lecture 6 lipid 2生物膜
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环境生物化学基础生物膜课件
05
生物膜的研究展望
生物膜的深入研究价值
揭示生物膜的结构和功能
深入了解生物膜的结构和功能，有助于揭示细胞生命活动的本质 和规律。
探索生物膜相关疾病机制
研究生物膜与疾病的关系，有助于发现新的疾病诊断和治疗手段。
生物膜与药物研发
生物膜是药物吸收、分布、代谢和排泄的重要通道，研究生物膜有 助于药物设计和优化。
生物膜通过自身的结构和功能适应环境变化，如 01 温度、湿度、光照等。
生物膜能够影响周围环境的物质循环和能量流动 02 ，如参与水体自净、土壤养分循环等。
生物膜在环境中的存在和活动，可能对生态系统 03 稳定性和生态平衡产生影响。
环境因素对生物膜的影响
环境中的物理、化学和生物因子，如污染物、pH 值、溶解氧等，对生物膜的生长、代谢和分布具 有重要影响。
生物膜的结构与组成
磷脂双分子层
构成生物膜的基本骨架，具有流动性。
膜内在蛋白
镶嵌在磷脂双分子层中，具有酶活性或参 与形成通道、载体等功能。
跨膜蛋白
贯穿磷脂双分子层，具有物质转运和信号 转导的功能。
糖类
与蛋白质或脂质结合，参与细胞识别和信 息传递。
生物膜的功能与作用
物质转运
生物膜通过主动运输 、被动运输等方式， 控制物质进出细胞。
环境因素的变化可能导致生物膜的结构和功能发 生改变，从而影响其在环境中的作用。
生物膜在环境保护中的应用
生物膜可用于环境污染治 理，如水体净化、土壤修 复等。
生物膜能够吸收和降解环 境中的有机污染物，将其 转化为无害或低毒性的物 质。
生物膜在生态工程中也有 广泛应用，如湿地修复、 生态河道建设等。
生物膜的代谢产物，如抗 菌物质、酶等，可用于生 物农药、生物催化剂等领 域。
生物化学—生物膜课件
质膜与ATP的合成与分解
01
质膜的结构与功能
质膜是细胞膜的另一个重要组成部分，它包围了整个细胞 并与其他细胞器膜相连。质膜主要由磷脂分子和蛋白质组 成，具有选择通透性，能够控制分子和离子的进出细胞。
02 03
ATP在质膜中的合成与分解
质膜中存在着ATP合成酶和ATP水解酶，分别参与ATP的 合成和分解过程。在合成过程中，质子泵通过质膜将质子 泵出或泵入细胞，产生的能量用于合成ATP。在分解过程 中，ATP水解酶利用ATP中的特殊化学能将其分解为ADP 和磷酸根离子。
是细胞表面的一层薄膜，是细胞与外 界环境之间的界面，对细胞起着保护 和调节作用。
生物膜的结构与组成
磷脂双分子层
构成生物膜的基本骨架，具有流动性。
蛋白质
镶嵌或贯穿于磷脂双分子层中，具有多种功 能。
糖类
与蛋白质结合形成糖蛋白，参与细胞识别等 。
生物膜的功能与作用
物质运输
生物膜可控制物质进出细胞，如主动运输、 被动运输等。
显微观察
通过光学显微镜或电子显微镜观察生物膜的超微结构，了解膜的厚度、颗粒大小及排列等特征。
生物膜的提取与纯化技术
提取
采用适当的溶剂或缓冲液将生物膜从细胞或其他生物材料中分离出来。
纯化
通过一系列分离纯化技术，如离心、超滤、凝胶电泳等，去除杂质，获得纯度较高的生 物膜。
生物膜的电生理技术
膜片钳技术
生物膜在能量转换中的作用
生物膜在能量转换中起着至关重要的作用。质膜通过控制 质子的泵入和泵出来调节ATP的合成与分解，确保能量的 高效利用和细胞的正常代谢活动。同时，生物膜还参与了 其他多种细胞活动，如物质的跨膜运输、信号转导和细胞 分化等。
05
脂类与生物膜精品PPT课件
第二节 油脂的结构和性质
O= O=
——
O=
一、油脂的结构
1.结构——三酰甘油是甘油的脂肪酸酯
甘油
