生物化学 膜结构与物质转运1.ppt
2019/6/22,1,生命的基本要素： 物质、能量、信息 决定细胞生长、增殖、分化，直至衰老、死亡 信息传递失误、调节障碍 引起疾病的产生,信息流（占主导地位),2019/6/22,2,体内外各种刺激信息分子靶细胞受体 跨膜转导 胞内第二信使 按一定的途径 传递信息,直接影响酶活性 调控代谢速率,调控基因表达,生物学效应,2019/6/22,3,一、理论教学（36学时） 1）生物膜的组成、结构与物质转运 2）代谢调节及基因表达调控 3）信息分子 4）膜受体与跨膜转导 5）胞内信息传递途径 6）癌基因与细胞信息传递 二、实验教学（24学时: 5月-15、16、22、23、24日。可能有变动?) 1) Western-blotting 检测大鼠肝组织清蛋白的表达变化 2）酶蛋白(AKP)的分离、提取与鉴定技术 3）Sephadex 凝胶过滤层析技术,2019/6/22,4,主要参考书籍： 1.刘景生主编，细胞信息与调控.中国协和医科大学出版社. 2004.03 2.Reginald H.Garrett. Biochemistry. 生物化学(影印版).高等教育出版社. 2005.11 3. Gerald Karp. Cell and Molecular Biology，分子细胞生物学(影印版). 高等教育出版社. 2006.07 *金国琴主编，生物化学与分子生物学实验讲义.上海中医药大学教材科. 2008.05,2019/6/22,5,第一章 生物膜的结构与物质转运 1、生物膜的化学组成 2、生物膜的结构 3、生物膜的合成 4、物质的跨膜转运,2019/6/22,6,生物膜（biological membrane）： 细胞质膜以及包裹各种细胞器的膜性结构。,基本功能： 1） 极性物质的通 透屏障； 2） 维持细胞内环 境相对恒定; 3） 参与细胞各种 活动。,2019/6/22,7,1、生物膜的化学组成 脂类 蛋白质 糖类,非共价结合，,糖类含5左右。,两者组成比以1:4 4:1 不等； 与膜功能的复杂性有关。,与脂类和蛋白质以共价键结合，,2019/6/22,8,Myelin sheath membrane 18 76 5,2019/6/22,9,1.1 膜脂（4050）,1.1.1 磷脂,磷酸甘油酯 神经鞘磷脂(鞘磷脂）,磷脂 糖脂 胆固醇,生物膜的重要组成分;,主要分布在脑和神经组织。,2019/6/22,10,O R1 C O - CH2 O R2 C O CH O CH2 O P O - H (x) O-,1) 磷酸甘油酯,磷脂酸,2019/6/22,11,磷脂酸(PA) 磷脂酰胆碱(PC) 磷脂酰乙醇胺(PE) 磷脂酰丝氨酸(PS) 磷脂酰甘油(PG) 心磷脂(DPG) 磷脂酰肌醇(PI),Phosphatidic acid,脂肪酸链的长度和不饱和程度，可影响膜的流动性。,2019/6/22,12,2) 神经鞘磷脂(鞘磷脂：sphingomyelin),神经鞘胺醇(sphingosine) 神经酰胺(ceramide, Cer) 鞘磷脂(sphingomyelin, SM),2019/6/22,13,1.1.2 糖脂,(鞘)糖脂（Glycosphingolipids）: 属于神经鞘氨醇衍生物，结构类似于鞘磷脂。 神经酰胺(cer) + 单糖（Gal/Glc） 脑苷脂 神经酰胺(cer) + 寡糖 神经节苷脂,鞘糖脂* 甘油糖脂,-存在于动物的神经细胞中 -存在于细菌和植物细胞,2019/6/22,14,糖脂,( GM1 ),脑苷酯 (cerebroside) 神经节苷脂(ganglioside),神经节苷脂的功能 1）作为神经细胞膜的重要组成分，与神经可塑性有关； 2）作为某些神经递质、激素的受体； 3）在外周可作为某些毒素受体，如分布于小肠上皮细胞的GM1 作为霍乱毒素的受体,缺失相关的连接酶，可引起严重的肌肉震颤，最终导致瘫痪。