生物化学-细胞和生物膜省公开课一等奖全国示范课微课金奖课件

第二章细胞和生物膜2.1细胞是生物体基本结构单元生命体是多层次、非线性、多侧面复杂结构体系，而细胞是生命体结构与生命活动基本单位，有了细胞才有完整生命活动。细胞含有独立、有序自控代谢体系。细胞是代谢与功效基本单位。

细胞是有机体生长与发育基础。

细胞是遗传基本单位，细胞含有遗传全能性。第1页A.原核细胞(蓝藻)；B.真核细胞(小球藻)1.多角体；2.藻青素颗粒；3.光合膜；4.核质；5.内质网；6.高尔基体；7.线粒体；8.叶绿体；9.细胞核；10.质体膜；11.核膜2.1.1细胞分类和结构第2页第3页2.1.2细胞是生物分子发生化学改变场所细胞膜：是系统边界。保护细胞，化学反应场所，信息交换媒介。细胞器：是分布于细胞质内、含有一定形态、在细胞生理活动中起主要作用结构。进行系统内分工合作。细胞核：是系统控制中心。细胞质：是由细胞质基质、内膜系统、细胞骨架和包涵物组成非常复杂生物胶体。细胞质是进行新陈代谢主要场所，绝大多数化学反应都在细胞质中进行。同时它对细胞核也有调控作用。第4页2.2生物膜全部细胞都以一层薄膜将它内含物与外界环境分开。另外，大多数细胞中还含有许多内膜系统，组成含有各种特定功效亚细胞结构和细胞器。比如，线粒体、细胞核、内质网、溶酶体和叶绿体等。细胞膜以及各种细胞器外膜通称为生物膜。第5页2.2.1生物膜组成和结构1.生物膜组成：主要由蛋白质（包含酶）、脂质（磷脂、胆固醇和糖脂）和糖类组成。第6页⑴脂质：生物膜基本骨架是以磷脂（主要成份）、胆固醇和糖脂为主组成双层脂膜。第7页①磷脂主要是磷酸甘油二脂。甘油中第1，2位碳原子与脂肪酸酯基（主要是含16碳软脂酸和18碳油酸）相连，第3位碳原子则与磷酸酯基相连。不一样磷脂，其磷酸酯基组成也不相同。第8页磷酸酯基极性端甘油链脂肪酸酯基非极性端第9页甘油磷脂结构类型X-OHX取代基甘油磷脂名称水－H磷脂酸胆碱－CH2CH2N+(CH3)3磷脂酰胆碱(卵磷脂)乙醇胺－CH2CH2NH3+磷脂酰乙醇胺丝氨酸－CH2CHNH2COOH磷脂酰丝氨酸甘油－CH2CHOHCH2OH磷脂酰甘油磷脂酰甘油二磷脂酰甘油肌醇磷脂酰肌醇第10页卵磷脂结构第11页脂肪酸饱和脂肪酸：硬脂酸（18碳脂肪酸）、软脂酸（16碳脂肪酸）、花生酸（二十碳酸）等。不饱和脂肪酸：油酸（18碳一烯酸[9]）、亚油酸（18碳二烯酸[9，12]）、亚麻酸（18碳三烯酸[9，12，15或6，9，12]）、花生四烯酸（二十碳四烯酸）、二十碳五烯酸和二十二碳六烯酸。必需脂肪酸：维持生长所需，体内又不能合成脂肪酸。第12页磷脂特点磷脂分子中含有亲水性磷酸酯基和亲脂性脂肪酸链，是优良两亲性分子。磷脂分子在水溶液中，因为水分子作用，能够形成双层脂膜结构或微团结构。磷酸甘油二脂在水溶液中主要是形成双层脂膜。磷脂这种性质，使它含有形成生物膜（双层脂膜）特征。第13页②胆固醇胆固醇是一个类脂化合物,在生物膜中含量较多。胆固醇以中性脂形式分布在双层脂膜内，对生物膜中脂类物理状态有一定调整作用，有利于保持膜流动性和降低相变温度。第14页③糖脂糖脂也是组成双层脂膜结构物质。糖脂主要分布在细胞膜外侧单分子层中。动物细胞膜所含糖脂主要是脑苷脂。结构为：半乳糖第15页脑苷脂分子结构第16页鞘氨醇磷脂结构第17页脑苷脂中所含高级脂肪酸脑苷脂中所含高级脂肪酸有：二十四酸、二十四烯酸和

-羟二十四酸等。这些脂肪酸以酰胺键形式与神经鞘氨醇中氨基相连。细菌和植物细胞膜中糖脂含量较多。这类糖脂结构比较复杂，主要为甘油衍生物。第18页⑵膜蛋白质生物膜中含有各种不一样蛋白质，通常称为膜蛋白。依据它们在膜上定位情况，能够分为外周蛋白和内在蛋白。膜蛋白含有主要生物功效，是生物膜实施功效基本场所。第19页外周蛋白这类蛋白约占膜蛋白20－30%，分布于双层脂膜外表层，主要经过静电引力或范德华力与膜结合。外周蛋白与膜结合比较疏松，轻易从膜上分离出来。外周蛋白能溶解于水。第20页内在蛋白

