中山大学生物化学课件
中山大学生物化学第一章生命
生命是一个很难下定义
（1）生理学定义 例如把生命定义为具有进食、代谢、 排泄、呼吸、运动、生长、生殖和反应性等功能的系 统。但某些细菌却不呼吸。
（2）新陈代谢定义 生命系统具有界面，与外界经常 交换物质但不改变其自身性质。
（3）生物化学定义 生命系统包含储藏遗传信息的核 酸和调节代谢的酶蛋白。但是已知某种病毒样生物却 无核酸。
外膜包围着内膜，内膜部分曲 折伸入基质使内外膜之间形成 孔穴。
内膜为半透膜，只有部分小分 子物质可以通过。外膜通透性 较大，分子量小于一万的分子 都可以通过。
线粒体功能
线粒体含有多种酶系。 主要是呼吸链电子传递酶系、糖类分解氧
化酶系、脂酸的氧化酶系、氧化磷酸化酶 系、核酸合成酶系和蛋白质合成酶系等。 线粒体是进行生物代谢和能量转换最重要 的场所。
内质网上附着有核糖核蛋白体的部分，表面粗糙，称 为粗面内质网。不附有核糖核蛋白体的部分，表面光 滑，称为滑面内质网。
内质网上含有多种重要酶系，参与有关蛋白质、甘油 酯和磷脂的合成及解毒等。
内 质 网 的 结 构
（5）高尔基体 Golgi
高尔基体是真核 细胞内一种由网 状小管或泡组成 的复杂结构。
以及多种无机盐和水组成。 胞液是细胞内各种细胞器之间相互联系
的介质。
3．细胞器
细胞质内含有一些具有独立形态的结构， 称为细胞器。
细胞器通过膜（细胞内膜）与周围环境 分开，具有特定的生理功能。
（1）细胞核cell nucleus
原核细胞的原始核无核膜和核仁，没有 固定的形状，只有一个含有DNA遗传信 息的区域。
2．真核细胞
真细胞是高等植物和动物的基本组织单位。 真核细胞的外层为细胞膜（植物细胞还有一层
细胞壁），内部为细胞质。
生物化学绪论ppt课件
生物化学绪论ppt课件目录•生物化学概述•生物大分子结构与功能•生物小分子代谢及调控机制•基因表达调控与疾病关系•细胞信号传导途径和受体介导作用•现代生物化学技术应用及发展前景PART01生物化学概述生物化学定义与特点生物化学定义研究生物体内化学过程及其分子机制的学科。
生物化学特点从分子水平揭示生命现象，涉及生物大分子的结构与功能、生物小分子代谢、基因表达调控等。
生物化学研究历史与现状研究历史从19世纪末开始，随着化学和生物学的发展，生物化学逐渐形成并发展壮大。
研究现状生物化学已成为生命科学领域的重要分支，涉及基因组学、蛋白质组学、代谢组学等多个研究方向。
生物化学方法可用于检测生物标志物，辅助疾病诊断。
疾病诊断药物研发疾病预防与治疗通过研究生物大分子与小分子相互作用，指导药物设计和优化。
揭示疾病发生的生物化学机制，为疾病预防和治疗提供新思路。
030201生物化学在医学领域重要性PART02生物大分子结构与功能氨基酸蛋白质的基本组成单位氨基酸序列蛋白质的一级结构二级、三级和四级结构蛋白质的高级结构催化、运输、免疫、调节等蛋白质的功能蛋白质结构与功能核酸的基本组成单位DNA的双螺旋结构RNA的种类与功能核酸的功能核苷酸mRNA、tRNA、rRNA等碱基配对、反向平行等遗传信息的储存、传递和表达01020304单糖的结构与性质双糖的结构与性质多糖的结构与性质糖类的功能葡萄糖、果糖等蔗糖、麦芽糖等淀粉、纤维素等提供能量、细胞识别、生物合成等PART03生物小分子代谢及调控机制糖代谢及调控机制糖的生理功能糖是生物体内主要的能源物质，通过糖酵解和三羧酸循环等过程提供能量。
此外，糖还参与细胞识别、信号传导等生物过程。
糖代谢途径生物体内的糖代谢主要包括糖异生、糖酵解、糖有氧氧化等过程。
其中，糖异生是非糖物质转变为葡萄糖的过程；糖酵解是葡萄糖在无氧条件下分解为乳酸的过程；糖有氧氧化是葡萄糖在有氧条件下彻底氧化为二氧化碳和水的过程。
中山大学生化课件
磷脂酰肌醇（ ） 磷脂酰肌醇（PI）
心磷脂 双磷脂酰甘油
liguofu
Some Glycerophospholipids have ether-linked fatty acids
缩醛磷脂
found in central nervous system and in heart muscle. It’s resistant to phospholipases. ( why? )
A typical membrane lipid of archaebacteria
liguofu
§9 Lipids
§9.1 Storage lipids §9.2 Structural lipids in membranes §9.3 Lipids as signals, cofactors, and pigments §9.4 Separation and analysis of lipids
3. Steroid hormones carry messages between tissues
Derivates of sterols; 雌二醇 Play important roles in gene expression; Sex hormones and hormones from adrenal cortex; 醛固酮 Prednisolone and prednisone are steroid drug with potent antiinflammatory activities.
