62第18章 生物膜的组成与结构PPT课件
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生物膜的结构与功能课件
生命的基本单位 —— 细胞
1. 基本概念
信号分子（配体）：细胞外能作用于细胞的有生 物活性的化学物质统称信号分子或配体，如：激素、 神经递质、抗原、药物等。 受体：是细胞的一种生物大分子，能选择性地 识别外来信号分子，并与之结合而产生继发信号， 在细胞内启动一系列过程从而引发相应的生物学效 应。 信号转导： 指外界信号与细胞表面受体作用，通过影响细 胞内信使的水平变化，进而引起细胞应答反应的一 系列过程。
细胞区域化
生命的基本单位 —— 细胞
（二）调节运输
某些物质可以“自由通透”
某些物质出入细胞的障碍
生命的基本单位 —— 细胞
简单扩散
被动运输 穿膜运输 运输方式 膜泡运输 胞吐作用 胞吞作用 主动 运 输 协助扩散
穿膜运输——小分子、离子的运输
简单扩散simple diffusion
高浓度
协助扩散facilitated diffusion
转运蛋白质 （跨膜蛋白） 通道蛋白：形成贯穿脂双层之间的 通道。 载体蛋白：与特定溶质结合改变构 象使溶质穿越细胞膜。
高浓度
通道蛋白
低浓度
协助扩散
高浓度
载体蛋白
低浓度
• 协助扩散：凡借助于转运蛋白的帮助，不消耗 能量，物质顺浓度梯度的转运方式称协助扩散。
低浓度
脂溶性物质如苯、醇、甾类激素以及O2、 N2等容易穿过质膜；
某些极性分子(如水、尿素、甘油、CO2等)， 因不带电荷，分子小，能较易穿过质膜运输； 带电荷离子，不论大小均不能以简单扩散 方式进出细胞。 大的不带电荷的分子，如葡萄糖、蔗糖、 氨基酸和核苷酸等，不能以简单扩散方式进出 细胞。
糖 P O (Gal) O 糖 (Gal) CH3
生物膜的组成及结构PPT课件
21
结束语
感谢参与本课程，也感激大家对我们工作的支持与积极 的参与。课程后会发放课程满意度评估表，如果对我们
课程或者工作有什么建议和意见，也请写在上边
22
感谢观看
The user can demonstrate on a projector or computer, or print the presentation and make it into a film
相关文本内容
2
细胞体
纤毛
消化泡
内质网
线粒体 分泌泡
一.生物膜的作用
生物膜的形成对于生物的物质贮存及 细胞间的通讯起着关键作用。膜的生物活 性来自于膜自身显著的特性：膜连接紧密 但有弹性；膜自我封闭，对极性分子有选 择性通透；膜的弹性允许膜在细胞生长和 运动中改变形状；暂时破裂且可自封闭的 能力可保证两个细胞或两个膜状包裹物的 融合。
23
许多膜蛋白在双分子层上有一定的取向，很少 发生翻转的情况，即使有，flip-flop也非常慢。蛋 白质分布的不对称往往还与组成膜上的泵相关。糖 蛋白分布的不对称反映了功能的不对称。
锚蛋白 血影蛋白
红细胞氯-碳酸氢盐交换体的局限运动
Hale Waihona Puke 14膜结构的流动镶嵌模型(Fluid Mosaic Model)
生物膜中兼性的磷脂和固醇形成一个脂质双分子层，非极性部分相对 构成双分子层的核心，极性的头部朝外；脂质双分子层结构中，球状蛋白 以非正规间隔埋于其中；另一些蛋白则伸出（突出）膜的一面或另一面； 还有一些蛋白跨越整个膜。蛋白质在脂双分子层中的方向是不对称的，表 现为膜蛋白功能的不对称。脂质与蛋白质之间构成一个流动的镶嵌结构。