,2019/6/22,15,神经节苷脂(GM2),2019/6/22,16,1.1.3 胆固醇（cholesterol）,膜中胆固醇的作用： 稳定膜中磷脂两条链的伸展状态，参与调节生物膜的流动性。,2019/6/22,17,磷酸甘油酯 磷脂 神经鞘磷脂 膜脂 糖脂 鞘糖脂 甘油糖脂 胆固醇,脑苷酯 神经节苷脂,PA（母体结构） PC / PE PS / PI / PG/DPG,2019/6/22,18,1.1.4 膜脂的结构特征,两性分子,分子的一侧含亲水部分（极性头部） 分子的另一侧含疏水部分（疏水尾部）,2019/6/22,19,一些主要膜脂的结构,胆固醇 鞘磷脂 磷脂酰胆碱,2019/6/22,20,2019/6/22,21,体外构建脂质体*：作为药物的载体，用于肿瘤的靶向治疗。,2019/6/22,22,1.2 膜蛋白（约占生物膜50） 功能越复杂的生物膜，其蛋白质含量越高。,外周蛋白(peripheral protein) 附着在细胞膜内外表面 内在蛋白（intrinsic protein） 镶嵌在脂双层中,2019/6/22,23,外周蛋白 （约占膜蛋白总量的2030） 一般用温和方法（改变离子强度、pH等）即可提取。,内在蛋白 （约占膜蛋白总量的7080）,2019/6/22,24,贯串全层的内在蛋白又称 跨膜蛋白（transmembrane protein） 横跨膜一次的蛋白，称1TM蛋白； 跨膜四次，称4TM蛋白； 跨膜七次，称7TM蛋白。,2019/6/22,镶嵌在膜中的蛋白以疏水氨基酸区与脂双层中脂酸烃链发生疏水相互作用而结合，一般不易被提取。 内在蛋白常需用较剧烈的试剂，如去垢剂、有机溶剂等才能提取出来。即使被提取出来，也易重新聚集而沉淀下来。,成熟红细胞例外，其无细胞器，常作为制备膜蛋白的材料。,基本过程： 红细胞低渗溶胀、破膜释出Hb保留质膜（即：膜蛋白）SDS-PAGE电泳染色大约见到15个蛋白区带。,2019/6/22,26,人红细胞膜蛋白SDS-PAGE图谱,血影蛋白 (外周蛋白) 锚蛋白 带蛋白,血型 蛋白,血影蛋白 带蛋白 占60以上 血型蛋白,2019/6/22,27,红细胞膜内侧面,血影蛋白（specrin, 3X105/cell，占总外周蛋白的75 ） 由、链构成二聚体，进一步头头相连构成延长的四聚体纤维，组成纤维状的膜骨架。然后通过锚蛋白与带蛋白连接，或通过带4.1蛋白与血型蛋白连接，分布于质膜内表面。,血影蛋白主要作用： 在质膜内表面，与肌动蛋白和原肌球蛋白一起构成蛋白网络，以维持红细胞的双凹外形，及必须的变形性、弹性和柔韧性。,2019/6/22,28,红细胞膜外侧面,内侧面,带蛋白跨膜糖蛋白（1x106/cell） 由2个相同亚基构成的二聚体，每个亚基横跨膜1214次，构成阴离子通道蛋白。,带蛋白的主要作用： （1）带蛋白的膜内侧N端为膜骨架蛋白及某些酶蛋白提供结合位点； （2）带蛋白是转运蛋白，是HCO3-和Cl-的交换器。,2019/6/22,29,带蛋白是阴离子通道蛋白,2019/6/22,30,血型蛋白（GLC）跨膜糖蛋白（6 X105/cell） GLCA由131个aa构成，横跨膜1次； 膜外侧有16个寡糖链末端为唾液酸，带负电； 血型糖蛋白的主要作用： （1）使红细胞表面带大量负电荷，避免红细胞凝集； （2） GLCA膜内侧C端为膜骨架蛋白提供结合位点； （3） GLCA含有流感病毒和恶性疟原虫的结合部位。,2019/6/22,31,人红细胞血型糖蛋白（Glycophorin）的结构,2019/6/22,32,人红细胞血型糖蛋白的一级结构,2019/6/22,33,唾液酸（NeuNAc / NANA / SA）,2019/6/22,34,红细胞膜外侧,膜内侧,红细胞膜骨架蛋白： 是由一个连接血影蛋白、血型蛋白、锚蛋白、带4.1蛋白、带3蛋白、以及肌动蛋白等的蛋白网架。 意义：共同维持红细胞结构（双凹盘形态）和柔韧性。,2019/6/22,35,