脂肪酸
CH2—O —C—R1
R2—C—O—C—H
CH2—O —C—R3
甘油三酯
脂肪
脂肪是脂肪酸的甘油三元酯， 称三酰甘油(triglyceride)或中 性脂肪(neutral fats)。
Rl、R2、R3相同，为单纯甘 油酯； Rl、R2、R3有不同者， 称为混合甘油酯。
1-硬脂酰,2-亚油酰,3-棕榈酰-甘油
2.脂肪酸——一元羧酸
脂肪酸的表示法
常用简写法，写出碳原子的数目，再标明双键的数目 和位置。
如软脂酸可写成16：0，表明软脂酸为具有16个C的 饱和脂肪酸；
油酸写成18：1(9)或18：19，表示油酸具有18个C， 并在第9位C和第10位C之间有一个双键； 亚油酸可写为18：2 9,12，表示该脂肪酸为具有18个C， 且在第9～10、12～13碳原子之间各有一个双键的脂 肪酸。
胆碱
甘油三酯 甘油磷脂 鞘磷脂
鞘糖脂
第三节 磷脂和固醇类
一、磷脂
O
O H2C O C R1
R2 C O
HO
H2C O P O X O-
1.甘油磷脂——磷脂酸的衍生物
磷脂酸为磷脂的母体结构，其结构为1,2-二 脂酰-3-磷酰甘油。
最常见的甘油磷脂：磷脂酰胆碱（卵磷 脂）、磷脂酰乙醇胺（脑磷脂）。
皂化值= 0.5×36×56/5=201.6mg 三酰甘油平均相对分子质量=
3×56×1000/201.6=833.3 脂肪酸的平均相对分子质量: （833-38）/3=265
二、油脂的性质
脂类和生物膜 ppt课件
17 PPT课件
3、必须脂肪酸（essential fatty acids） ：维持 哺乳动物正常生长所需的，而动物又不能合成的 脂肪酸。
亚油酸、亚麻酸可直接从植物性食物中获得 亚麻酸可衍生出二十碳五烯酸（EPA）和二十二
碳六烯酸（DHA） 亚油酸可衍生出花生四烯酸
18 PPT课件
三、磷脂 甘油磷酸酯（glycerophosphatide） 含有极性头和非极性尾 构成生物膜的基本成分
15 PPT课件
二、脂肪酸（fatty acid, FA） 1、脂肪酸种类：饱和脂肪酸（软脂酸、硬脂酸
等）、不饱和脂肪酸（油酸、亚油酸、亚麻 酸等）。 表 示 方 法 ： 1 8 : 2 △9c,12c（ 亚 油 酸 : 顺 ， 顺 9,12-十八烯酸） 植物油含不饱和脂肪酸比动物油多
16 PPT课件
（乙醚、氯仿、苯等） • 熔点：无明确熔点，只有大概范围 • 折光性：不饱和脂肪酸的高于饱和脂肪酸，
分子量高的饱和脂肪酸高于分子量低的
10 PPT课件
2、水解和皂化
水解：一切脂肪都能被酸、 蒸汽及脂肪酶水解，产生 甘油和脂酸。
皂化：如果水解剂是碱， 则得甘油和脂酸的盐类。 该过程为皂化。
皂化价：皂化1g油脂所需 的KOHmg数。是三酰甘 油平均分子量的量度
水解性酸败：由于光、热或微生物的作用，使油脂水 解生成脂酸，低级脂酸有臭味，称水解性酸败。
氧化性酸败：由于空气中的氧使不饱和脂酸氧化，产 生醛和酮等，称氧化性酸败。
酸价（值）：中和1g油脂中的游离脂肪酸所需 的KOH的mg数。
如何防止脂肪的自动氧化？ 加入抗氧化剂，如BHA(丁基羟基茴香醚)、BHT(二 丁基羟基甲苯)、α-生育酚
• 教师的教鞭
(推荐)《脂类及生物膜》PPT课件
增加神经传导物、促进脑细胞活化 提问：卵磷脂可乳化胆固醇、油脂，为什么？ 两性（亲油、亲水），乳化剂
12
工业提取方式— ①以大豆为原料，醇、乙醚等脂溶剂萃取 成本低，纯度低，保健作用 ②以蛋黄为原料，CO2超临界萃取 高成本，高纯度，医用
13
14
15Βιβλιοθήκη B 脑磷脂（磷脂酰乙醇胺）
X基团前体为胆胺 HO-CH2CH2-NH3+ 与血液凝固有关
10
2.2 甘油磷酸酯类（表4-2）