17
膜融合过程
两个膜融合需要：相互识别；相互表面靠近并相对（排 除水分子）；双层结构部分破坏；两个双分子层融合为一个 连续的脂双分子层。受体调节的内吞或控制的分泌还需要融 合发生在合适的时间或者是对特异信号的反应。
结束语
感谢参与本课程，也感激大家对我们工作的支持与积极 的参与。课程后会发放课程满意度评估表，如果对我们
课程或者工作有什么建议和意见，也请写在上边
22
感谢观看
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相关文本内容
2
细胞体
纤毛
消化泡
内质网
线粒体 分泌泡
一.生物膜的作用
生物膜的形成对于生物的物质贮存及 细胞间的通讯起着关键作用。膜的生物活 性来自于膜自身显著的特性：膜连接紧密 但有弹性；膜自我封闭，对极性分子有选 择性通透；膜的弹性允许膜在细胞生长和 运动中改变形状；暂时破裂且可自封闭的 能力可保证两个细胞或两个膜状包裹物的 融合。
23
许多膜蛋白在双分子层上有一定的取向，很少 发生翻转的情况，即使有，flip-flop也非常慢。蛋 白质分布的不对称往往还与组成膜上的泵相关。糖 蛋白分布的不对称反映了功能的不对称。
锚蛋白 血影蛋白
红细胞氯-碳酸氢盐交换体的局限运动
Hale Waihona Puke 14膜结构的流动镶嵌模型(Fluid Mosaic Model)
生物膜中兼性的磷脂和固醇形成一个脂质双分子层，非极性部分相对 构成双分子层的核心，极性的头部朝外；脂质双分子层结构中，球状蛋白 以非正规间隔埋于其中；另一些蛋白则伸出（突出）膜的一面或另一面； 还有一些蛋白跨越整个膜。蛋白质在脂双分子层中的方向是不对称的，表 现为膜蛋白功能的不对称。脂质与蛋白质之间构成一个流动的镶嵌结构。
17
膜融合过程
两个膜融合需要：相互识别；相互表面靠近并相对（排 除水分子）；双层结构部分破坏；两个双分子层融合为一个 连续的脂双分子层。受体调节的内吞或控制的分泌还需要融 合发生在合适的时间或者是对特异信号的反应。
生物膜的结构与功能PPT课件
主动运输的特点：
专一性；饱和性；方向性；可被选择性抑制；需 提供能量
K.Whittam的实验
实验设计：
制备红细胞血影（ghost），观察ATP水解情况和膜内 外K+，Na+浓度的关系。
实验结果：
a．红细胞内ATP水解的同时，K+、Na+都按预定方向跨越 细胞膜（2K+进，3 Na+出）；
b．如果膜内外仅有K+或Na+，则ATP水解极少； c．红细胞血影只能利用膜内ATP，而不能利用膜外ATP； d．K+可被其它正一价离子（如NH4+）取代，而Na+则不 能被取代。
Proten Flux
有利于ATP 释放的构象
有于ADP与Pi 生成的构象
ATP
Proten Flux
ADP+Pi
H+
ATP +H2O
叶绿体结构示意图
光合电子传递链
光合电子传递链
叶绿体ATP酶
光合磷酸化示意图 .
光合磷酸化和氧化磷酸化能量转化机理比较
氧化磷酸化:
有机物 氧化 NADH e
e
hsp70
受体蛋白
内外膜接触位点的 蛋白质通道
蛋白酶切 除导肽
线粒体 hsp70
第三节 生物膜与能量转换
一．氧化磷酸化能量转换机制 二．光合磷酸化能量转化机制
.
