18 生物膜组成与结构ok
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
质是与膜结构相联系的，根据它们在膜上的定位 可分为:
膜周边蛋白质 膜内在蛋白质
外周蛋白质
外周蛋白质分布于膜的脂双层（外层或内层） 的表面，它们通过静电力或非共价键与其他的膜 蛋白相互作用连接在膜上。比较易于分离，通过 改变离子强度或加入金属螯合剂即可提取，这类 蛋白都溶于水。占膜蛋白的20%--30%
生物膜的分子结构
一. 生物膜中分子间作用力 二. 生物膜结构的几个主要特征 三. 生物膜分子结构的模型 四. 膜蛋白的三维结构
一. 生物膜中分子间作用力
1. 静电力 静电力存在于防呢子的一切极性和带电荷基团之间，
它们互相吸引或排斥。在膜两侧的脂质与蛋白质的亲水 极性基团通过静电力的互相吸引可形成很稳定的结
磷脂
构成生物膜主要成分的磷脂中主要是甘油磷 酸二脂，最简单的是磷脂酸。磷脂酸是其他甘油 磷酸脂合成的前体。除甘油磷脂外还有另外的一 种重要的磷脂是鞘磷脂。
二者都系两亲性分子，既有亲水部分（头部） 又有疏水部分（尾部），这一特征决定了它们在 生物膜中的双分子排列，既脂双层。
甘 油 磷 脂
鞘 磷 脂
胆固醇的两亲性特点对生物膜中脂质的 物理 状态有一定的调节作用。相变温度以上时，胆固 醇阻碍脂酰键的旋转异构化运动，降低膜的流动 性。相变温度以下时，胆固醇阻止磷脂脂酰键的 有序排列，保持膜的流动性。
胆固醇(cholesterol)
单分子层
双层微囊
二、膜蛋白
根据粗略计算，细胞中大约有20%--25%的蛋白
2、膜蛋白的旋转扩散 既膜蛋白围绕与膜平面垂直的轴进行旋转运
动，受膜蛋白周围的脂质和微环境脂流动性的影 响。通常，膜蛋白的旋转扩散一般慢于侧向扩散， 而膜的侧向扩散又慢于膜脂的侧向扩散。
三. 生物膜分子结构的模型
1. 脂双层模型 2. Danielli与Davson三夹板模型 3. Robertson单位膜模型 4. “流体镶嵌“模型
糖脂
动物细胞的质膜几乎都含有糖脂，约占外层 质膜的5%，大都是鞘氨醇的衍生物。如半乳糖脑 苷脂是髓鞘膜的主要糖脂。
细菌和植物细胞质膜的糖脂几乎都是甘油的 衍生物，非极性部分以亚麻酸含量最丰富，极性 部分则是糖残基。
半 乳 糖 脑 苷 脂
胆固醇
动物细胞胆固醇的含量高于植物细胞，而质 膜的含量高于细胞内膜系。
类别
神经髓鞘质膜 人红细胞 小鼠肝细胞 嗜盐菌紫膜 线粒体内膜
蛋白质
18 49 44 75 76
脂质
79 43 52 25 24
糖类
3 8 4 0 0
生物膜的组成和性质
一. 膜脂 1. 脂质的种类 2. 膜脂的多态性（polymorphism)
二. 膜蛋白 1. 外周蛋白质 2. 膜内在蛋白质
三. 糖类
膜内在蛋白质
膜内在蛋白质占膜蛋白的70%--80%左右，主要靠疏 水力与膜脂相结合蛋白质分子上非极性基团的氨基酸侧链 与膜脂的疏水部分都与水疏远，它们之间存在一种相互趋 近的作用，称为疏水相互作用。
膜内在蛋白有的部分嵌在脂双层中，有的横跨全膜。 不易分离，只有用较剧烈的的条件（如去垢剂、有机溶剂 和超声波）才能把它们溶解下来。
《生物化学》教学课件
生物化学
孙中武
第二单元 脂类化学
第2章脂质 第18章生物膜组成与结构 第21章生物膜与物质运输
第18章 生物膜的 组成与结构
一. 生物膜的组成和性质 二. 生物膜的分子结构
生物膜的组成和性质
生物膜主要由蛋白质（包括酶）、脂质（主要是磷脂）、
和糖类组成，还有水、金属离子等。因膜的种类不同有很 大的差异。
（1）膜质的流动性
2、膜脂的分相
两种或两种以上纯磷脂混合时，由于它们的 相变温度不同，因此当温度降至某一温度时有的 已经转变成凝胶态，有的则仍处于液晶态，处于 凝胶态和液晶态的磷脂分子分别各自汇集，这仪 现象称为分相(phase separation)
（1）膜蛋白的运动性
1、膜蛋白的侧向扩散 证据——小鼠和人细胞用荧光抗体标记融合实验
1. 脂双层模型图
2. Danielli与Davson三夹板模型图
3. Robertson单位膜模型图
4. “流体镶嵌“模型图
