第18章-生物膜的组成与结构课件.ppt

1、细胞的结构细胞的结构 细胞质膜及物质的跨膜运输细胞质膜及物质的跨膜运输 细胞的细胞的外周膜外周膜和和内膜系统内膜系统称为称为“生物膜生物膜”；一般地说：功能多而复杂的膜，蛋白质一般地说：功能多而复杂的膜，蛋白质/ /脂类脂类 大；大； 功能少而简单的膜，蛋白质功能少而简单的膜，蛋白质/ /脂类脂类 小。小。膜 脂n脂质是构成生物膜最基本的结构脂质是构成生物膜最基本的结构物质物质n脂质包括磷脂、胆固醇和糖脂等，脂质包括磷脂、胆固醇和糖脂等，其中以磷脂为主要成分。其中以磷脂为主要成分。 磷脂磷脂Glycerophospholipids 胆固醇胆固醇Sterols胆固醇以中性脂的形式分布在胆固醇以中

2、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。 糖脂糖脂Glycosphingolipidsn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。n糖脂主要分布在糖脂主要分布在细胞膜外侧的单分子层细胞膜外侧的单分子层中。中。n动物细胞膜所含的糖脂主要是脑苷脂。动物细胞膜所含的糖脂主要是脑苷脂。n 结构为：结构为：OOHCH2OHOOHOHCH2CHNHCHCH=CHOH(CH2)12CH3神经鞘氨醇半乳糖半乳糖膜蛋白分布不对称膜蛋白分布

3、不对称脂质双层脂质双层镶嵌蛋白镶嵌蛋白跨膜跨膜蛋白蛋白膜表面膜表面蛋白蛋白约占膜蛋白的约占膜蛋白的70-80%70-80%主要以主要以 - -螺螺旋和旋和 - -折叠形式存在，其中又以折叠形式存在，其中又以 - -螺旋更普遍。螺旋更普遍。内在蛋白内在蛋白约占膜蛋白的约占膜蛋白的202030%30%，主要通过静电引力或范主要通过静电引力或范德华力与膜结合德华力与膜结合( (单糖或多聚糖单糖或多聚糖 + + 膜膜 脂脂单糖或多聚糖单糖或多聚糖 + + 膜蛋白膜蛋白细胞内细胞内脂双层脂双层膜蛋白膜蛋白细胞外表的糖链与该细胞分泌出来的糖蛋白等粘附在细胞外表的糖链与该细胞分泌出来的糖蛋白等粘附在一起，形

4、成一层外被，称细胞外衣或糖萼一起，形成一层外被，称细胞外衣或糖萼糖类在糖类在膜上的分布是不对称的膜上的分布是不对称的. .细胞外衣细胞外衣（糖萼）（糖萼）膜脂的流动性膜脂的流动性膜脂的特性膜脂的特性液晶态液晶态固态固态液晶态液晶态液态液态膜脂分布的不对称性膜脂分布的不对称性 全部分布在膜的全部分布在膜的非胞质面非胞质面。 磷脂酰丝氨酸带有负电荷，细胞膜内层负电荷多于外层。磷脂酰丝氨酸带有负电荷，细胞膜内层负电荷多于外层。第二：胆固醇第二：胆固醇 主要分布在细胞膜的外层。主要分布在细胞膜的外层。膜蛋白分布的不对称性膜蛋白分布的不对称性第一第一： 膜蛋白在脂双分子层中的分布位置是不对称的。膜蛋白在

5、脂双分子层中的分布位置是不对称的。（包括内在及外在膜蛋白）（包括内在及外在膜蛋白）第三：第三： 糖蛋白的分布是不对称的。糖蛋白的分布是不对称的。第二第二： 膜蛋白颗粒在膜内外两层中的分布是不对称的。膜蛋白颗粒在膜内外两层中的分布是不对称的。 膜脂和膜蛋白分布的不对称性决定了膜内外表膜脂和膜蛋白分布的不对称性决定了膜内外表面功能的不对称性。面功能的不对称性。u1925年年,Gorter 和和Grendell 用丙酮抽提红细胞膜中的脂用丙酮抽提红细胞膜中的脂类并在水和空气界面上铺展成单分子层类并在水和空气界面上铺展成单分子层,测量其所占面积测量其所占面积相当于所用红细胞膜总面积的两倍相当于所用红细