一．氧化磷酸化能量转换机制
1. 线粒体结构和呼吸链组成
2 呼吸链电子传递过程中的自由能变化
3.Mitchell的化学渗透假说 （chemiosmotic hypothesis）
+
H
+
+
1 2
专一性；饱和性；方向性；可被选择性抑制；需 提供能量
K.Whittam的实验
实验设计：
制备红细胞血影（ghost），观察ATP水解情况和膜内 外K+，Na+浓度的关系。
实验结果：
a．红细胞内ATP水解的同时，K+、Na+都按预定方向跨越 细胞膜（2K+进，3 Na+出）；
b．如果膜内外仅有K+或Na+，则ATP水解极少； c．红细胞血影只能利用膜内ATP，而不能利用膜外ATP； d．K+可被其它正一价离子（如NH4+）取代，而Na+则不 能被取代。
Proten Flux
有利于ATP 释放的构象
有于ADP与Pi 生成的构象
ATP
Proten Flux
ADP+Pi
H+
ATP +H2O
叶绿体结构示意图
光合电子传递链
光合电子传递链
叶绿体ATP酶
光合磷酸化示意图 .
光合磷酸化和氧化磷酸化能量转化机理比较
氧化磷酸化:
有机物 氧化 NADH e
e
hsp70
受体蛋白
内外膜接触位点的 蛋白质通道
蛋白酶切 除导肽
线粒体 hsp70
第三节 生物膜与能量转换
一．氧化磷酸化能量转换机制 二．光合磷酸化能量转化机制
.
一．氧化磷酸化能量转换机制
1. 线粒体结构和呼吸链组成
2 呼吸链电子传递过程中的自由能变化
3.Mitchell的化学渗透假说 （chemiosmotic hypothesis）
+
H
+
+
1 2
生物膜的结构与功能幻灯片课件
分布极广，参与细胞物质代谢的调节和ຫໍສະໝຸດ 因转录的调控2020/7/11
G蛋白相偶联的受体：一条肽链形成的过膜蛋白，有 7个跨膜α-螺旋肽段往返于质膜的脂质双层中
2020/7/11
(二) G蛋白偶联受体信号转导的主要途径
1.受体-G蛋白-AC（腺苷酸环化酶）途径 ： 以靶细胞内cAMP浓度改变和激活蛋白激酶A
2020/7/11
（一）受体酪氨酸激酶
受体酪氨酸激酶（receptor protein tyrosine kinases，RPTKs） 是最大的一类酶偶联受体。 RPTKs都由三部分组成：细胞外 结构域、单次跨膜的疏水α螺旋区、 细胞内结构域。受体酪氨酸激酶 的胞外区是结合配体结构域，配 体是可溶性或膜结合的多肽或蛋 白类激素，包括胰岛素和多种生 长因子。胞内段是酪氨酸蛋白激 酶的催化部位，并具有自磷酸化 位点。
2020/7/11
2020/7/11
2020/7/11
Ras（rat sarcoma）是原癌基因c-ras表达的产物， 是单体GTP 结合蛋白，具有弱的 GTP酶活性。通过与GTP或GDP的结合调 节其活性。
2020/7/11
（二）受体鸟苷酸环化酶
受体鸟苷酸环化酶（receptor guanylate cyclase）是 单次跨膜蛋白受体，胞外段是配体结合部位，胞内段为 鸟苷酸环化酶催化结构域。受体的配体如心房排钠肽 （ANPs）和脑排钠肽（BNPs）。当血压升高时，心房 肌细胞分泌ANPs，促进肾细胞排水、排钠，同时导致血 管平滑肌细胞松弛，结果使血压下降。
（protein kinase A,PKA）为主要特征，是激素调节物 质代谢的主要途径
功能： 调节物质代谢 调控基因表达
2020/7/11
G蛋白相偶联的受体：一条肽链形成的过膜蛋白，有 7个跨膜α-螺旋肽段往返于质膜的脂质双层中
2020/7/11
(二) G蛋白偶联受体信号转导的主要途径
1.受体-G蛋白-AC（腺苷酸环化酶）途径 ： 以靶细胞内cAMP浓度改变和激活蛋白激酶A
2020/7/11
（一）受体酪氨酸激酶
受体酪氨酸激酶（receptor protein tyrosine kinases，RPTKs） 是最大的一类酶偶联受体。 RPTKs都由三部分组成：细胞外 结构域、单次跨膜的疏水α螺旋区、 细胞内结构域。受体酪氨酸激酶 的胞外区是结合配体结构域，配 体是可溶性或膜结合的多肽或蛋 白类激素，包括胰岛素和多种生 长因子。胞内段是酪氨酸蛋白激 酶的催化部位，并具有自磷酸化 位点。
2020/7/11
2020/7/11
2020/7/11