X
极性，易溶于水 称极性头
非极性，不易溶于水 称非极性尾
11
甘油磷酸酯绝大多数存在于生物膜中
A.卵磷脂（磷脂酰胆碱）
X前体（发生脂化反应前醇形式）为胆碱， HO- CH2CH2N+(CH3)3
乙酰胆碱是神经传导物质；
提问：卵磷脂具有增强记忆、防止老年痴呆等健脑作用， 原因何在？
C O
C H2
C H2
C H2
C H2
C H2
C H2
C H2
C H2
CH3
C OH
单酯酰甘油
H2
H2O
HO
H2 H2 H2 H2 H2 H2 H2 H2 CCCCCCCC
CC H2
C H2
C H2
C H2
C H2
C H2
C H2
C H2
CH3
O
脂肪酸2 O
二酯酰甘油
1
O
CH2 O C R1
三酯酰甘油
26
3.1 生物膜的化学组成
主要成份：蛋白质、脂类以及少量糖类、水和金属离子。 膜脂：主要包括磷脂、固醇及其他脂类，一般都属于两 性分子。 膜蛋白：外周蛋白和内嵌蛋白，膜蛋白对物质代谢（酶 蛋白）、物质传送、细胞运动、信息的接收与传递、支 持与保护均有重要意义。 膜糖类：糖蛋白和糖脂。
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工业提取方式— ①以大豆为原料，醇、乙醚等脂溶剂萃取 成本低，纯度低，保健作用 ②以蛋黄为原料，CO2超临界萃取 高成本，高纯度，医用
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15Βιβλιοθήκη B 脑磷脂（磷脂酰乙醇胺）
X基团前体为胆胺 HO-CH2CH2-NH3+ 与血液凝固有关
10
2.2 甘油磷酸酯类（表4-2）
X
极性，易溶于水 称极性头
非极性，不易溶于水 称非极性尾
11
甘油磷酸酯绝大多数存在于生物膜中
A.卵磷脂（磷脂酰胆碱）
X前体（发生脂化反应前醇形式）为胆碱， HO- CH2CH2N+(CH3)3
乙酰胆碱是神经传导物质；
提问：卵磷脂具有增强记忆、防止老年痴呆等健脑作用， 原因何在？
C O
C H2
C H2
C H2
C H2
C H2
C H2
C H2
C H2
CH3
C OH
单酯酰甘油
H2
H2O
HO
H2 H2 H2 H2 H2 H2 H2 H2 CCCCCCCC
CC H2
C H2
C H2
C H2
C H2
C H2
C H2
C H2
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O
脂肪酸2 O
二酯酰甘油
1
O
CH2 O C R1
三酯酰甘油
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3.1 生物膜的化学组成
主要成份：蛋白质、脂类以及少量糖类、水和金属离子。 膜脂：主要包括磷脂、固醇及其他脂类，一般都属于两 性分子。 膜蛋白：外周蛋白和内嵌蛋白，膜蛋白对物质代谢（酶 蛋白）、物质传送、细胞运动、信息的接收与传递、支 持与保护均有重要意义。 膜糖类：糖蛋白和糖脂。
section 2 脂类与生物膜
• Motion of single phospholipids in a bilayer.
(a) Movement from one leaflet to the other is very slow, (b) unless catalyzed by a flippase（翻转酶） (c) in contrast, lateral diffusion within the leaflet is very rapid and requires no protein catalysis.
