第2章 膜生物物理1 生物膜的組成及其性質(zhì)

1、2010-2-241二二 BiomembraneBiomembrane 2.1 Component and Properties 2.2 Structure and Function 2.3 Transtion of Mass2010-2-2422.1 Component and Properties 生物膜是對細胞膜及細胞內(nèi)膜系生物膜是對細胞膜及細胞內(nèi)膜系統(tǒng)的統(tǒng)稱，又稱質(zhì)膜，是一層厚統(tǒng)的統(tǒng)稱，又稱質(zhì)膜，是一層厚約約5-10nm的膜，圍繞在細胞最外的膜，圍繞在細胞最外層。層。 各種生物膜結構主要由脂質(zhì)、蛋各種生物膜結構主要由脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和糖類等物質(zhì)組成。白質(zhì)和糖類等物質(zhì)組成。 一般以蛋白質(zhì)和脂

2、質(zhì)為主，糖類一般以蛋白質(zhì)和脂質(zhì)為主，糖類只占極少量。只占極少量。2010-2-2432010-2-2442010-2-2451. Membrance Lipid膜脂膜脂 是生物膜的基本組成成分是生物膜的基本組成成分 主要包括主要包括磷脂磷脂、糖脂糖脂和和固醇固醇3種類型種類型2.1生物膜的組成生物膜的組成 2010-2-246Phoshatides 磷脂磷脂 是一種兼性分子，頭端具有極性，是一種兼性分子，頭端具有極性，是親水的，尾部脂肪酸鏈非極性，是親水的，尾部脂肪酸鏈非極性，是疏水的。是疏水的。 約占整個膜脂總量約占整個膜脂總量50%以上，是構以上，是構成膜脂的基本成分。成膜脂的基本成分。

3、2010-2-2472010-2-248Glucolipid 糖脂糖脂 也是一種兼性分子，普遍存在于也是一種兼性分子，普遍存在于原核和真核細胞的系統(tǒng)膜中。原核和真核細胞的系統(tǒng)膜中。 不同細胞中所含的糖脂種類不同不同細胞中所含的糖脂種類不同 目前已發(fā)現(xiàn)目前已發(fā)現(xiàn)40余種，最簡單的是余種，最簡單的是腦苷脂類腦苷脂類2010-2-249Sterol 固醇固醇 也屬兼性分子，含量一般不也屬兼性分子，含量一般不超過膜脂超過膜脂1/3 膽固醇主要存在于高等動物膽固醇主要存在于高等動物的細胞膜上。的細胞膜上。 2010-2-24102. Membrane Protein 膜蛋白膜蛋白 從功能上：運輸?shù)鞍?、?/p>

4、受體從功能上：運輸?shù)鞍?、膜受體蛋白。蛋白。 從分離的難易及其在膜脂雙分從分離的難易及其在膜脂雙分子層上的定位：子層上的定位：膜周邊蛋白膜周邊蛋白、膜內(nèi)在蛋白膜內(nèi)在蛋白。2.1生物膜的組成生物膜的組成 2010-2-2411膜周邊蛋白膜周邊蛋白 或稱外在蛋白，為水溶性蛋白。或稱外在蛋白，為水溶性蛋白。 分布于脂雙層表面，通過分布于脂雙層表面，通過靜電力靜電力或非共價鍵與其他膜蛋白相互作或非共價鍵與其他膜蛋白相互作用連接在膜上。用連接在膜上。 一般占膜蛋白一般占膜蛋白20%30%2010-2-2412膜內(nèi)在蛋白膜內(nèi)在蛋白 多為跨膜蛋白，為水不溶性多為跨膜蛋白，為水不溶性蛋白。分為蛋白。分為整合蛋白

5、整合蛋白和和脂錨脂錨定蛋白定蛋白 主要靠主要靠疏水力疏水力與膜脂緊密結與膜脂緊密結合，只有用較劇烈的條件才合，只有用較劇烈的條件才能把它們?nèi)芙庀聛?。能把它們?nèi)芙庀聛怼?010-2-24132010-2-24142010-2-24153. 膜糖類膜糖類 糖類大多與膜蛋白結合糖類大多與膜蛋白結合，有些在，有些在細胞表面形成細胞外被或糖萼。細胞表面形成細胞外被或糖萼。 細胞間、細胞與環(huán)境間特異性識細胞間、細胞與環(huán)境間特異性識別及相互作用中起重要作用。如別及相互作用中起重要作用。如決定血型。決定血型。2.1生物膜的組成生物膜的組成 2010-2-24164. Asymmetry of Membrane

6、 不對稱性不對稱性 膜面分細胞外表面、原生質(zhì)表面膜面分細胞外表面、原生質(zhì)表面,有些細胞有些細胞是有極性的，如上皮細胞。是有極性的，如上皮細胞。 同一種膜脂分子在膜的脂雙層中呈不均勻同一種膜脂分子在膜的脂雙層中呈不均勻分布。分布。 所有膜蛋白在膜兩側的分布是不對稱的。所有膜蛋白在膜兩側的分布是不對稱的。 復合糖的不對稱性。復合糖的不對稱性。 細胞膜的側向分布的不對稱性，即二維平細胞膜的側向分布的不對稱性，即二維平面內(nèi)膜組分的分布是不均一的。面內(nèi)膜組分的分布是不均一的。 不同細胞器中脂類組成是不同的。不同細胞器中脂類組成是不同的。 這種不對稱性決定了生物膜內(nèi)外表面功能這種不對稱性決定了生物膜內(nèi)外表

7、面功能的特異性。的特異性。2010-2-2417膜脂內(nèi)外分布的不對稱性膜脂內(nèi)外分布的不對稱性脂的類型脂的類型內(nèi)側內(nèi)側外側外側鞘磷脂鞘磷脂1783磷脂酰膽堿磷脂酰膽堿2674磷脂酰乙醇胺磷脂酰乙醇胺7723磷脂酰絲氨酸磷脂酰絲氨酸955糖脂糖脂5952010-2-2418膜脂內(nèi)外分布的不對稱性膜脂內(nèi)外分布的不對稱性 外層外層 glycolipids Phosphatidylcholine(PC) Cholesterol 內(nèi)層內(nèi)層 phosphatidylserine (PS) phosphatidyl-ethanolamine (PE) phosphatidylinositol (PI) 脂雙層的不對稱性有重要的生物學功能脂雙層的不對稱性有重要的生物學功能! 2010-2-2419膜組成側向分布的不對稱性Lipid domainsDepending on whether the domains on both surfaces colocalize, four discrete bilayer thicknesses could