内在蛋白约占膜蛋白70-80%，蛋白部分或全部嵌在双层脂膜疏水层中。这类蛋白特征是不溶于水，主要靠疏水键与膜脂相结合，而且不轻易从膜中分离出来。内在蛋白与双层脂膜疏水区接触部分，因为没有水分子影响，多肽链内形成氢键趋向大大增加，所以，它们主要以

-螺旋和

-折叠形式存在，其中又以

-螺旋更普遍。第21页内在蛋白第22页⑶糖类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。糖类在膜上分布是不对称，全部都处于细胞膜外侧。生物膜中组成寡糖单糖主要有半乳糖、半乳糖胺、甘露糖、葡萄糖和葡萄糖胺等。生物膜中糖类化合物在信息传递和相互识别方面含有主要作用。第23页膜蛋白中糖类第24页2.2.2生物膜功效生物膜含有保护、转运、能量转换、信息传递、运动和免疫等生物功效。第25页1.保护功效在细胞或细胞器中，生物膜第一个主要作用是将其内含物质与外界环境分隔开来，使之成为含有特殊功效独立个体。生物膜能够保护细胞或细胞器不受或少受外界环境原因改变影响，保持它们原有形状和完整结构。第26页2.转运功效细胞或细胞器需要经常与外界进行物质交换以维持其正常功效。细胞或细胞器经过生物膜，从膜外选择性地吸收所需要养料，同时也要排出不需要物质。在各种物质跨膜转运过程中，细胞膜起着主要调控作用。第27页⑴被动转运物质从高浓度一侧，经过膜转运到低浓度另一侧，即沿着浓度梯度（膜两边浓度差）方向跨膜转运过程。这类转运是经过被转运物质本身扩散作用进行，是一个不需要外加能量自发过程。许多物质被动转运过程需要特殊蛋白载体帮助。第28页转运通道第29页被动转运试验第30页⑵主动转运主动转运是在外加能量驱动下进行物质跨膜转运过程。主动转运物质，能够是离子、小分子化合物，也能够是复杂大分子物质，如一些蛋白或酶等。这一过程普通都与ATP释能反应相偶联。第31页主动转运过程第32页钠、钾离子泵第33页

主动转运特点①膜专一性：膜对于主动转运物质有专一性。②载体蛋白：物质主动转运需要载体蛋白参加。载体蛋白含有专一性，一个载体蛋白普通只能转运一个或一类物质。③方向性：物质能够逆浓度梯度或电化学梯度进行转运。如细胞为了保持膜内、外K+和Na+离子浓度梯度以维持正常生理活动需要，细胞经过主动转运方式，向内泵入K+，而向外泵出Na+。④主动转运过程能够被一些抑制剂抑制。⑤主动转运所需能量普通由ATP提供。第34页3.能量转换

氧化磷酸化：经过生物氧化作用，将食物分子中存放化学能转变成生物能，即将化学能转换成ATP分子高能磷酸键。然后再经过ATP分子磷酸键分解释放能量，为生物体提供所需能量。光合磷酸化：经过光合作用，将光能（主要是太阳能）转换成ATP高能磷酸键。再利用ATP能量合成糖类物质。真核细胞氧化磷酸化主要在线粒体膜上进行。原核细胞氧化磷酸化则是在细胞质膜上进行。光合磷酸化主要在叶绿体膜上进行。第35页光合磷酸化第36页氧化磷酸化第37页4.信息传递生物体内信息传递，比如激素刺激、神经传导和遗传信息传递等，主要是在细胞膜上进行。细胞膜上有接收不一样信息专一性受体，这些受体能识别和接收各种特殊信息，然后将不一样信息分别传递给相关靶细胞并产生对应效应以调整代谢、控制遗传和其它生理活动。第38页激素作用过程第39页5.运动功效许多原生动物及单细胞动物主要是经过其细胞膜表面纤毛或鞭毛摆动而移动。淋巴细胞吞噬作用和一些细胞利用质膜内折叠将外源物质包围入细胞作用等都是靠细胞膜运动实现。第40页6.免疫功效细胞免疫性主要是因为细胞膜上有专一性抗原受体，当抗原受体被抗原激活后，即产生对应抗体。抗体能够识别及特异性地与外源性抗原（如细菌、病毒等）结合并吞噬毁灭。另外，吞噬细胞和淋巴细胞免疫功效，是因为它们能够识别外源物质（细菌或其它蛋白质等），并能将这些外源物质吞噬毁灭。第41页2.2.3生物膜模拟——人工膜是指由双亲性分子高度有序排列形成体系.是指由双亲性分子高度有序排列形成体系，如胶束、微团、单分子层膜、双分子层膜和脂质体等。人工膜含有生物膜基本结构特点和一些理化性质，是硕士物膜结构与功效关系基本模型。最能代表生物膜结构特征人工膜是单分子层膜、双分子层膜和脂质体。第42页1.单分子层膜

单分子层膜是由高度有序排列双亲性分子形成单分子层膜结构。单分子层能够在气—液、气—固、液—液和固—液等界面形成，其中，空气—水界面形成单层膜最主要。LB膜技术是制备单分子层膜主要方法。LB膜技术是由Langmuir和Blodgett创造膜制备技术，所以称为LB膜技术。第43页2.双层类脂膜这类膜是指含有双分子厚度，能有效分隔水溶液超薄类脂膜。双层类脂膜厚度小于10nm，含有两个界面，不