62第18章 生物膜的组成与结构PPT课件
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相当于所用红细胞膜总面积的两倍,因而首次提出细胞膜 是由连续的脂双分子层组成的。
迄今为止，关于膜的几十种结构模型都是建立 在“脂双分子层”这一基础之上的。
24
1.片层结构模型
[夹层学说]
1935年,Danielli和Davson,发
现细胞膜的表面张力显著低于油-
水界面的表面张力,因此认为,细
胞膜中除含有脂类外，还含有蛋
磷脂 膜 脂 胆固醇
糖脂
均为“双亲性分子”(★★)
既有亲水性一端，又有 疏水性一端的分子。
9
脂质是构成生物膜最基本的结构 物质
脂质包括磷脂、胆固醇和糖脂等， 其中以磷脂为主要成分。
磷脂 Glycerophospholipids
10
胆固醇Sterols
胆固醇以中性脂的形式分布在 双层脂膜内，对生物膜中脂类的 物理状态有一定的调节作用，有 利于保持膜的流动性和降低相变 温度。
①单次穿膜
②多次穿膜
（2）一端嵌入膜层内，另一端露出膜外——半嵌入蛋白
内在膜蛋白具有双亲性，其亲水区域暴露在膜的一侧或
两侧表面与水相吸，它们的疏水区域嵌入膜内，与脂类分子疏
水尾部通过疏水键结合，不易分离提纯，须用去垢剂。 15
内在蛋白
16
外在膜蛋白
非双亲性分子；约占膜蛋白的20－30%，附在膜
的内外表面（主要在细胞膜的内表面），与膜脂极性头部
第三：糖脂
全部分布在膜的非胞质面。
22
膜蛋白分布的不对称性
第一： 膜蛋白在脂双分子层中的分布位置是不对称的。 （包括内在及外在膜蛋白）
第二： 第三：
膜蛋白颗粒在膜内外两层中的分布是不对称的。
（细胞膜内层多于外层）
糖蛋白的分布是不对称的。
（均分布于细胞膜的外层，即膜的非胞质面）
※膜脂和膜蛋白分布的不对称性决定了膜内外表面 功能的不对称性。
内在膜蛋白（70%～80%） 外在膜蛋白（20%～30%）
13
膜蛋白分布不对称
跨膜 蛋白 膜表面 蛋白
脂质双层 镶嵌蛋白
14
内在膜蛋白
※膜功能的承担者；约占膜蛋白的70-80%
※双亲性分子，可以不同程度地嵌入脂双分子层,主要以-螺 旋和-折叠形式存在，其中又以-螺旋更普遍。
（1）贯穿脂双层，两端露出膜内外——跨膜蛋白
3.强调了膜的流动性 和不对称性。
评价： 液态镶嵌模型可以
解释膜中发生的很多现象，为
人们普遍接受，但也有不足 之处：如忽视了膜的各部分
折叠的薄片状蛋白质，而非球状蛋白质。
细胞膜 细胞质
蛋白质：单层肽链 ——折叠结构
2.0nm 暗
脂双层
3.5nm 明
2.0nm 暗
26
★★3. 液态镶嵌模型
[流动镶嵌模型]
1972年，Singer和Nicolson总结提出，其主要论点是：
1. 流动的脂双分子层 构成生物膜的连续主体。
2.球形的膜蛋白以各种形式镶嵌在脂双分子层中或附着在膜表面。
5
生物膜(biomembrane）
●细胞的外周膜和内膜系统称为“生物膜”；
细胞膜
生
物 膜
细胞内膜
线粒体膜
细胞膜 细胞质
任何生物膜在电镜下都呈现“暗—明—暗”
三层结构，故将这三层结构称为单位膜。
6
（一）、生物膜的化学 组成
生 脂类、蛋白质、糖类 ——主要成分
物
膜 水、无机盐、金属离子 —少量成分
7
细 胞 外 衣
脂 双 层
膜 蛋 白
细胞内
18
19
(二)、生物膜的特性
——流动性和不对称性
20
1. 生物膜的流动性
膜脂的流动性
★★膜脂的特性——液晶态
固态
液晶态
相变
液态
相变温度
21
2. 生物膜的不对称性
膜脂分布的不对称性
第一：磷脂 磷脂酰丝氨酸带有负电荷，细胞膜内层负电荷多于外层。
第二：胆固醇 主要分布在细胞膜的外层。
membrane).