1.2 膜蛋白的分子运动
主要有侧向扩散和旋转扩散两种运动方式。可用光脱色恢 复技术和细胞融合技术检测侧向扩散。 膜蛋白的侧向运动受细胞骨架的限制，破坏微丝的药物如 细胞松弛素B能促进膜蛋白的侧向运动。 质膜的流动性是保证其正常功能的必要条件。当膜的流动 性低于一定的阈值时，许多酶的活动和跨膜运输将停止， 反之如果流动性过高，又会造成膜的溶解。
1.2 膜蛋白
是膜功能的主要体现者。据估计核基因组编码的蛋白质中 30%左右的为膜蛋白。根据膜蛋白与脂分子的结合方式， 包括： – 整合蛋白（integral protein） – 外周蛋白（peripheral protein） – 脂锚定蛋白（lipid-anchored protein）。
影响膜脂流动性的因素
① 胆固醇：胆固醇的含量增加会降低膜的流动性。 ② 脂肪酸链的饱和度：脂肪酸链所含双键越多越不饱和， 使膜流动性增加。 ③脂肪酸链的链长：长链脂肪酸相变温度高，膜流动性降 低。 ④卵磷脂/鞘磷脂：该比例高则膜流动性增加，是因为鞘磷 脂粘度高于卵磷脂。 ⑤ 其他因素：温度、酸碱度、离子强度等。
1.1 膜脂分子的运动:
04第四章 脂类和生物膜
or sulfolipids）
磷脂（phospholipids）根据其分子中所含的醇不同，可分为：
甘油磷脂（phosphoglycerides）
鞘氨醇磷脂（sphingphospholipids or sphingomyelins）
（一）甘油磷脂
1. 结构通式：
命名：磷脂酰X X为其它的醇类，通过磷酸二酯键与甘油连接。 天然磷脂均为L型构型；立体专一编号（stereospecific numbering，sn）: 3-sn-磷脂酰乙醇胺
膜蛋白与膜结合的主要形式
外周蛋白
＊这类蛋白约占膜蛋白的20－30%，分布于双层脂膜的外表层，
主要通过静电引力或范德华力与膜结合。 ＊外周蛋白与膜的结合比较疏松，容易从膜上分离出来。
内在蛋白
＊约占膜蛋白的70-80%，蛋白的部分或全部嵌在双层脂膜的
疏水层中。 ＊这类蛋白的特征是不溶于水，主要靠疏水键与膜脂相结合， 而且不容易从膜中分离出来。 ＊内在蛋白与双层脂膜疏水区接触部分，由于没有水分子的影 响，多肽链内形成氢键趋向大大增加，因此，它们主要以-螺 旋和-折叠形式存在，其中又以-螺旋更普遍。
第二节 生物膜（biomembranes）
（一）细胞具有多种膜系统
细胞中的多种膜结构统称生物膜，包括细胞外周膜和细胞内膜。
动物细胞的结构
植物细胞的结构
（二）生物膜的组成
＊生物膜的化学组成 生物膜主要由蛋白质和脂组成，此外还有糖类、无机盐、 金属离子和水。
1、膜脂
种类：磷脂、糖脂、胆固醇、鞘脂
特点：多态性（polymorphism）
糖残基 低聚寡糖链
糖被
唾液酸
跨膜糖蛋白
脂双层
膜脂（磷脂、糖脂、胆固醇）
《生物膜及其功能》课件
生物膜的运输机制
主动运输
被动运输
需要消耗能量，通过在膜上形成 梯度推动物质向细胞内或外运输。
不需要消耗能量，物质经过膜孔 自由扩散或借助载体蛋白运输。
利用自组装的高分子
利用聚集态水相生物特性，通过 自组装的高分子羟基烷基丙烯酸 酯（HPCA）膜实现生物分离和 反应等功能。
生物膜的生理意义
发病机理
生物膜的结构和功能调节细胞的形态和功能状态。
生物膜的结构特点
磷脂双分子层
生物膜核心结构，由两层磷脂 分子组成。具有疏水和亲水性 质，是生物膜功能的关键。
蛋白质
负责物质的运输、受体识别等 功能。在细胞膜上占据重要位 置，参与多种生命活动。
碳水化合物
与细胞糖蛋白、糖脂、糖核酸 等结合形成糖复合物，参与细 胞与细胞间的识别和信号传导。
多种疾病均与生物膜的结构 和功能异常有关，包括癌症、 心血管疾病、代谢性疾病等。
抗菌药物研发
了解细菌细胞膜的结构和机 制，有助于研制新型抗菌药 物。
生物抑制剂的应用
生物膜指导下的生物抑制剂， 是农业和水产业中的重要工 具。
生物膜及其功能的应用
药物传递系统
疫苗开发
洁净技术
生物膜作为药物的递送载体，在 药物传递系统中发挥着重要作用。
内质网膜
位于细胞内，参与蛋白质合成、 修饰及转运。
线粒体膜
位于线粒体表面，参与能量代谢 的调节。
叶绿体膜
位于叶绿体表面，参与光合作用 的调节。
生物膜的功能
1
分隔细胞与外界
生物膜隔离了细胞与外界环境，维持了细胞内外环境的稳定性。
2
调节物质的进出
生物膜可通过主动或被动运输机制实现物质进出。
(英文)细胞生物学lecture2-生物膜
Lecture 2: Biological membranes
1. The listics 2. Membrane proteins
1
What is the function of a membrane?