Ras（rat sarcoma）是原癌基因c-ras表达的产物， 是单体GTP 结合蛋白，具有弱的 GTP酶活性。通过与GTP或GDP的结合调 节其活性。
2020/7/11
（二）受体鸟苷酸环化酶
受体鸟苷酸环化酶（receptor guanylate cyclase）是 单次跨膜蛋白受体，胞外段是配体结合部位，胞内段为 鸟苷酸环化酶催化结构域。受体的配体如心房排钠肽 （ANPs）和脑排钠肽（BNPs）。当血压升高时，心房 肌细胞分泌ANPs，促进肾细胞排水、排钠，同时导致血 管平滑肌细胞松弛，结果使血压下降。
（protein kinase A,PKA）为主要特征，是激素调节物 质代谢的主要途径
功能： 调节物质代谢 调控基因表达
2020/7/11
《生物膜》ppt课件
如乙酰胆碱ach受体主要存在于神经肌肉等可兴奋细胞其信号分子为神经递质331离子通道偶联的受体配体门离子通道递质门离子通道离子通道偶联的受体位于细胞膜上时一般是四次跨膜蛋白位于内质网或其他细胞器的膜上一般为六次跨膜蛋白受体对配体具有选择的特异性激活的通道对离子也具有选择性
生物膜
1
2
3
一. 对生物膜结构的探究历程
而失活； 或通过结合GTP而活化，结合GDP失活
78
3.1.3 受体 （Receptor）
能够识别和选择结合某种配体（信号分子）的大 分子物质，多为糖蛋白。
至少包括两个功能区域：配体结合区和产生效应 的区域。
存在部位：细胞表面受体和细胞内受体
79
80
细胞内受体介导
离子通道偶联的受体
载体蛋白(Carrier proteins)
参与被动运输和主动运输，也叫通透酶，具有专一性、 饱和性、竞争性。
48
通道蛋白(Channel proteins) 也称为离子通道(ion channels)或者闸门通道
(gated channel) ；只介导被动运输。
根据开启和关闭条件，离子通道分为三种类型：
糖类化合物在信息传递和识别方面具有重要作用
28
29
三. 流动镶嵌模型
脂双分子层是细胞膜的主要结构支架；膜 蛋白为球蛋白，分布于脂双层表面或嵌入 脂分子中，有的甚至横跨整个脂双层；
具有流动性 具有不对称性
30
1. 膜的不对称性 质膜内外两层的组分和功能的差异，称为
膜的不对称性； 样品经冰冻断裂处理后，细胞膜可从脂双
1895年，欧文顿（ E. Overton ）
4
1925年，E. Gorter 和F. Grendel用有机溶剂抽提人的 红细胞膜的膜脂成分，并测定膜脂单层分子在水中 的铺展面积，发现它为红细胞表面积的2倍。 提示 ：质膜是由双层脂分子组成。
生物膜
1
2
3
一. 对生物膜结构的探究历程
而失活； 或通过结合GTP而活化，结合GDP失活
78
3.1.3 受体 （Receptor）
能够识别和选择结合某种配体（信号分子）的大 分子物质，多为糖蛋白。
至少包括两个功能区域：配体结合区和产生效应 的区域。
存在部位：细胞表面受体和细胞内受体
79
80
细胞内受体介导
离子通道偶联的受体
载体蛋白(Carrier proteins)
参与被动运输和主动运输，也叫通透酶，具有专一性、 饱和性、竞争性。
48
通道蛋白(Channel proteins) 也称为离子通道(ion channels)或者闸门通道
(gated channel) ；只介导被动运输。
根据开启和关闭条件，离子通道分为三种类型：
糖类化合物在信息传递和识别方面具有重要作用
28
29
三. 流动镶嵌模型
脂双分子层是细胞膜的主要结构支架；膜 蛋白为球蛋白，分布于脂双层表面或嵌入 脂分子中，有的甚至横跨整个脂双层；
具有流动性 具有不对称性
30
1. 膜的不对称性 质膜内外两层的组分和功能的差异，称为
膜的不对称性； 样品经冰冻断裂处理后，细胞膜可从脂双
1895年，欧文顿（ E. Overton ）
4
1925年，E. Gorter 和F. Grendel用有机溶剂抽提人的 红细胞膜的膜脂成分，并测定膜脂单层分子在水中 的铺展面积，发现它为红细胞表面积的2倍。 提示 ：质膜是由双层脂分子组成。
生物膜的结构与功能
•磷酰胆碱
生物膜的结构与功能
•2.糖脂： •植物:甘油的衍生物，如单半乳糖脂
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生物膜的结构与功能
