膜的疏水层中。l这类蛋白的特征是不溶于水,主要靠疏水键与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。膜脂相结合,而且不容易从膜中分离出来。l内在蛋白与双层脂膜疏水区接触部分,由于没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,它们主要以增加,因此,它们主要以-螺旋和螺旋和-折叠形式折叠形式存在,其中又以存在,其中又以-螺旋更普遍。螺旋更普遍。l生物膜中含有一定的寡糖类物
10、质。它们大多与膜蛋白结合,少数与膜脂结合。l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、葡萄糖和葡萄糖胺等。l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。l生物膜具有保护、转运、能量转换、信生物膜具有保护、转运、能量转换、信息传递、运动和免疫等生物功能。息传递、运动和免疫等生物功能。l在细胞或细胞器中,生物膜第一个重要作用在细胞或细胞器中,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。成为具有特殊功能的独立个体。l生物膜能够保护细胞或细胞器不
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