四. 膜蛋白的三维结构
解析膜内在蛋白三维结构的主要困难
膜内在蛋白的分离、纯化难度大含量低 测定其结构的方法有限
1、 紫色细菌光合反应中心的三维 结构
2、 嗜盐菌细菌视紫红质
（1）膜质的流动性 （2）膜蛋白的运动性
（1）膜质的流动性
膜脂的基本组分是磷脂，因此其流动性取决与磷脂
1、膜脂在相变温度以上时的几种运动方式 a、磷脂分子在膜内作侧向扩散或侧向移动 b、磷脂分子在脂双层中作翻转运动 c、磷脂烃链围绕C-C键旋转而导致异构化运动 d、磷脂分子围绕与膜平面相垂直的轴左右摆动 e、磷脂分子围绕与膜平面相垂直的轴作旋转运动
1. 膜组分的不对称分布 膜组分的不对称分布是指构成膜组分的脂质、蛋白
质、和糖类在膜两侧的分布都是不对称的。与膜蛋白的定 向分布及其功能都有密切的关系。如图所示 2. 生物膜的流动性
流动性是生物膜结构的主要特征，对生物膜表现其 正常的功能具有重要意义。膜的流动性，既包括膜脂，也 包括膜蛋白的运动状态。从以下两点研究：
2. 疏水作用 疏水作用对维持膜结构起主要作用，蛋白质分子具
有非极性基团的氨基酸侧链和脂双层的疏水脂酰链都有 不与水接触的强烈倾向。这些非极性基团之间存在的相 互趋近的力称疏水的相互 作用
3. 范德华引力 范德华引力倾向于使膜中分子尽可能彼此靠近，和
疏水作用有相互补充的作用。
二. 生物膜结构的几个主要特征
一. 膜脂
1、脂质的种类
生物膜的种类有磷脂、胆固醇、糖脂等，其中以磷 脂为主要组分分布很广泛。
2、膜脂的多态性
膜脂在水中的溶解度时有限的。以磷脂为例，当磷 脂加入水中后，由于疏水部分的表面积较大，只有极少的 分子以单体形式游离存在。形成：
单分子层 、 微团、 双分子层、 微囊等 除此之外还形成多种相的能力，如六角形相
膜内在蛋白与膜结合的主要形式：
(1)单一的α-螺旋跨膜 (2)以多段α-螺旋跨膜 (3)以蛋白质分子末端片段插膜 (4)通过共价键结合的脂插膜
膜蛋白图
三、糖类
在真核生物中，无论质膜还是细胞内膜系都有糖
类分布，它们大多与膜蛋白结合。分布于质膜表 面的糖基形成一层多糖——蛋白质复合物 （glycocalyx）或称细胞外壳(cell coat)
膜周边蛋白质 膜内在蛋白质
外周蛋白质
外周蛋白质分布于膜的脂双层（外层或内层） 的表面，它们通过静电力或非共价键与其他的膜 蛋白相互作用连接在膜上。比较易于分离，通过 改变离子强度或加入金属螯合剂即可提取，这类 蛋白都溶于水。占膜蛋白的20%--30%
生物膜的分子结构
一. 生物膜中分子间作用力 二. 生物膜结构的几个主要特征 三. 生物膜分子结构的模型 四. 膜蛋白的三维结构
一. 生物膜中分子间作用力
1. 静电力 静电力存在于防呢子的一切极性和带电荷基团之间，
它们互相吸引或排斥。在膜两侧的脂质与蛋白质的亲水 极性基团通过静电力的互相吸引可形成很稳定的结
磷脂
构成生物膜主要成分的磷脂中主要是甘油磷 酸二脂，最简单的是磷脂酸。磷脂酸是其他甘油 磷酸脂合成的前体。除甘油磷脂外还有另外的一 种重要的磷脂是鞘磷脂。
二者都系两亲性分子，既有亲水部分（头部） 又有疏水部分（尾部），这一特征决定了它们在 生物膜中的双分子排列，既脂双层。
甘 油 磷 脂
鞘 磷 脂
胆固醇的两亲性特点对生物膜中脂质的 物理 状态有一定的调节作用。相变温度以上时，胆固 醇阻碍脂酰键的旋转异构化运动，降低膜的流动 性。相变温度以下时，胆固醇阻止磷脂脂酰键的 有序排列，保持膜的流动性。
胆固醇(cholesterol)
单分子层
双层微囊
二、膜蛋白
根据粗略计算，细胞中大约有20%--25%的蛋白
2、膜蛋白的旋转扩散 既膜蛋白围绕与膜平面垂直的轴进行旋转运
动，受膜蛋白周围的脂质和微环境脂流动性的影 响。通常，膜蛋白的旋转扩散一般慢于侧向扩散， 而膜的侧向扩散又慢于膜脂的侧向扩散。
三. 生物膜分子结构的模型
1. 脂双层模型 2. Danielli与Davson三夹板模型 3. Robertson单位膜模型 4. “流体镶嵌“模型
糖脂
动物细胞的质膜几乎都含有糖脂，约占外层 质膜的5%，大都是鞘氨醇的衍生物。如半乳糖脑 苷脂是髓鞘膜的主要糖脂。