Separate inside from outside permeability barrier
immobilized less permeable, less fluid - at high concentrations: prevents lipids from packing to tightly (= freezing) maintains fluidity Cholesterol prevents extremes (too fluid, too firm) 4. Temperature: fluidity increases with increasing temperature 12
The structure of a lipid determines its packaging in an aqueous environment. 9
Lipid bilayers seal spontaneously
Why are the cisternae of the Golgi apparatus flat?
13
How do lipids behave in a bilayer?
• Lateral diffusion of lipids occurs spontaneously and can be measured
• Lipid flip-flop from one leaflet to the opposite leaflet is energetically unfavorable and does not occur spontaneously.
1. The listics 2. Membrane proteins
1
What is the function of a membrane?
Separate inside from outside permeability barrier
immobilized less permeable, less fluid - at high concentrations: prevents lipids from packing to tightly (= freezing) maintains fluidity Cholesterol prevents extremes (too fluid, too firm) 4. Temperature: fluidity increases with increasing temperature 12
The structure of a lipid determines its packaging in an aqueous environment. 9
Lipid bilayers seal spontaneously
Why are the cisternae of the Golgi apparatus flat?
13
How do lipids behave in a bilayer?
• Lateral diffusion of lipids occurs spontaneously and can be measured
• Lipid flip-flop from one leaflet to the opposite leaflet is energetically unfavorable and does not occur spontaneously.
生物膜的结构与功能课件
内生长和繁殖。
05
生物膜的研究进展
生物膜的结构研究
生物膜的组成
生物膜主要由脂质分子和蛋白质分子组成，这些分子通过相互作 用形成有序的结构。
生物膜的厚度
生物膜的厚度一般在5-10纳米之间，不同部位的膜厚度略有差 异。
生物膜的流动性
生物膜具有一定的流动性，脂质分子和蛋白质分子可以在膜中移 动。
