生物膜--王镜岩《生物化学》第三版笔记(完美打印版) 本文关键词：生物化学，第三版，生物，完美，笔记
生物膜--王镜岩《生物化学》第三版笔记(完美打印版) 本文简介：第二十章生物膜第一节脂双层一个典型的生物膜含有磷脂、糖鞘脂和胆固醇（在一些真核细胞中）。膜含有的脂有一共同的特点，它们都是两性分子，含有极性成分和非极性成分。磷脂和糖鞘脂在一定的条件下可以象肥皂那样形成单层膜或微团，然而在体内这些脂倾向于组装成一个脂双层。由于磷脂和糖鞘脂含有两条烃链的尾巴，不能很好
生物膜--王镜岩《生物化学》第三版笔记(完美打印版) 本文内容：
第二十章
生物膜
第一节
脂双层
一个典型的生物膜含有磷脂、糖鞘脂和胆固醇（在一些真核细胞中）。膜含有的脂有一共同的特点，它们都是两性分子，含有极性成分和非极性成分。磷脂和糖鞘脂在一定的条件下可以象肥皂那样形成单层膜或微团，然而在体内这些脂倾向于组装成一个脂双层。由于磷脂和糖鞘脂含有两条烃链的尾巴，不能很好地包装成微团，却可以精巧地组装成脂双层（下图）。但并不是所有的两性脂都可以形成脂双层，如胆固醇，其分子中的极性基团－OH相对于疏水的稠环系统太小了。在生物膜中，不能形成脂双层的胆固醇和其它脂（大约占整个膜脂的30％）可以稳定地排列在其余70％脂组成的脂双层中。
脂双层内脂分子的疏水尾巴指向双层内部，而它们的亲水头部与每一面的水相接触，磷脂中带正电荷和负电荷的头部基团为脂双层提供了两层离子表面，双层的内部是高度非极性的。脂双层倾向于闭合形成球形结构，这一特性可以减少脂双层的疏水边界与水相之间的不利的接触。在实验室里可以合成由脂双层构成的小泡，小泡内是一个水相空间，这样的脂双层结构称为脂质体（liposomes），它相当稳定，并且对许多物质是不通透的。可以包裹药物分子，将药物带到体内特定组织。
第二节
流动镶嵌模型
脂双层形成了所有生物膜的基础，而蛋白质是生物膜的必要成分。不含蛋白质的脂双层的厚度大约是5～6nm，而典型的生物膜的厚度大约是6～10nm，这是由于存在着镶嵌在膜中或与膜结合的蛋白质的缘故。
1972年，S.Jonathan
Singer和Garth
L.Nicolson就生物膜的结构提出了流动镶嵌模型（fluid
mosaic
model）。根据这一模型的描述，膜蛋白看上去象是圆形的“冰山”飘浮在高度流动的脂双层“海”中（下图）。内在膜蛋白（integral
membrane
proteins）插入或跨越脂双层，与疏水内部接触。外周膜蛋白（peripheral
membrane
proteins）与膜表面松散连接。生物膜是一个动态结构，即膜中的蛋白质和脂可以快速地在双层中的每一层内侧向扩散。尽管现在对原来的流动镶嵌模型中的某些方面作了一些修正和补充，但该模型时至今日仍然是基本正确的。
第三节
膜的流动性
流动镶嵌模型最有力的证据之一是L.D.Frye和Michael
A进行的小鼠细胞和人细胞的融合实验（右图），该实验证明了某些内在膜蛋白可以在生物膜内侧向扩散。他们将小鼠细胞和人的细胞融合形成一个异核体（杂化细胞）。
在融合之前利用可以特异结合在人细胞质膜中某个蛋白的红色荧光标记的抗体标记人细胞，而用可以特异结合在小鼠细胞质膜中某个蛋白的绿色荧光标记的抗体标记小鼠细胞。这样一来可以通过免疫荧光显微镜观察两种标记的细胞融合后，细胞膜上内在膜蛋白的变化。大约在融合后40分钟，就观察到细胞表面抗原相互混合的情形。这一实验表明，至少某些内在膜蛋白可以在生物膜内侧向自由扩散。
第四节
物质运输与生物膜