6、胞膜总面积的两倍,因而首次提出因而首次提出细胞膜细胞膜是由连续的脂双分子层组成的是由连续的脂双分子层组成的。u1899年，年，Overton 曾用各种化学物质对卵细胞进行选择曾用各种化学物质对卵细胞进行选择性渗透试验，发现疏水性物质比亲水性物质更容易通过细性渗透试验，发现疏水性物质比亲水性物质更容易通过细胞膜进入细胞，认为胞膜进入细胞，认为细胞膜是由脂质组成的细胞膜是由脂质组成的。 1935 1935年年,Danielli,Danielli和和Davson,Davson,发发现细胞膜的表面张力显著低于油现细胞膜的表面张力显著低于油- -水界面的表面张力水界面的表面张力, ,因此认为因此认为,

7、,细细胞膜中除含有脂类外，还含有蛋胞膜中除含有脂类外，还含有蛋白质白质, ,故提出了片层结构模型故提出了片层结构模型. .蛋白质蛋白质 脂双分子层脂双分子层（球状）（球状）（球状）（球状）（双分子层）（双分子层）“蛋白质蛋白质-脂类脂类-蛋白质蛋白质”三夹板结构三夹板结构蛋白质：单层肽链蛋白质：单层肽链 折叠结构折叠结构脂双层脂双层细胞膜细胞膜细胞质细胞质 1959年年, Robertson 利用电子显微镜观察，发现所有利用电子显微镜观察，发现所有生物膜都呈生物膜都呈“暗暗-明明-暗暗”三层结构，故而把三层结构，故而把“两暗一明两暗一明”的结构模型称为的结构模型称为单位膜单位膜模型。模型。暗暗

8、明明暗暗 此模型认为覆盖在脂双分子层内外表面的是呈此模型认为覆盖在脂双分子层内外表面的是呈-折叠的薄片状蛋白质折叠的薄片状蛋白质，而非球状蛋白质。，而非球状蛋白质。2.0nm 3.5nm2.0nm1. 1. 流动的脂双分子层流动的脂双分子层 构成生物膜的连续主体。构成生物膜的连续主体。2.2.球形的膜蛋白以球形的膜蛋白以各种形式镶嵌各种形式镶嵌在脂双分子层中或附着在膜表面。在脂双分子层中或附着在膜表面。 脂双分子层脂双分子层极性头部极性头部疏水尾部疏水尾部内在膜蛋白内在膜蛋白外在膜蛋白外在膜蛋白1972年，年，Singer和和Nicolson总结提出，其主要论点是：总结提出，其主要论点是：液态

9、镶嵌模型可以液态镶嵌模型可以解释膜中发生的很多现象，为解释膜中发生的很多现象，为人们普遍接受，但也有人们普遍接受，但也有如忽视了膜的各部分如忽视了膜的各部分流动性的不均匀性，忽视了蛋流动性的不均匀性，忽视了蛋白质分子对脂分子流动性的限白质分子对脂分子流动性的限制作用。制作用。3.3.强调了膜的强调了膜的流动性流动性 和和不对称性不对称性。蛋白质蛋白质糖链糖链脂双分子层脂双分子层精品课件精品课件！精品课件精品课件！( (四）、脂质双层膜的特点四）、脂质双层膜的特点（1 1）生物膜膜组分的不对称性分布：）生物膜膜组分的不对称性分布：保证膜电荷数量保证膜电荷数量的差异和膜的流动性，与膜蛋白的定向分布及其功能发挥有的差异和膜的流动性，与膜蛋白的定向分布及其功能发挥有密切的关系密切的关系（2 2）生物膜膜脂的运动性）生物膜膜脂的运动性 表现正常的生物学功能有十分重要的意义。表现正常的生物学功能有十分重要的意义。 膜脂的运动性：旋转、摆动、侧向扩散、翻转、异构化等。膜脂的运动性：旋转、摆动、侧向扩散、翻转、异构化等。 膜蛋白的运动性：侧向扩散和旋转扩散膜蛋白的运动性：侧向扩散和旋转扩散（3 3）生物膜中分子间的作用力）生物膜中分子间的作用力 静电力、疏水力和范德华力静电力、疏水力和范德华力