生物膜的功能研究
生物膜的结构与功能 课件
xx年xx月xx日
• 生物膜的概述 • 生物膜的结构 • 生物膜的功能 • 生物膜与疾病 • 生物膜的研究进展
目录
01
生物膜的概述
生物膜的定义
生物膜
是指细胞膜和细胞内各个由膜围绕而 成的细胞器，包括线粒体、高尔基体 、内质网、溶酶体、叶绿体、过氧化 物酶体等。
细胞膜
细胞器膜
磷脂双分子层构成了生物膜的 基本骨架，为膜蛋白提供锚定 点和活动空间。
膜蛋白
膜蛋白是生物膜的主要成分之一，具有多种功能，如运输、信号转导和能量转换等 。
膜蛋白分为嵌入型、跨膜型和附着型三种类型，它们以不同的方式插入到磷脂双分 子层中。
膜蛋白的分布和数量对生物膜的功能具有重要影响，不同的膜蛋白可以分布在细胞 膜的不同区域。
心力衰竭
心脏瓣膜上的生物膜感染可能导致心脏瓣膜功能 失调，引发心力衰竭。
血栓形成
生物膜可促进血栓的形成，增加心血管事件的风 险。
生物膜与肿瘤
肿瘤转移
01
肿瘤细胞可形成生物膜，促进肿瘤的转移和扩散。
耐药性
02
肿瘤细胞形成的生物膜可增强其耐药性，降低化疗和放疗等治
疗的疗效。
免疫逃逸
03
生物膜能够保护肿瘤细胞免受免疫系统的攻击，使其得以在体
生物膜(biologicalmembrane)中学生物理百科知识-教学文档
生物膜（biologicalmembrane）中学生物理百科
知识
当今社会是一个高速发展的信息社会。
生活在信息社会，就要不断地接触或获取信息。
如何获取信息呢?阅读便是其
中一个重要的途径。
据有人不完全统计，当今社会需要的各种信息约有80%以上直接或间接地来自于图书文献。
这就说
明阅读在当今社会的重要性。
还在等什么，快来看看这篇生物膜(biologicalmembrane)中学生物理百科知识吧~
生物膜（biologicalmembrane）
生物膜(biologicalmembrane)
生物膜又称细胞膜，它是一种膜系，它不仅是细胞外的一层界膜，而且在细胞内广泛延伸，包围着和构成了各种细胞器，把细胞内分隔成许多微小的部分。
许多生化反应都在膜上或膜内进行。
细胞膜可以看作为细胞内两个部分之间或细胞与外环境之间的细微分隔物。
它们创造并维持一个一定的物理组成区域，该区域内外环境十分不同，膜不断通过选择性的被动扩散和主动输运(能量耗散)来维持这种状态。
细胞膜在细胞内部形成的复杂而庞大的膜系。
生物膜不仅是细胞的细微分隔物、细胞的屏障与支架，而且与机体内许多主要功能密切相关，如物质输运、信息交换、能量传输、吸收分泌、兴奋传导都要通过生物膜结构完成;生物电现象，心肌细胞
节律性同步搏动，胚胎发育、神经体液调节、药物作用等都
依赖于膜结构的完整性;膜结构与机能的异常也与疾病相关联。
这篇生物膜(biologicalmembrane)中学生物理百科知识，你推荐给朋友了么?。
第二章脂质与生物膜 ppt课件
13
C
16
D
四个环加三条侧链
2
A
9 10 8
B
14
15
3
5
7
甾
4
6
ppt课件
32
1.6.1 胆固醇
11 1 19
21
18 12
13
22 20
17
26 24
25 27
23 非极性尾
16
2
极性头
9 10
14 15 8
HO
3 4
5
6
7
胆固醇是动物质膜的重要组分。可自身合成，在脑、肝、
肾、蛋黄中含量很高。由于其既疏水又亲水，所以属于两
提供了必需的结构基础，使整个细胞活动有条不紊、
协调一致地进行。
ppt课件
38
2.1 生物膜的组成和结构
生物膜的组成
磷脂:甘油磷脂和鞘磷脂 脂质 胆固醇
糖脂 外周蛋白
蛋白质(包括酶) 内在蛋白
——由1分子脂肪酸，1分子鞘氨醇或其衍生物， 以及1分子极性头基团组成。
鞘磷脂类
鞘脂类
脑苷脂类 神经节苷脂类
（糖鞘脂）
主要参与细胞膜的组成，是第二大类膜脂。
ppt课件
27
OH
OH
H
H2C
1
C CH 3