生物膜是从物理角度将活细胞与它周围的环境分开所必要的，而其另一个作用也非常重要，那就是生物膜使细胞生长所需要的水、氧和所有其它营养物质进入细胞内，而将细胞生成的产物（例如激素、某些降解酶和毒素等）输出，以及使一些废物（例如二氧化碳和尿素等）排泄掉。疏水的、小的、不带电荷的分子可以自由地扩散通过细胞膜，这种不依赖其他蛋白帮助的转运方式称为非介导转运（Nonmediated
transport）。但对大多数带电物质来说，脂双层是一个几乎不可通透的壁垒，需要通过转运蛋白转运，这种转运方式称为介导转运（Nonmediated
transport）。
小分子和离子跨膜运输借助于三种类型的内在膜蛋白：通道（channels）蛋白和（膜）孔（pores）蛋白、被动转运蛋白（passive
transporters）和主动转运蛋白（active
transporters）
孔蛋白和通道蛋白非常象离子载体，为小分子和离子提供一个沿着浓度梯度迁移的途径，该迁移过程不需要能量，是通过这些蛋白而不是通过脂双层扩散
被动转运不需要能量驱动，被动转运也称为易化扩散（facilitated
diffusion）。转运蛋白的作用是加快反应的平衡，如果没有转运蛋白，单靠扩散达到平衡非常慢。
红细胞主要依赖于葡萄糖作为能源。D-葡萄糖从血液（葡萄糖浓度大约为5mM）通过被动转运，经葡萄糖转运蛋白沿着葡萄糖浓度梯度降低方向进入红细胞内。葡萄糖首先与转运蛋白的面向外构象结合，然后当转运蛋白构象改变时，葡萄糖跨过脂双层。在面向细胞质一侧，葡萄糖脱离转运蛋白，进入细胞质，而转运蛋白又改变为起始的构象。
被动和主动转运蛋白与通道蛋白和孔蛋白不同，转运蛋白通常能特异地结合某些分子或结构上类似的分子的基团并进行跨膜转运。
最简单的一类转运蛋白执行单向转运（uniport），即它们只携带一种类型的溶质跨膜转运。而许多转运蛋白可进行两种溶质的同一方向的同向转运（symport）或协同转运（cotransport）。
被动转运是溶质沿着浓度梯度降低方向转运，不需要能量；与被动转运相反，主动转运可以逆浓度梯度转运，但需要能量。
主动转运可以利用不同形式的能源。常用的是ATP，离子转运ATP酶（ion-transporting
ATPase）是一大类ATP驱动离子转运蛋白，几乎存在于所有细胞器官。其中包括Na+-K+
ATP酶和Ca2+
ATP酶，它们在制造和维持跨质膜和细胞内器官的离子浓度梯度中起着必要的作用。光是某些主动转运的能源，例如细菌视紫红质将光能转化为化学能的过程。
原发主动转运直接由ATP、光或电子传递驱动的，而第二级主动转运是靠离子浓度驱动的。在大多数情况下，原发主动转运常用来在第二个溶质中制造一个梯度。例如在ATP的驱动下将第一种溶质逆浓度梯度转运，结果形成的第一种溶质浓度梯度贮存的能量又能驱动第二种溶质的逆浓度梯度转运
第五节
胞吞与胞吐
原核生物在它们的质膜和外膜中含有多成分的输出系统，使得它们能够将某些蛋白质（往往是些毒素或酶）分泌到细胞外介质中。在真核细胞中，蛋白质的输入和输出细胞分别通过胞吞和胞吐实现的。
原核生物在它们的质膜和外膜中含有多成分的输出系统，使得它们能够将某些蛋白质（往往是些毒素或酶）分泌到细胞外介质中。在真核细胞中，蛋白质的输入和输出细胞分别通过胞吞和胞吐实现的。