功能：
①使细胞具有相对独立和稳定 的内环境； ②是细胞内外物质、信息、能 量交换的“门户”。
4
细胞内膜 （endomembrane）
★概念： 除细胞膜外，真核细胞内许多膜 性细胞器的膜，如内质网膜、高
尔基复合体膜、溶酶体膜、核膜 等，称为细胞内膜。它们共同构
成真核细胞的内膜系统。
白质,故提出了片层结构模型. 蛋 白
脂 双 分
质
子
层
“蛋白质---脂类---蛋白质”三夹板结构
（球状） （双分子层）（球状）
25
2.单位ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ模型
1959年, Robertson 利用电子显微镜观察，发现所有 生物膜都呈“暗-明-暗”三层结构，故而把“两暗一明”
的结构模型称为单位膜模型。
此模型认为覆盖在脂双分子层内外表面的是呈ß-
或内在膜蛋白的极性区域主要通过静电引力或范 德华力与膜结合(非共价地结合)，易分离。
17
3.膜糖类
单糖或多聚糖 + 膜 脂
共价键
糖脂
共价键
单糖或多聚糖 + 膜蛋白
糖蛋白
细胞外衣
（糖萼）
细胞外表的糖链与该细胞分泌出来的糖蛋白等粘附在
一起，形成一层外被，称细胞外衣或糖萼。糖类在膜 上的分布是不对称的.
23
(三)、生物膜的分子结构模型
生物膜结构描述的历史回顾:
1899年，Overton 曾用各种化学物质对卵细胞进行选择 性渗透试验，发现疏水性物质比亲水性物质更容易通过细
胞膜进入细胞，认为细胞膜是由脂质组成的。
1925年,Gorter 和Grendell 用丙酮抽提红细胞膜中的脂 类并在水和空气界面上铺展成单分子层,测量其所占面积
蛋白质/脂类 :在不同种类生物膜中有所不同。
一般地说：功能多而复杂的膜，蛋白质/脂类 大； 功能少而简单的膜，蛋白质/脂类 小。
各种生物膜中蛋白质与脂类的含量比
膜的种类
蛋白质/脂类
神经髓鞘(轴突部分的细胞膜）
0.23
血小板
0.7
Hela细胞
1.5
红细胞膜
1.5-4
线粒体内膜
3.2
8
1. 膜 脂
生物膜上的脂类统称膜脂。
11
糖脂Glycosphingolipids
糖脂也是构成双层脂膜的结构物质。
糖脂主要分布在细胞膜外侧的单分子层中。
动物细胞膜所含的糖脂主要是脑苷脂。
结构为：
C H 2O H
NH
OH OH
半乳糖
O O CH2 CH CH CH=CH (CH2)12 CH3 OH 神经鞘氨醇
OH
12
2.膜蛋白
Chapter18 生物膜的组成与结构
biological membrane
1
整体概述
概述一
点击此处输入
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概述二
点击此处输入
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概述三
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2
细胞的结构
细胞质膜及物质的跨膜运输
3
细胞膜 （cell membrane)
概念： 是包围在细胞质外周的一层
界膜，又称质 膜（plasma
迄今为止，关于膜的几十种结构模型都是建立 在“脂双分子层”这一基础之上的。
24
1.片层结构模型
[夹层学说]
1935年,Danielli和Davson,发
现细胞膜的表面张力显著低于油-
水界面的表面张力,因此认为,细
胞膜中除含有脂类外，还含有蛋
磷脂 膜 脂 胆固醇
糖脂
均为“双亲性分子”(★★)
既有亲水性一端，又有 疏水性一端的分子。
9
脂质是构成生物膜最基本的结构 物质
脂质包括磷脂、胆固醇和糖脂等， 其中以磷脂为主要成分。
磷脂 Glycerophospholipids
10
胆固醇Sterols
胆固醇以中性脂的形式分布在 双层脂膜内，对生物膜中脂类的 物理状态有一定的调节作用，有 利于保持膜的流动性和降低相变 温度。
①单次穿膜
②多次穿膜
（2）一端嵌入膜层内，另一端露出膜外——半嵌入蛋白
内在膜蛋白具有双亲性，其亲水区域暴露在膜的一侧或
两侧表面与水相吸，它们的疏水区域嵌入膜内，与脂类分子疏
水尾部通过疏水键结合，不易分离提纯，须用去垢剂。 15
内在蛋白
16
外在膜蛋白
非双亲性分子；约占膜蛋白的20－30%，附在膜
的内外表面（主要在细胞膜的内表面），与膜脂极性头部
第三：糖脂
全部分布在膜的非胞质面。
22
膜蛋白分布的不对称性
第一： 膜蛋白在脂双分子层中的分布位置是不对称的。 （包括内在及外在膜蛋白）
第二： 第三：
膜蛋白颗粒在膜内外两层中的分布是不对称的。
（细胞膜内层多于外层）
糖蛋白的分布是不对称的。
（均分布于细胞膜的外层，即膜的非胞质面）
