生物膜的組成與結(jié)構(gòu)

關(guān)于生物膜的組成與結(jié)構(gòu)第1頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月二、化學(xué)組成膜脂膜蛋白糖類無機(jī)鹽金屬離子水第2頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月1.膜脂

磷脂（主要）糖脂甾醇第3頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月脂的分類與功能單純脂復(fù)合脂（含有非脂成分）（脂肪酸+醇）甘油三酯衍生脂質(zhì)蠟（長鏈脂肪酸+長鏈醇或固醇）磷脂糖脂鞘脂第4頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月2.體表脂類保護(hù)作用；提問：脂類有哪些功能？1.能量物質(zhì)三酰甘油脂又稱油脂，每克的發(fā)熱值比同質(zhì)量的糖、蛋白質(zhì)高2.3倍，并且不溶于水，在細(xì)胞內(nèi)易于聚集，儲(chǔ)存，故而被普遍作為細(xì)胞的能量儲(chǔ)備物質(zhì)。皮下脂肪細(xì)胞（黃、白色）細(xì)胞核細(xì)胞質(zhì)脂肪滴脂肪滴3.脂類是細(xì)胞膜的主要成份；4.簡單脂是構(gòu)成某些維生素與激素的成份；包括維生素A、D、E、K、性激素、前列腺素等等。細(xì)胞膜第5頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月⑴磷脂

甘油磷脂(主要)鞘磷脂第6頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月R1

CCH2

CH

R2C

CHPCH2P_X

X=–H磷脂酸

X=CH2CH2N+(CH3)3X=CH2CH2NH2X=–CH2ˉ

CH–COOH

NH2磷脂酰膽堿（卵磷脂）

磷脂酰乙醇胺（腦磷脂）甘油磷脂甘油磷脂是兩性分子，分子中既有親水部分又有疏水部分。磷酸化的頭部呈親水性，兩條較長的碳?xì)渲ｆ湠槲膊?，呈疏水性。磷脂酰絲氨酸甘油為骨架第7頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月磷脂酰甘油（磷脂）X非極性，不易溶于水稱非極性尾極性，易溶于水稱極性頭第8頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月鞘磷脂

HHOCH3H3C-(CH2)12-CC-C-C-CH2-O-P-O-CH2-CH2-N+-CH3

HOHN-HO-CH3

OCR1鞘氨醇鞘氨醇作骨架分子中有親水的磷酸化的頭部（膽堿或乙醇胺）和疏水的兩個(gè)碳?xì)滏?，其中一條來自鞘氨醇，另一條來自脂肪酸。脂肪酸以酰胺鍵連在鞘氨醇上。膽堿鞘磷脂第9頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月由磷脂形成的雙層脂膜的示意圖在水溶液中兩性的磷脂分子為避免疏水部分接觸水分子而定向排列，形成脂雙層結(jié)構(gòu)。脂雙層中，磷脂分子的疏水基團(tuán)在內(nèi)部而親水的頭部在表面。第10頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月第11頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）糖脂是糖通過半縮醛羥基以糖苷鍵與脂質(zhì)連接而成的化合物。膜脂中糖脂主要有鞘糖脂、甘油糖脂

HHH3C-(CH2)12-CC-C-C-CH2-O-半乳糖

HOHN-H

OCR1鞘氨醇半乳糖腦苷脂（鞘糖脂）第12頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）甾醇又名固醇，動(dòng)物膜甾醇主要是膽固醇，植物膜甾醇含量較動(dòng)物少，主要有谷甾醇、豆甾醇等。第13頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月2.膜蛋白⑴內(nèi)在蛋白⑵外周蛋白第14頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月有的全部埋于脂雙層的疏水區(qū)，有的部分嵌在脂雙層中，有的橫跨全膜.主要靠疏水作用通過某些非極性氨基酸殘基與膜脂疏水部分相結(jié)合。這類蛋白被緊密連在膜上，并且不易溶于水。只有用破壞膜結(jié)構(gòu)的試劑如有機(jī)溶劑（氯仿）或去污劑（TritonX-100）才能把它們從膜中提取出來。（1）內(nèi)在蛋白第15頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月第16頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月膜錨蛋白有些膜內(nèi)在蛋白本身并沒有進(jìn)入膜內(nèi)，他們以共價(jià)鍵與脂質(zhì)、脂酰鏈、異戊烯基團(tuán)相結(jié)合并通過他們的疏水部分插入到膜內(nèi)，這種形式的內(nèi)在蛋白稱為膜錨蛋白。第17頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）外周蛋白分布于膜的脂雙層內(nèi)外表面，通過極性氨基酸殘基以離子鍵、氫鍵、范德華力等次級(jí)鍵與膜脂極性頭部或與內(nèi)在蛋白的親水部分結(jié)合。比較易于分離，大都能溶于水，可在不破壞膜結(jié)構(gòu)的情況下，通過溫和方法（高離子強(qiáng)度、高pH、）分離提取。第18頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月外周蛋白和膜內(nèi)