胞吞和胞吐都涉及到一种特殊的脂囊泡的形成。蛋白质和某些其它的大的物质被质膜吞入并带入细胞内（以脂囊泡形式）。受体介导的胞吞开始是大分子与细胞的质膜上的受体蛋白结合，然后膜凹陷，形成一个含有要输入的大分子的脂囊泡，也称为内吞囊泡，出现在细胞内。出现在胞内的囊泡与胞内体融合，然后再与溶酶体融合，胞吞的物质被降解。胞吐除了转运方向相反外，其过程类似于胞吞。在胞吐中，确定要从细胞分泌出的蛋白质被包裹在囊泡内，然后与质膜融合，最后将囊泡内的包容物释放到细胞外介质中。降解酶的酶原就是通过这种方式从胰腺细胞转运出去的。
本章重点总结
脂是一类用非极性溶剂从生物样品中提取的不溶于水的有机化合物。脂无论从结构上还是从功能上都是多种多样的。
脂肪酸是长链单羧酸。自然界存在的主要的脂肪酸含有一个偶数碳的烃链，碳数的范围从12到20。不含碳碳双键的脂肪酸称之饱和脂肪酸；含有一个双键的脂肪酸称之单不饱和脂肪酸；而含有一个以上双键的脂肪酸称之多不饱和脂肪酸。存在于不饱和脂肪酸中的双键大多数是cis构型。饱和和不饱和脂肪酸是很多脂的组成成分。
脂肪酸一般都是以称之三脂酰甘油（脂肪和油）的复合脂形式贮存的。三脂酰甘油是中性和非极性脂。蜡也是中性和非极性脂，它是由长链的脂肪醇和脂肪酸形成的酯。前列腺素是生理上重要的二十碳脂肪酸（例如花生四烯酸）的衍生物。
甘油磷脂是生物膜中的主要的两性脂成分。主要有磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺、磷脂酰丝氨酸和磷脂酰肌醇。这些磷脂的极性头部包括一个阴离子的磷酸二酯基团，这个基团连接甘油骨架的C-3和另一个水溶性的成分。而磷脂的非极性尾巴是由与甘油的C-1和C-2形成酯的脂酰基组成的。
其它的主要脂包括鞘脂，胆固醇和脂溶性的维生素。长链的鞘氨醇是鞘脂的骨架。鞘磷脂，脑苷脂和神经神经节苷脂是三种主要的鞘脂。脂溶性维生素是聚异戊二烯化合物。胆固醇是生物膜的一个重要成分，可以作为胆固醇类激素的前体。
生物膜确定了细胞和细胞内的各个分立区域的外部边界。一个典型的生物膜是由脂和蛋白质组成的，同时在糖鞘脂和糖蛋白上带有少量的糖。生物膜是一个蛋白质镶嵌在脂双层基质中的流动镶嵌膜。两性脂，例如甘油磷脂和鞘脂自然地组装在双层膜中。脂在双层膜中的侧向扩散很快，但从一层向另一层的横向扩散（分子翻转）却非常慢。特殊脂在生物膜的里层和外层的分布是不对称的。
在低温状态下，脂双层是以有序的凝胶态存在的，这种状态下的脂酰链是伸展的。当升温时，脂双层经历一个相变，呈现出一种液晶态，脂酰链呈弯曲状态。Cis双键在脂酰链中制造出一个纽结，因此可以降低相变温度，增加膜的流动性。胆固醇通过破坏凝胶相脂和限制液晶相脂的运动调节膜的流动性。
大多数内在蛋白质横跨双层膜的疏水内部。而外周膜蛋白只是很松散地与膜表面相连。几乎所有的内在膜蛋白都含有跨越脂双层的α-螺旋片段。受体蛋白通常只具有单个α-螺旋区，而转运蛋白总是具有多个跨膜片段，片段中的氨基酸残基大多数是疏水的，也含有极性氨基酸。许多膜蛋白可以在膜中自由地侧向扩散。
脂双层是个有选择的通透性壁垒，大多数带电荷的分子都不能通透，但水和疏水性分子能自由地扩散通过。
离子扩散过膜的速度可以被某些离子载体极大地增强。特殊的转运蛋白、通道蛋白和膜孔蛋白参与离子和极性分子的跨膜转运。通道蛋白使得大量的特殊离子或小分子顺着浓度通道经中央孔快速地扩散。转运蛋白通过面向外和面向内构象之间的转换结合底物并把它转运过膜。
被动转运是顺着浓度通道转运分子，不需要能量。主动转运是逆浓度梯度转运底物，需要供给能量。在原发主动转运中，能量是由ATP水解、光或电子传递直接提供的。第二级主动转运是被离子梯度驱动的；底物的“上坡“转运常和离子的“下坡“转运耦联。
