生物化学 第2章 细胞和生物膜.ppt
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1、,第二章 细胞和生物膜 2.1 细胞是生物体的基本结构单元 生命体是多层次、非线性、多侧面的复杂结构体系,而细胞是生命体的结构与生命活动的基本单位,有了细胞才有完整的生命活动。 细胞具有独立的、有序的自控代谢体系。 细胞是代谢与功能的基本单位。 细胞是有机体生长与发育的基础。 细胞是遗传的基本单位,细胞具有遗传的全能性。,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.质体的膜; 11.核膜,2.1.1 细胞的分类和结构,2.1.2 细胞是生物分子发生化学变化
2、的场所 细胞膜:是系统的边界。保护细胞,化学反应的场所,信息交换媒介。 细胞器:是分布于细胞质内、具有一定形态、在细胞生理活动中起重要作用的结构。进行系统内的分工合作。 细胞核:是系统的控制中心。 细胞质:是由细胞质基质、内膜系统、细胞骨架和包涵物构成的非常复杂的生物胶体。细胞质是进行新陈代谢的主要场所,绝大多数的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。,2.2 生物膜 所有的细胞都以一层薄膜将它的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,组成具有各种特定功能的亚细胞结构和细胞器。 例如,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的外膜通称
3、为生物膜。,2.2.1 生物膜的组成和结构 1.生物膜的组成:主要由蛋白质(包括酶)、脂质(磷脂、胆固醇和糖脂)和糖类组成。,脂质: 生物膜的基本骨架是以磷脂(主要成分)、胆固醇和糖脂为主构成的双层脂膜。,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碳的软脂酸和18碳的油酸)相连,第3位碳原子则与磷酸酯基相连。不同的磷脂,其磷酸酯基组成也不相同。,磷酸酯基 极性端,甘油链 脂肪酸酯基,非极性端,甘油磷脂的结构类型,卵磷脂的结构,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
4、(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:维持生长所需的,体内又不能合成的脂肪酸。,磷脂的特点 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。 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。 磷酸甘油二脂在水溶液中主要是形成双层脂膜。 磷脂的这种性质,使它具有形成生物膜(双层脂膜)的特性。,胆固醇,胆固醇是一种类脂化合物, 在生物膜中含量较多。,胆固醇以中性脂的形式分布在双层脂膜内,对生物膜中脂类的物理状态有一定的调节作用,有利于保持膜的流
5、动性和降低相变温度。,糖脂 糖脂也是构成双层脂膜的结构物质。 糖脂主要分布在细胞膜外侧的单分子层中。 动物细胞膜所含的糖脂主要是脑苷脂。 结构为:,半乳糖,脑苷脂的分子结构,鞘氨醇磷脂的结构,脑苷脂中所含的高级脂肪酸 脑苷脂中所含的高级脂肪酸有: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的氨基相连。 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,主要为甘油的衍生物。,膜蛋白质 生物膜中含有多种不同的蛋白质,通常称为膜蛋白。 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。 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。,外周蛋白 这类蛋白
6、约占膜蛋白的2030%,分布于双层脂膜的外表层,主要通过静电引力或范德华力与膜结合。 外周蛋白与膜的结合比较疏松,容易从膜上分离出来。 外周蛋白能溶解于水。,内在蛋白 内在蛋白约占膜蛋白的70-80%,蛋白的部分或全部嵌在双层脂膜的疏水层中。 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。 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增加,因此,它们主要以-螺旋和-折叠形式存在,其中又以-螺旋更普遍。,内在蛋白,糖类 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。 糖类在膜上的分布是不对称的,全部都处于细
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