2
+NH3 C
H
4
C5
H
6
反式
OH
OH
H2C
1
H C CH 3 H
2
NH
C4
OC
C5
H
6
鞘脂前体
鞘氨醇
17
1.4.2 磷脂酰胆碱（卵磷脂）
生化课件 生物膜
三、生物膜的功能
（一）生物膜与物质运输 （二）生物膜与能量转换 （三）生物膜与信号转导 （四）生物膜与识别功能
第六章 生物膜
第一节. 生物体内的脂类 第二节. 生物膜的结构 第三节. 生物膜的功能
（2）主动运输
一级主动转运 二级主动转运
2.大分子物质的膜运输
（1）内吞作用 （胞吞作用）
（2）外排作用 （胞吐作用）
受体介导的细胞内吞作用
（二） 生物膜与能量转换
光合作用： 叶绿体 生物氧化： 线粒体
质子电化学势
（三）
生物膜与信号转导
生命的基本问题是 信息问题
----- 薛定谔
A0089901.mov
类型：
磷脂：磷酸甘油酯 鞘氨醇磷脂
糖脂: 半乳糖甘油二酯 脑苷酯
固醇：胆固醇等
双亲性分子
极 性 头 部
疏 水 尾 部
第二节
生物膜的结构
第二节. 生物膜的结构
一、生物膜的一般概念及功能 二、生物膜的组成和结构模型
一、生物膜的 一般概念 及功能
生物膜：由磷脂、蛋白质、 糖类物质及水分子等为主要 成分构成的薄层系统，覆盖 于细胞及细胞器的表面，并 在整个细胞内形成了一个纵 横交错的网状系统。
—— 识别信号
4、 其它成分：
·水：30% 左右
（液晶态的结合水）
·少量无机盐
（二）生物膜的结构——
假说与模型
脂质双分子层
是生物膜的结构骨架！
蛋白质与脂质在膜 层分布的不对称性。
膜具有流动性 细胞融合实验
膜脂的相变
生物膜结构模型：
1934：Danielli， 三夹板模型
1966： Robertoson， 单位膜模型
The role of lipids in biological membranes
The role of lipids in biologicalmembranes生物膜中脂质的作用生物膜是生物体内外分离的重要组成部分，其主要作用是隔离细胞内外环境，同时调节物质的传输和细胞信号的传递。
生物膜由两层磷脂质层组成，其中脂质是生物膜中最重要的成分之一。
本文将探讨生物膜中脂质的作用。
1. 生物膜结构中的脂质生物膜由磷脂质、胆固醇和膜蛋白共同构成。
其中磷脂质是主要的构成成分，占生物膜质量的50%以上。
磷脂质分为两个亲水性头部和一个疏水性的脂尾部。
这种分子结构导致了磷脂在水中形成自组装的双层结构。
疏水性的脂尾部互相聚集，而亲水性的头部向水相处，形成了一个充分隔离的空间。
2. 脂质对生物膜的结构和性质的影响脂质对生物膜的结构和性质有重要的影响。
首先，疏水性的脂尾部的长度和饱和度影响磷脂质双层的厚度和流动性。
较长的脂尾部产生厚的双层，而饱和脂质双层的流动性较低，容易产生负影响。
其次，不同类型的脂质对生物膜的流动性和弹性有所影响。
例如，磷酰肌醇会使生物膜的弹性降低，并影响细胞信号传递的精确性。
3. 脂质参与细胞信号传递脂质在细胞信号传递中起着重要的作用。
在一些细胞中，磷酰肌醇被用作二级信号分子，与钙离子一起调节各种生物活动的正常性。
磷酰肌醇作为一种脂质，可以被亲性的生物膜蛋白激酶识别并有效调节。
此外，磷脂酰丝氨酸和磷脂酰肽作为脂质分子可以作为重要的细胞信号分子发挥作用。
4. 脂质参与细胞膜蛋白的功能脂质还参与了细胞膜蛋白的功能。
许多的细胞膜蛋白需要与脂质相互作用才能正常工作。
例如，一些细胞受体是膜蛋白和脂质双重复合物，并且只有在富含特定脂质的环境中才能正常工作。
由于脂质分子的稳定性和流动性不同，这种相互作用会导致膜蛋白的立体构象发生变化，促进受体和信号分子之间的高效互动。
5. 总结脂质在生物膜中起着至关重要的作用，其作用远离不仅限于结构支持和物质分隔。
此外，脂质还参与细胞信号传递、细胞膜蛋白的功能等多个方面，成为了细胞生物学研究中必不可少的一部分。