大的蛋白质分子转入或转运出细胞是分别通过胞吞或胞吐实现的，该过程涉及到脂囊泡的形成和融合。
本
章
名
词
解
释
主动转运（active
transport）:一种转运方式，通过该方式溶质特异结合于一个转运蛋白，然后被转运过膜，但与被动转运方式相反转运是逆着浓度梯度方向进行的，所以主动转运需要能量来驱动。在原发主动转运过程中，能源可以是光、ATP或电子传递。而第二级主动转运是在离子浓度梯度驱动下进行的。
协同运送(cotransport)：两种不同溶质跨膜的耦联转运。可以通过一个转运蛋白进行同一方向（同向转运）或反方向（反向转运）转运。
胞吞（作用）（endocytosis）：物质被质膜吞入并以膜衍生出的脂囊泡形式（物质在囊泡内）并被带入到细胞内的过程。
胞吐（作用）（exocytosis）：确定要分泌的物质被包裹在脂囊泡内，该囊泡与质膜融合，然后将物质释放到细胞外空间的过程。
被动转运（passive
transport）：也称之易化扩散（facilitated
diffusion）。是一种转运方式，通过该方式溶质特异结合于一个转运蛋白，然后被转运过膜，但转运是沿着浓度梯度下降方向进行，所以被动转运不需要能量支持。
通道蛋白（channel
proteins）:是一种带有中央水相通道的内在膜蛋白，它可以使大小合适的离子和分子从膜的任一方向穿过膜。
通透系数（permeability
coefficient）:是离子或小分子扩散过脂双层膜能力的一种量度。
流体镶嵌模型(fluid
mosaic
model)：针对生物膜的结构提出的一种模型。在这个模型中，生物膜被描述成镶嵌有蛋白质的流体脂双层，脂双层在结构和功能上都表现出不对称性。有的蛋白质“镶“在脂双层表面，有的则部分或全部嵌入其内部，有的则横跨整个膜。另外脂和膜蛋白都可以进行横向扩散。
外周膜蛋白（peripheral
membrane
proteins）：通过与膜脂的极性头部或内在膜蛋白的离子相互作用和形成氢键与膜的内、外表面弱结合的膜蛋白。膜蛋白一旦从膜上释放出来，通常都是水溶性的。
内在膜蛋白（integral
membrane
proteins）：插入脂双层的疏水核和完全跨越脂双层的膜蛋白。
生物膜（bioligical
membrane）:镶嵌有蛋白质的脂双层，起着划分和分隔细胞和细胞器的作用。生物膜也是许多与能量转化和细胞内通讯有关的重要部位。
祝大家07年生物考研取得好成绩！！！
学
子
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篇2：生物氧化王镜岩《生物化学》第三版笔记(打印版)
生物氧化王镜岩《生物化学》第三版笔记(打印版) 本文关键词：生物化学，氧化，第三版，生物，笔记
生物氧化王镜岩《生物化学》第三版笔记(打印版) 本文简介：第十二章生物氧化第一节呼吸链一、定义呼吸链又称电子传递链，是由一系列电子载体构成的，从NADH或FADH2向氧传递电子的系统。还原型辅酶通过呼吸链再氧化的过程称为电子传递过程。其中的氢以质子形式脱下，电子沿呼吸链转移到分子氧，形成粒子型氧，再与质子结合生成水。放出的能量则使ADP和磷酸生成ATP。电
生物氧化王镜岩《生物化学》第三版笔记(打印版) 本文内容：
第十二章
生物氧化
第一节
呼吸链
一、定义
呼吸链又称电子传递链，是由一系列电子载体构成的，从NADH或FADH2向氧传递电子的系统。