※膜脂和膜蛋白分布的不对称性决定了膜内外表面 功能的不对称性。
内在膜蛋白（70%～80%） 外在膜蛋白（20%～30%）
13
膜蛋白分布不对称
跨膜 蛋白 膜表面 蛋白
脂质双层 镶嵌蛋白
14
内在膜蛋白
※膜功能的承担者；约占膜蛋白的70-80%
※双亲性分子，可以不同程度地嵌入脂双分子层,主要以-螺 旋和-折叠形式存在，其中又以-螺旋更普遍。
（1）贯穿脂双层，两端露出膜内外——跨膜蛋白
3.强调了膜的流动性 和不对称性。
评价： 液态镶嵌模型可以
解释膜中发生的很多现象，为
人们普遍接受，但也有不足 之处：如忽视了膜的各部分
折叠的薄片状蛋白质，而非球状蛋白质。
细胞膜 细胞质
蛋白质：单层肽链 ——折叠结构
2.0nm 暗
脂双层
3.5nm 明
2.0nm 暗
26
★★3. 液态镶嵌模型
[流动镶嵌模型]
1972年，Singer和Nicolson总结提出，其主要论点是：
1. 流动的脂双分子层 构成生物膜的连续主体。
2.球形的膜蛋白以各种形式镶嵌在脂双分子层中或附着在膜表面。
5
生物膜(biomembrane）
●细胞的外周膜和内膜系统称为“生物膜”；
细胞膜
生
物 膜
细胞内膜
线粒体膜
细胞膜 细胞质
任何生物膜在电镜下都呈现“暗—明—暗”
三层结构，故将这三层结构称为单位膜。
6
（一）、生物膜的化学 组成
生 脂类、蛋白质、糖类 ——主要成分
物
膜 水、无机盐、金属离子 —少量成分
7
细 胞 外 衣
脂 双 层
膜 蛋 白
细胞内
18
19
(二)、生物膜的特性
——流动性和不对称性
20
1. 生物膜的流动性
膜脂的流动性
★★膜脂的特性——液晶态
固态
液晶态
相变
液态
相变温度
21
2. 生物膜的不对称性
膜脂分布的不对称性
第一：磷脂 磷脂酰丝氨酸带有负电荷，细胞膜内层负电荷多于外层。
第二：胆固醇 主要分布在细胞膜的外层。
membrane).
功能：
①使细胞具有相对独立和稳定 的内环境； ②是细胞内外物质、信息、能 量交换的“门户”。
4
细胞内膜 （endomembrane）
★概念： 除细胞膜外，真核细胞内许多膜 性细胞器的膜，如内质网膜、高
尔基复合体膜、溶酶体膜、核膜 等，称为细胞内膜。它们共同构
成真核细胞的内膜系统。
白质,故提出了片层结构模型. 蛋 白
脂 双 分
质
子
层
“蛋白质---脂类---蛋白质”三夹板结构
（球状） （双分子层）（球状）
25
2.单位ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ模型
1959年, Robertson 利用电子显微镜观察，发现所有 生物膜都呈“暗-明-暗”三层结构，故而把“两暗一明”
的结构模型称为单位膜模型。
此模型认为覆盖在脂双分子层内外表面的是呈ß-
或内在膜蛋白的极性区域主要通过静电引力或范 德华力与膜结合(非共价地结合)，易分离。
17
3.膜糖类
单糖或多聚糖 + 膜 脂
共价键
糖脂
共价键
单糖或多聚糖 + 膜蛋白
糖蛋白
细胞外衣
（糖萼）
细胞外表的糖链与该细胞分泌出来的糖蛋白等粘附在
一起，形成一层外被，称细胞外衣或糖萼。糖类在膜 上的分布是不对称的.
23
(三)、生物膜的分子结构模型
生物膜结构描述的历史回顾:
1899年，Overton 曾用各种化学物质对卵细胞进行选择 性渗透试验，发现疏水性物质比亲水性物质更容易通过细
胞膜进入细胞，认为细胞膜是由脂质组成的。
1925年,Gorter 和Grendell 用丙酮抽提红细胞膜中的脂 类并在水和空气界面上铺展成单分子层,测量其所占面积
蛋白质/脂类 :在不同种类生物膜中有所不同。
一般地说：功能多而复杂的膜，蛋白质/脂类 大； 功能少而简单的膜，蛋白质/脂类 小。
各种生物膜中蛋白质与脂类的含量比
膜的种类
蛋白质/脂类
神经髓鞘(轴突部分的细胞膜）
0.23
血小板
0.7
Hela细胞
1.5
红细胞膜
1.5-4
线粒体内膜
3.2
8
1. 膜 脂
生物膜上的脂类统称膜脂。
11
糖脂Glycosphingolipids
糖脂也是构成双层脂膜的结构物质。
糖脂主要分布在细胞膜外侧的单分子层中。
动物细胞膜所含的糖脂主要是脑苷脂。
结构为：
C H 2O H
NH
OH OH
半乳糖
O O CH2 CH CH CH=CH (CH2)12 CH3 OH 神经鞘氨醇
OH
12
2.膜蛋白
Chapter18 生物膜的组成与结构
biological membrane
1
整体概述
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细胞的结构
细胞质膜及物质的跨膜运输
3
细胞膜 （cell membrane)
概念： 是包围在细胞质外周的一层
界膜，又称质 膜（plasma