•动物:鞘氨醇衍生物
•鞘氨醇
•非极性尾部
•糖脂的糖：单糖、 双糖、寡糖等
•极性头 部
•脂肪酸
•半乳 糖
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生物膜的结构与功能
3rew
演讲完毕，谢谢听讲!
再见，see you again
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2020/11/26
生物膜的结构与功能
• 磷脂酰肌醇(PI)
生物膜的结构与功能
• 磷脂酰丝氨酸（PS）
• 磷脂酰乙醇胺（PE）
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生物膜的结构与功能
•③ 性质：
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•
•
部极 性 头
部非 极 尾 头
生物膜的结构与功能
•（2）鞘磷脂：动物细胞
•鞘氨醇
•第四章 生物膜
•极性头 部
•非极性尾部 •脂肪酸
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生物膜的结构与功能
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2020/11/26
生物膜的结构与功能
•第一节 生物膜的组成
•糖、脂、蛋白质
•一、膜脂：极性脂（磷脂、糖脂），性脂
• 1.磷脂：
•
（1）甘油磷酸脂
•
①结构通式：
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生物膜的结构与功能
•② 种类
• 磷脂酰胆碱（PC）
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第十八章 生物膜的组成与结构
第十八章生物膜的组成和性质上册P589细胞的外周膜（质膜）和内膜系统统称为生物膜。
生物膜结构是细胞结构的基本形式。
生物膜主要由蛋白质（包括酶）、脂质（主要是磷脂）和糖类组成。
生物膜的组分因膜的种类不同而不同，如P589（表18-1），一般功能复杂或多样的膜，蛋白质比例较大，蛋白质：脂质比例可从1:4到4:1。
（一）膜脂：有磷脂、胆固醇和糖脂。
（1）磷脂：构成生物膜的基质，为生物膜主要成分。
包括甘油磷脂和鞘磷脂，在生物膜中呈双分子排列，构成脂双层。
（2）糖脂：大多为鞘氨醇衍生物，如半乳糖脑苷脂和神经节苷脂。
（3）胆固醇：对生物膜中脂质的物理状态，流动性，渗透性有一定调节作用，是脊椎动物膜流动性的关键调节剂。
膜分子的相变温度TC为膜的凝胶相和液晶相的相互转变温度。
磷脂分子成膜后头基排列整齐，在TC 以下时，尾链全部取反式构象（全交叉），排列整齐，为凝胶相；而在TC以上时，尾链成邻位交叉，形成“结”而变成流动态，为液晶相。
见P597 图18-15。
胆固醇的作用是：当t>TC，胆固醇阻扰磷脂尾链中碳碳键旋转的分子异构化运动，阻止向液晶态转化，使相变温度提高；而当t<TC时，胆固醇又阻止磷脂尾链的有序排列，阻止向凝胶态转化，降低相变温度。
胆固醇总的作用是使相变温度变宽，保持膜的流动性。
(4) 膜脂的多态性：膜脂是两亲分子，具有表面活性剂分子在水中的多态性和性质。
在水-空气界面上形成单分子层。
浓度超过一定数值后，磷脂分子就以微团（micelles）或双层（bilayer）形式存在，脂双层进一步自我组成闭合的脂质体（liposomes），P592 图18-6。
另外脂双层还有六角形相排列，P592 图18-7，P593 图18-8。
（二）膜蛋白：承担由膜实现的极大多数膜过程。
由在膜上定位分为：外周蛋白：分布在膜的脂双层表面。
内在蛋白：全部或部分埋在脂双层疏水区或跨全膜。
外周蛋白一般溶于水，易于分离；内在蛋白不溶于水，难于分离，因此已确定结构的不多。
第十八章 生物膜的组成与全套PPT
• Hydrocarbon chain orientation in the bilayer: Typically, (4) Phospholipids can flip across a bilayer by the actions of flippase.