还原型辅酶通过呼吸链再氧化的过程称为电子传递过程。其中的氢以质子形式脱下，电子沿呼吸链转移到分子氧，形成粒子型氧，再与质子结合生成水。放出的能量则使ADP和磷酸生成ATP。电子传递和ATP形成的偶联机制称为氧化磷酸化作用。整个过程称为氧化呼吸链或呼吸代谢。
在葡萄糖的分解代谢中，一分子葡萄糖共生成10个NADH和2个FADH2，其标准生成自由能是613千卡，而在燃烧时可放出686千卡热量，即90％贮存在还原型辅酶中。呼吸链使这些能量逐步释放，有利于形成ATP和维持跨膜电势。
原核细胞的呼吸链位于质膜上，真核细胞则位于线粒体内膜上。
二、构成
呼吸链包含15种以上组分，主要由4种酶复合体和2种可移动电子载体构成。其中复合体Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、辅酶Q和细胞色素C的数量比为1：2：3：7：63：9。
1.复合体Ⅰ
即NADH：辅酶Q氧化还原酶复合体，由NADH脱氢酶（一种以FMN为辅基的黄素蛋白）和一系列铁硫蛋白（铁—硫中心）组成。它从NADH得到两个电子，经铁硫蛋白传递给辅酶Q。铁硫蛋白含有非血红素铁和酸不稳定硫，其铁与肽类半胱氨酸的硫原子配位结合。铁的价态变化使电子从FMNH2转移到辅酶Q。
2.复合体Ⅱ
由琥珀酸脱氢酶（一种以FAD为辅基的黄素蛋白）和一种铁硫蛋白组成，将从琥珀酸得到的电子传递给辅酶Q。
3.辅酶Q
是呼吸链中唯一的非蛋白氧化还原载体，可在膜中迅速移动。它在电子传递链中处于中心地位，可接受各种黄素酶类脱下的氢。
复合体Ⅲ
辅酶Q：细胞色素C氧化还原酶复合体，是细胞色素和铁硫蛋白的复合体，把来自辅酶Q的电子，依次传递给结合在线粒体内膜外表面的细胞色素C。
细胞色素类
都以血红素为辅基，红色或褐色。将电子从辅酶Q传递到氧。根据吸收光谱，可分为三类：a,b,c。呼吸链中至少有5种：b、c1、c、a、a3(按电子传递顺序)。细胞色素aa3以复合物形式存在，又称细胞色素氧化酶，是最后一个载体，将电子直接传递给氧。从a传递到a3的是两个铜原子，有价态变化。
复合体IV：细胞色素C氧化酶复合体。将电子传递给氧。
三、抑制剂
1.鱼藤酮、安密妥、杀粉蝶菌素：阻断电子从NADH到辅酶Q的传递。鱼藤酮是极毒的植物物质，可作杀虫剂。
2.抗霉素A：从链霉素分离出的抗生素，抑制从细胞色素b到c1的传递。
3.氰化物、叠氮化物、CO、H2S等，阻断由细胞色素aa3到氧的传递。
第二节
氧化磷酸化
一、定义
与生物氧化相偶联的磷酸化作用称为氧化磷酸化作用。其作用是利用生物氧化放出的能量合成ATP：
NADH+H++3ADP+3Pi+1/2
O
2=NAD++4H2O+3ATP
其中NADH放能52.7千卡，ATP吸能21.9千卡，占42%。氧化磷酸化与底物水平磷酸化不同，前者ATP的形成与电子传递偶联，后者与磷酸基团转移偶联，即磷酸基团直接转移到ADP上，形成ATP。
二、P/O比**指一对电子通过呼吸链传递到氧所产生的ATP分子数。NADH的P/O比为3，ATP是在3个不连续的部位生成的：第一个部位是在NADH和辅酶Q之间（NADH脱氢酶）；第二个在辅酶Q和细胞色素C之间（细胞色素C还原酶）；第三个在细胞色素a和氧之间（细胞色素c氧化酶）。
三、偶联的调控
（一）呼吸控制
电子传递与ATP形成在正常细胞内总是相偶联的，二者缺一不可。ATP与ADP浓度之比对电子传递速度和还原型辅酶的积累与氧化起着重要的调节作用。ADP作为关键物质对氧化磷酸化的调节作用称为呼吸控制。呼吸控制值是有ADP时氧的利用速度与没有时的速度之比。完整线粒体呼吸控制值在10以上，损伤或衰老线粒体可为1，即失去偶联，没有磷酸化。