lecture 6 lipid 2生物膜
翻转酶
• • • • 翻转酶可以将脂质进行层间的移动 某些翻转酶被动响应，不需要能量源 其他翻转酶主动响应，并需要水解ATP的能量 翻转酶可以产生生物膜的不对称性
膜是不对称的
在大多数细胞膜中，外层膜的组分和内层膜是不同的
卵磷脂 磷脂酰乙醇胺 磷脂酰丝氨酸 鞘磷脂
膜的相变
• 在一定的转变温度下，膜中的脂质保持硬的并 紧密堆积 • 在转变温度以上，脂质更加灵活并可移动 • 转变温度是膜中的脂质的特质
第三章 第二部分
生物膜
生物膜
• • • • 物质转运 信息传递 能量转换 免疫功能
流体镶嵌模型
• • • • 磷脂双分子层具有流动性 蛋白质分子镶嵌在双层的流动结构中 蛋白质可以在流动结构中运动 磷脂双层中两类蛋白质:
–外在蛋白 –内在蛋白
流体镶嵌模型
生物膜中的移动
• • • • 脂链可以弯曲旋转 脂质和蛋白质可以在双层中扩散 脂质的扩散可以通过荧光标记测量 脂质在两个单层间的不容易扩散
简单扩散
• 不需要能量 • 不需要蛋白质协助 • 依赖于浓度差和分子大小
协助扩散
• 不需要能量 • 有特异的膜蛋白协助其转运
协助扩散的动力学
主动运输
• 需要ATP提供能量 • 需要特定膜蛋白的参与
外在蛋白
• 外周蛋白靠离子键或其它较弱的键与膜 表面的蛋白质分子或脂分子的亲水部分 结合 • 只要改变溶液的离子强度甚至提高温度 就可以从膜上分离下来
脂锚定蛋白
• 主要为四类: –氨基十四酰锚 –硫酯脂肪酰基锚 –硫酯异戊二烯锚 –糖磷脂酰肌醇锚
硫酯脂肪酰基锚
硫酯异戊二烯锚
物质转运
• 简单示迅速准确的 相转变温度 • 红色 = 纯的脂质 • 蓝色 = 磷脂+胆固 醇
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相变
• 只有纯的脂质体系 能显示迅速准确的 相转变温度 • 红色 = 纯的脂质 • 蓝色 = 磷脂+胆固 醇
生物膜蛋白的结构
• 内在蛋白 • 外在蛋白 • 脂锚定蛋白
内在蛋白
• 内在蛋白嵌入在脂双层内，为两性分子，疏水 部分位于脂双层内部，亲水部分位于脂双层外 部。 • 内在蛋白与膜的结合非常紧密，只有用去垢剂 才能从膜上洗涤下来 • 通常为跨膜蛋白
第三章 第二部分
生物膜
生物膜
• • • • 物质转运 信息传递 能量转换 免疫功能
流体镶嵌模型
• • • • 磷脂双分子层具有流动性 蛋白质分子镶嵌在双层的流动结构中 蛋白质可以在流动结构中运动 磷脂双层中两类蛋白质:
–外在蛋白 –内在蛋白
流体镶嵌模型
生物膜中的移动
• • • • 脂链可以弯曲旋转 脂质和蛋白质可以在双层中扩散 脂质的扩散可以通过荧光标记测量 脂质在两个单层间的不容易扩散
翻转酶
• • • • 翻转酶可以将脂质进行层间的移动 某些翻转酶被动响应，不需要能量源 其他翻转酶主动响应，并需要水解ATP的能量 翻转酶可以产生生物膜的不对称性
膜是不对称的
在大多数细胞膜中，外层膜的组分和内层膜是不同的
卵磷脂 磷脂酰乙醇胺 磷脂酰丝氨酸 鞘磷脂
膜的相变
• 在一定的转变温度下，膜中的脂质保持硬的并 紧密堆积 • 在转变温度以上，脂质更加灵活并可移动 • 转变温度是膜中的脂质的特质
外在蛋白
• 外周蛋白靠离子键或其它较弱的键与膜 表面的蛋白质分子或脂分子的亲水部分 结合 • 只要改变溶液的离子强度甚至提高温度 就可以从膜上分离下来
脂锚定蛋白
• 主要为四类: –氨基十四酰锚 –硫酯脂肪酰基锚 –硫酯异戊锚
硫酯异戊二烯锚
物质转运
• 简单扩散 • 协助扩散 • 主动运输
简单扩散
• 不需要能量 • 不需要蛋白质协助 • 依赖于浓度差和分子大小
协助扩散
• 不需要能量 • 有特异的膜蛋白协助其转运
协助扩散的动力学
主动运输
• 需要ATP提供能量 • 需要特定膜蛋白的参与