Potential differences
near the middle of the lipid bilayer. locomotion; (5) reproduction; (6) signal transduction; (7)communication.
The basic characters of facilitated diffusion are: thermodynamically favored direction, specificity and always display saturation behavior. Trans-membrane transportation
• 2. membrane structure: the fluid mosaic model
• This model is proposed by Singer SJ to describe the membrane structure, in which the membranes are composed phospholipids and proteins, the phospholipid bilayer is a fluid matrix, with the polar head of the lipids outside embedded with proteins.
• The lipids and proteins of bio-membrane show lateral and transverse asymmetries.
Potential differences
near the middle of the lipid bilayer. locomotion; (5) reproduction; (6) signal transduction; (7)communication.
The basic characters of facilitated diffusion are: thermodynamically favored direction, specificity and always display saturation behavior. Trans-membrane transportation
• 2. membrane structure: the fluid mosaic model
• This model is proposed by Singer SJ to describe the membrane structure, in which the membranes are composed phospholipids and proteins, the phospholipid bilayer is a fluid matrix, with the polar head of the lipids outside embedded with proteins.
• The lipids and proteins of bio-membrane show lateral and transverse asymmetries.
生物膜的结构与功能ppt课件
一、生物膜〔biological membrane〕
细胞的质膜和各种细胞器膜统称生物膜
任何细胞都以一层6-10nm的薄膜将其内 含物与环境分开,这层膜叫细胞膜(质膜 plasma membrane)。
第一节 生物膜的组成
二、化学组成 脂质、蛋白质和糖类 膜脂、膜蛋白
第一节 生物膜的组成
二、化学组成 〔一〕脂类〔25－50％〕-膜脂
2. 自动运输 Na+－K+反向协同自动运输
2. 自动运输 主要特点： 逆电化学梯度〔浓度梯度、膜电位〕； 需求专注性载体蛋白; 运输速度可以到达饱和形状； 有方向性; 需求能量〔ATP或 跨膜离子梯度〕.
Na+,K+-ATPase〔Na+,K+-pump〕
每水解一分子ATP，向膜外泵出3 个Na+，向膜内泵入2个K+。
协助分散 借助载体〔carrier 〕 缬氨霉素是钾离子载体。 借助通道蛋白〔channel protein〕
通道蛋白
载体
红细胞葡萄糖运输借助通道蛋白〔被动运输〕 葡萄糖浸透酶
被动运输主要特点: 顺浓度梯度；
运输速率既依赖于跨膜物质浓度差， 又与物质分子大小、电荷、脂溶性有 关；
为自发过程，不需求提供能量。
第二节 生物膜的构造
二、构造模型
〔四〕板块镶嵌模型〔fluid mosaic model〕 Jion and White〔1977〕
生物膜是句有不同流动性的板块相间隔的 动态构造
第三节 生物膜的功能
一、分室作用 二、信息传送 三、能量转换 四、细胞识别 五、物质运输
1.分室作用：使细胞与外界环境、细胞内不同 代谢途径分隔开；
大分子物质的运输：内吞作用〔吞噬、胞饮和 受体介导的胞吞〕和外排作用。
细胞的质膜和各种细胞器膜统称生物膜
任何细胞都以一层6-10nm的薄膜将其内 含物与环境分开,这层膜叫细胞膜(质膜 plasma membrane)。
第一节 生物膜的组成
二、化学组成 脂质、蛋白质和糖类 膜脂、膜蛋白
第一节 生物膜的组成
二、化学组成 〔一〕脂类〔25－50％〕-膜脂
2. 自动运输 Na+－K+反向协同自动运输
2. 自动运输 主要特点： 逆电化学梯度〔浓度梯度、膜电位〕； 需求专注性载体蛋白; 运输速度可以到达饱和形状； 有方向性; 需求能量〔ATP或 跨膜离子梯度〕.