根据线粒体用氧情况，可将呼吸功能分为5种状态。状态3和4的转变也使线粒体的结构发生变化。缺乏ADP时线粒体基质充满，称为常态；呼吸加速时，基质压缩50%，内膜和嵴的折叠更加紧密曲折，称为紧缩态。
（二）解偶联和抑制
根据化学因素对氧化磷酸化的影响方式，可分为三类：解偶联剂、氧化磷酸化抑制剂和离子载体抑制剂。
1.解偶联剂：使电子传递和ATP形成分离，只抑制后者，不抑制前者。电子传递失去控制，产生的自由能变成热能，能量得不到储存。解偶联剂对底物水平磷酸化无影响。代表如2，4-二硝基苯酚（DNP），可将质子带入膜内，破坏H+跨膜梯度的形成，又称质子载体。
2.氧化磷酸化抑制剂：直接干扰ATP的形成，因偶联而抑制电子传递。如加入解偶联剂，可解除对利用氧的抑制。代表使寡霉素。
3.离子载体抑制剂：脂溶性，可运载除质子外的一价阳离子过膜。如缬氨霉素（K+）、短杆菌肽等。
四、偶联机制
目前有三种假说：化学偶联假说、结构偶假说和化学渗透假说，都不够理想。
1.化学偶联假说：认为偶联是通过一系列连续的化学反应，形成一个高能共价中间物。它在电子传递中形成，又裂解将其能量供给ATP形成。无证据支持。
2.构象偶联假说：电子传递使线粒体内膜蛋白质组分发生构象变化而形成一种高能形式，然后将能量传递给FoF1ATP酶分子，酶复原时形成ATP。
3.化学渗透假说：电子传递使质子从线粒体内膜基质泵到膜外液体中，形成一个跨膜H离子梯度，其渗透能促使ATP形成。H离子再顺梯度通过ATP合成酶分子中的通道进入线粒体基质，放能合成ATP。该假说得到一些事实支持，如线粒体电子传递形成的电子流能从线粒体内膜逐出H离子。
FoF1ATP酶即ATP合成酶，由Fo和F1两部分构成，后者是线粒体内膜表面的球状体，能合成ATP；前者是连接F1的柄，起质子通道作用，可调节质子流，从而控制ATP的合成。
五、其他
电子传递还可用于产热，如褐色脂肪组织，含大量线粒体，其内膜由特殊H离子通道，可产热。质子梯度还可将钙离子从细胞质运到线粒体内部。需氧细菌和叶绿体也有类似的电子传递链。
本
章
名
词
解
释
呼吸电子传递链（respiratory
electron-t
-ransport
chain）：由一系列可作为电子载体的酶复合体和辅助因子构成，可将来自还原型辅酶或底物的电子传递给有氧代谢的最终的电子受体分子氧
氧化磷酸化（oxidative
phosphorylation）：电子从一个底物传递给分子氧的氧化与酶催化的由ＡＤＰ和Ｐi生成ＡＴＰ与磷酸化相偶联的过程。
化学渗透理论（chemiosnotic
theory）：一种学说，主要论点是底物氧化期间建立的质子浓度梯度提供了驱动ＡＤＰ和ＡＴＰ和Ｐi形成ＡＴＰ的能量。
解偶联剂（uncoupling
agent）：一种使电子传递与ＡＤＰ磷酸化之间的的紧密偶联关系解除的化合物，Ｅg2,4－二硝基苯酚。
P/O比（P/O
ratio）：在氧化磷酸化中，每1/2O2被还原成ADP的摩尔数。电子从NADH
传递给O2时，P/O＝３，而电子从FADH2传递给O2时，P/O＝２。
高能化合物（high
energy
compound）：在标准条件下水解时，自由能大幅度减少和化合物。一般是指水解释放的能量能驱动ADP磷酸化合成ATP的化合物。
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