细菌和植物细胞质膜的糖脂几乎都是甘油的 衍生物，非极性部分以亚麻酸含量最丰富，极性 部分则是糖残基。
半 乳 糖 脑 苷 脂
胆固醇
动物细胞胆固醇的含量高于植物细胞，而质 膜的含量高于细胞内膜系。
类别
神经髓鞘质膜 人红细胞 小鼠肝细胞 嗜盐菌紫膜 线粒体内膜
蛋白质
18 49 44 75 76
脂质
79 43 52 25 24
糖类
3 8 4 0 0
生物膜的组成和性质
一. 膜脂 1. 脂质的种类 2. 膜脂的多态性（polymorphism)
二. 膜蛋白 1. 外周蛋白质 2. 膜内在蛋白质
三. 糖类
膜内在蛋白质
膜内在蛋白质占膜蛋白的70%--80%左右，主要靠疏 水力与膜脂相结合蛋白质分子上非极性基团的氨基酸侧链 与膜脂的疏水部分都与水疏远，它们之间存在一种相互趋 近的作用，称为疏水相互作用。
膜内在蛋白有的部分嵌在脂双层中，有的横跨全膜。 不易分离，只有用较剧烈的的条件（如去垢剂、有机溶剂 和超声波）才能把它们溶解下来。
《生物化学》教学课件
生物化学
孙中武
第二单元 脂类化学
第2章脂质 第18章生物膜组成与结构 第21章生物膜与物质运输
第18章 生物膜的 组成与结构
一. 生物膜的组成和性质 二. 生物膜的分子结构
生物膜的组成和性质
生物膜主要由蛋白质（包括酶）、脂质（主要是磷脂）、
和糖类组成，还有水、金属离子等。因膜的种类不同有很 大的差异。
（1）膜质的流动性
2、膜脂的分相
两种或两种以上纯磷脂混合时，由于它们的 相变温度不同，因此当温度降至某一温度时有的 已经转变成凝胶态，有的则仍处于液晶态，处于 凝胶态和液晶态的磷脂分子分别各自汇集，这仪 现象称为分相(phase separation)
（1）膜蛋白的运动性
1、膜蛋白的侧向扩散 证据——小鼠和人细胞用荧光抗体标记融合实验
1. 脂双层模型图
2. Danielli与Davson三夹板模型图
3. Robertson单位膜模型图
4. “流体镶嵌“模型图
四. 膜蛋白的三维结构
解析膜内在蛋白三维结构的主要困难
膜内在蛋白的分离、纯化难度大含量低 测定其结构的方法有限
1、 紫色细菌光合反应中心的三维 结构
2、 嗜盐菌细菌视紫红质
（1）膜质的流动性 （2）膜蛋白的运动性
（1）膜质的流动性
膜脂的基本组分是磷脂，因此其流动性取决与磷脂
1、膜脂在相变温度以上时的几种运动方式 a、磷脂分子在膜内作侧向扩散或侧向移动 b、磷脂分子在脂双层中作翻转运动 c、磷脂烃链围绕C-C键旋转而导致异构化运动 d、磷脂分子围绕与膜平面相垂直的轴左右摆动 e、磷脂分子围绕与膜平面相垂直的轴作旋转运动
1. 膜组分的不对称分布 膜组分的不对称分布是指构成膜组分的脂质、蛋白
质、和糖类在膜两侧的分布都是不对称的。与膜蛋白的定 向分布及其功能都有密切的关系。如图所示 2. 生物膜的流动性
流动性是生物膜结构的主要特征，对生物膜表现其 正常的功能具有重要意义。膜的流动性，既包括膜脂，也 包括膜蛋白的运动状态。从以下两点研究：
2. 疏水作用 疏水作用对维持膜结构起主要作用，蛋白质分子具
有非极性基团的氨基酸侧链和脂双层的疏水脂酰链都有 不与水接触的强烈倾向。这些非极性基团之间存在的相 互趋近的力称疏水的相互 作用
3. 范德华引力 范德华引力倾向于使膜中分子尽可能彼此靠近，和
疏水作用有相互补充的作用。
二. 生物膜结构的几个主要特征
一. 膜脂
1、脂质的种类
生物膜的种类有磷脂、胆固醇、糖脂等，其中以磷 脂为主要组分分布很广泛。
2、膜脂的多态性
膜脂在水中的溶解度时有限的。以磷脂为例，当磷 脂加入水中后，由于疏水部分的表面积较大，只有极少的 分子以单体形式游离存在。形成：
单分子层 、 微团、 双分子层、 微囊等 除此之外还形成多种相的能力，如六角形相
膜内在蛋白与膜结合的主要形式：
(1)单一的α-螺旋跨膜 (2)以多段α-螺旋跨膜 (3)以蛋白质分子末端片段插膜 (4)通过共价键结合的脂插膜
膜蛋白图
三、糖类
在真核生物中，无论质膜还是细胞内膜系都有糖
类分布，它们大多与膜蛋白结合。分布于质膜表 面的糖基形成一层多糖——蛋白质复合物 （glycocalyx）或称细胞外壳(cell coat)