（嵌入）蛋白外周蛋白嵌入（膜內(nèi)）蛋白去污劑糖蛋白pH改變、螯合劑、尿素、碳酸鹽可除去外周蛋白第19頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月3.糖類生物膜中的糖類大多與膜蛋白結(jié)合糖蛋白（信息識(shí)別）少數(shù)與膜脂結(jié)合糖脂第20頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月糖類在膜上的分布非對(duì)稱的，全部分布在膜的非細(xì)胞質(zhì)一側(cè)。質(zhì)膜上的糖細(xì)胞內(nèi)膜的糖第21頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月第22頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月

糖蛋白，糖脂第23頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月第24頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月三生物膜的分子結(jié)構(gòu)模型流體鑲嵌模型1972年美國Singer和Nicolson提出，認(rèn)為生物膜是一種流動(dòng)的、嵌有各種蛋白質(zhì)的脂質(zhì)雙分子層結(jié)構(gòu)，其中蛋白質(zhì)猶如一座座冰山漂移在流動(dòng)脂質(zhì)的海洋中。與過去模型的主要差別突出了膜的流動(dòng)性顯示了膜蛋白分布的不對(duì)稱性第25頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月四、生物膜的特性㈠膜分子結(jié)構(gòu)的不對(duì)稱性㈡膜分子結(jié)構(gòu)的流動(dòng)性第26頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月㈠膜分子結(jié)構(gòu)的不對(duì)稱性1、膜脂的分布不對(duì)稱，即膜脂雙分子層內(nèi)外兩側(cè)的脂種類、含量不同，如人紅細(xì)胞質(zhì)膜：膜的外層卵磷脂、鞘磷脂較多膜的內(nèi)層腦磷脂、磷脂酰絲氨酸較多2、膜蛋白的分布不對(duì)稱

如線粒體內(nèi)膜中的NADH電子傳遞鏈各組分：Cyt氧化酶、琥珀酸脫氫酶在線粒體內(nèi)膜內(nèi)側(cè)Cytc在線粒體內(nèi)膜外側(cè)3、糖蛋白和糖脂中的多糖只分布在膜的非細(xì)胞質(zhì)一側(cè)線粒體內(nèi)外第27頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）膜分子結(jié)構(gòu)的流動(dòng)性膜的流動(dòng)性主要是指膜脂及膜蛋白流動(dòng)性。合適的流動(dòng)性對(duì)生物膜表現(xiàn)其正常功能十分重要.第28頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月膜脂的流動(dòng)性膜脂的流動(dòng)性主要決定于磷脂分子.在生理?xiàng)l件下,磷脂大多呈流動(dòng)的液晶態(tài),磷脂在膜內(nèi)可作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),側(cè)向運(yùn)動(dòng)等.當(dāng)溫度降至一定值時(shí),膜脂從流動(dòng)的液晶態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)轭愃凭w的凝膠態(tài),這個(gè)溫度稱為相變溫度.凝膠狀態(tài)也可再熔解為液晶態(tài)。各種膜脂由于組分不同而具有各自的相變溫度。第29頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月溫度引起側(cè)鏈熱運(yùn)動(dòng)脂雙層平面的擴(kuò)散跨膜擴(kuò)散：“翻跟頭”膜脂的運(yùn)動(dòng)第30頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月膜脂的流動(dòng)性的大小與磷脂分子中脂肪酸鏈的長短及不飽和程度密切相關(guān).鏈越短,不飽和程度越高,流動(dòng)性越大.哺乳動(dòng)物中膽固醇對(duì)膜脂流動(dòng)性也有一定的調(diào)控作用,在生理?xiàng)l件下增加膽固醇的含量會(huì)降低膜的流動(dòng)性，因?yàn)槟懝檀嫉拈]合環(huán)狀結(jié)構(gòu)干擾了脂肪酸的側(cè)向運(yùn)動(dòng)。膜脂的流動(dòng)性是不均勻的,在一定溫度下,有的膜脂處于凝膠態(tài),有的則呈液晶態(tài),處于液晶態(tài)的各膜脂的流動(dòng)性也不完全相同.第31頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月膜蛋白的流動(dòng)性膜蛋白能做側(cè)向擴(kuò)散和旋轉(zhuǎn)擴(kuò)散,其速度平均比膜脂小10-100倍.第32頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月膜蛋白的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)第33頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月膜的融合生物膜