Na+,K+-ATPase〔Na+,K+-pump〕
每水解一分子ATP，向膜外泵出3 个Na+，向膜内泵入2个K+。
协助分散 借助载体〔carrier 〕 缬氨霉素是钾离子载体。 借助通道蛋白〔channel protein〕
通道蛋白
载体
红细胞葡萄糖运输借助通道蛋白〔被动运输〕 葡萄糖浸透酶
被动运输主要特点: 顺浓度梯度；
运输速率既依赖于跨膜物质浓度差， 又与物质分子大小、电荷、脂溶性有 关；
为自发过程，不需求提供能量。
第二节 生物膜的构造
二、构造模型
〔四〕板块镶嵌模型〔fluid mosaic model〕 Jion and White〔1977〕
生物膜是句有不同流动性的板块相间隔的 动态构造
第三节 生物膜的功能
一、分室作用 二、信息传送 三、能量转换 四、细胞识别 五、物质运输
1.分室作用：使细胞与外界环境、细胞内不同 代谢途径分隔开；
大分子物质的运输：内吞作用〔吞噬、胞饮和 受体介导的胞吞〕和外排作用。
生物膜的组成与结构 ppt课件
ppt课件
34
（膜 的 融 合
Membrrane Fusion)
ppt课件
35
ppt课件
29
温度引起侧 链热运动
脂双层平面 的扩散
膜 脂 的 运 动
跨膜扩散： “翻跟头”
ppt课件 30
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. 哺乳动物中胆固醇对膜脂流动性也有一定的调 控作用,在生理条件下增加胆固醇的含量会降 低膜的流动性，因为胆固醇的闭合环状结构干 扰了脂肪酸的侧向运动。 膜脂的流动性是不均匀的,在一定温度下,有的 膜脂处于凝胶态,有的则呈液晶态,处于液晶态 的各膜脂的流动性也不完全相同.
这类蛋白被紧密连在膜上，并且不易溶于水。只有用 破坏膜结构的试剂如有机溶剂（氯仿）或去污剂 （TritonX-100）才能把它们从膜中提取出来。
ppt课件
15
ppt课件
16
膜锚蛋白
有些膜内在蛋白本身并没有进入膜内，他们以共价键 与脂质、脂酰链、异戊烯基团相结合并通过他们的疏 水部分插入到膜内，这种形式的内在蛋白称为膜锚蛋 白。
三酰甘油脂又称油脂，每克的发热值比同质量的糖、蛋白质高2.3 脂肪滴 倍，并且不溶于水，在细胞内易于聚集，储存，故而被普遍作为 脂肪滴 细胞的能量储备物质。 细胞核 2.体表脂类保护作用； 细胞质
3.脂类是细胞膜的主要成份；
细胞膜
4.简单脂是构成某些维生素与激素的成份 ；
包括维生素A、D、E、K、性激素、前列腺素等等。
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
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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
Chapter18 生物膜的组成与结构
biological membrane
1
整体概述
概述一
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概述二
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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
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.单位膜模型
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-
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
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
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。
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。
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。
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
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
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。
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。
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.
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
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
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。
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
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
点击此处输入
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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
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.单位膜模型
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-
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
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
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。
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。
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。
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
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
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。
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。
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.
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
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
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。