生 物 膜.ppt
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1、第五章 生 物 膜 biomembrane,第一节生物膜的组成和结构 第二节生物膜的功能,第一节 生物膜的组成和结构,概念 化学组成 生物膜的分子结构模型 生 物 膜 的 特 性,一、 概念,生物膜结构使细胞区域化,各个细胞器既各自具有恒定动态的内环境,又相互联系和制约,从而使整个细胞活动有条不紊的进行。,生物膜是构成细胞所有膜的总称,包括围在细胞质外围的质膜(plasma membrane)和细胞器的内膜系统(endomembrane system)。,无 机 盐 金 属 离 子 水,二、生物膜的化学组成,不同的生物膜其蛋白质和脂类的含量有很大差别,蛋白质 / 脂类,生物膜 蛋白质/脂类 髓
2、鞘 0.23 线粒体外膜 1.08 人红细胞膜 1.14 内质网膜 2.03 线粒体内膜 3.17,1. 膜 脂(membrane lipid),(1) 磷 脂(主要) (2) 糖 脂 (3) 硫 脂 (4) 甾 醇, 磷 脂,主要为甘油磷脂,还有鞘磷脂等,甘油磷脂是两性分子,较短的磷脂酰基部分为头部, 呈亲水性,两条较长的碳氢脂酰链为尾部,呈亲脂性。,由磷脂形成的双层脂膜的示意图,在含水的环境中,磷脂分子亲水的头部与水接触, 并通过疏水键和范德华力使疏水的尾部尽可能靠近, 以脂双层的形式存在。,(2)糖脂,含一个或多个糖残基的脂类,单半乳糖基二酰甘油,双半乳糖基二酰甘油,(3) 硫 脂,6-
3、亚硫酸-6-脱氧-葡萄糖甘油二酯(硫酯),(4)甾 醇,又名固醇 动物膜甾醇主要是胆固醇 植物膜甾醇含量较动物少,主要有谷甾醇、豆甾醇等。,胆固醇 Cholesterol,2. 膜蛋白(membrane protein), 内 在 蛋 白(integral protein) 外 周 蛋 白(peripheral protein),有的全部埋于脂双层的疏水区,有的部分嵌在脂双层中,有的横跨全膜.主要靠疏水作用通过某些非极性氨基酸残基与膜脂疏水部分相结合。,这类蛋白不易分离,也不易溶于水,用较剧烈的条件(去垢剂、有机溶剂、超声波)才能把它们溶解下来,同时,膜结构也破坏了。,(1)内在蛋白,真核生物
4、有些内在蛋白本身并没有进入膜内,他们通过以共价键与脂质、脂酰链或异戊二烯链结合,再通过他们的疏水部分插入膜内,而这些内在蛋白则被锚定在膜上,这种形式的内在蛋白称为膜锚蛋白。,膜锚蛋白,(2)外 周 蛋 白,分布于膜的脂双层内外表面,通过极性氨基酸残基以离子键、氢键、范德华力等次级键与膜脂极性头部或与内在蛋白的亲水部分结合。,比较易于分离,大都能溶于水,可在不破坏膜结构的情况下,通过温和方法(改变离子强度、pH、加入金属螯合剂)分离提取。,3. 糖类,生物膜中的糖类大多与膜蛋白结合 糖蛋白(glycoprotein) 少数与膜脂结合 糖脂(glycolipid),糖类在膜上的分布,非对称的,全部
5、分布在膜的非细胞质一侧。,质膜上的糖,细胞内膜的糖,三、 生物膜的分子结构模型,与过去模型的主要差别 突出了膜的流动性 显示了膜蛋白分布的不对称性,流体镶嵌模型(fluid mosaic model) 1972年美国Singer和Nicolson提出,认为生物膜是一种流动的、嵌有各种蛋白质的脂质双分子层结构,其中蛋白质犹如一座座冰山漂移在流动脂质的海洋中。,四、生 物 膜 的 特 性, 膜分子结构的不对称性 膜分子结构的流动性,(一)膜分子结构的不对称性,1、膜脂的分布不对称,即膜脂双分子层内外两侧的脂种类、含量不同,如人红细胞质膜: 膜的外层卵磷脂、鞘磷脂较多 膜的内层脑磷脂、磷脂酰丝氨酸较
6、多,2、膜蛋白在膜两侧的数量、种类有差异 如线粒体内膜中的NADH电子传递链各组分: Cyt氧化酶 、琥珀酸脱氢酶在线粒体内膜内侧 Cytc在线粒体内膜外侧 3、糖蛋白和糖脂中的多糖只 分布在膜的非细胞质一侧,线粒体,(二)膜分子结构的流动性,膜的流动性主要是指膜脂及膜蛋白流动性。 合适的流动性对生物膜表现其正常功能十分重要。,膜脂的流动性,膜脂的流动性主要决定于磷脂分子。 在生理条件下,磷脂大多呈流动的液晶态,磷脂在膜内可作旋转运动,翻转运动,侧向运动等。,膜脂的流动性的大小与磷脂分子中脂肪酸链的长短及不饱和程度密切相关: 链越短,不饱和程度越高,流动性越大。 流动性还受环境温度影响 在一定
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