liguofu
Cholesterol
liguofu
Archaebacteria Contain Unique Membrane Lipids
They live in extreme conditions—high temperatures (boiling water), low pH, high ionic strength. They have membrane lipids containing long-chain (32 carbons) branched hydrocarbons linked at each end to glycerol. These linkages are through ether bonds, which are much more stable to hydrolysis at low pH and high temperature than are the ester bonds found in the lipids of eubacteria and eukaryotes.
生物化学教学课件ppt
分子间作用力包括范德华力、氢键和疏水作用力等，影响分子的聚集状态和稳 定性。
化学反应与能量转化
化学反应
化学反应是原子或分子重新组合的过程，遵循质量守恒和能 量守恒定律。
能量转化
化学反应中伴随着能量的吸收或释放，可用于解释反应的动 力学和热力学性质。
酸碱反应与缓冲溶液
酸碱反应
酸和碱通过质子转移反应生成水和盐，酸碱反应是化学反应中的重要类型之一。
生物化学教学课件
目录
• 生物化学概述 • 生物化学基础知识 • 生物大分子与细胞结构 • 生物化学代谢过程 • 生物化学实验技术与方法 • 生物化学前沿研究与发展趋势
01
生物化学概述
生物化学的定义与重要性
定义
生物化学是生物学和化学两门学 科的交叉学科，主要研究生物体 内的化学过程和物质代谢。
重要性
02
生物化学基础知识
分子结构与性质
分子结构
分子由原子组成，通过化学键连接， 具有空间构型和电子分布，决定分子 的物理和化学性质。
分子性质
分子的性质由其结构决定，包括极性 、溶解度、挥发性等，影响分子的物 理状态和化学反应活性。
化学键与分子间作用力
化学键
化学键是原子间通过电子转移或共享形成的相互作用力，分为共价键、离子键 和金属键等。
核酸的结构与功能
总结词
核酸是生物体中重要的遗传物质，具有多种结构和功能。
详细描述
核酸包括DNA和RNA，它们由核苷酸组成，具有一级、二级和三级结构。一级结构决定了核酸的序列 ，二级结构决定了核酸的双螺旋结构，三级结构决定了核酸的空间构象。核酸的功能是携带和传递遗 传信息。
酶的结构与催化机制
总结词
《生物化学》(2)第3部分ppt-PowerPoint
（1）铁硫蛋白
铁硫蛋白类作用机理是通过铁的变
价互变进行电子传递。
由于其活性部位含有两个活泼的硫 和两个铁原子，所以叫做铁硫蛋白。
铁硫蛋白存在于微生物、动物组织 中，通常在线粒体内膜上与黄素酶或细 胞色素结合成复合物而存在。
线粒体的离体实验证明，经NADH呼 吸链氧化生成水的P/O为3，经FAD呼吸 链氧化生成水的P/O为2。其氧化磷酸化 的偶联部位见图。
3、细胞液中NADH的氧化磷酸化
线粒体是糖、脂肪、蛋白质等能源物 质的最终氧化场所，这些物质的彻底氧化 是在线粒体内通过呼吸链生成ATP。但是 糖、蛋白质和脂肪的全部氧化过程并不是 都在线粒体内进行（如糖酵解作用在细胞 液中进行，真核生物细胞液中的NADH不 能通过正常的线粒体内膜），细胞液中 NADH不能通过线粒体内膜进入线粒体内 进行氧化磷酸化，必须通过两种“穿梭” 途径。
种类：
1、 α-脱羧和β-脱羧； 2、直接脱羧和氧化脱羧：氧化脱羧是指
脱羧过程中伴随着氧化（脱氢）。
α-直接脱羧： β-直接脱羧：
α-氧化脱羧： β-氧化脱羧：
（三）生物氧化中水的生成
生物氧化中所生成的水是代谢物脱 下的氢经生物氧化作用和吸入的氧结合 而成的。
糖类、蛋白质、脂肪等代谢物所含 的氢在一般情况下是不活泼的，必须通 过相应的脱氢酶将之激活后才能脱落。 进入体内的氧也必须经过氧化酶激活后 才能变为活性很高的氧化剂。但激活的 氧在一般情况下，也不能直接氧化由脱 氢酶激活而脱落的氢，两者之间尚需传 递才能结合成水。所以生物体主要是以 脱氢酶、传递体及氧化酶组成的生物氧 化体系，以促进水的生成。
二、生物氧化的特点和酶类 （一）特点 氧化还原的本质是电子的转移。生物体
大学生物化学最全课件(共83张PPT)
❖通常在多肽链的一端含有一个游离的-氨基，称为氨基端或N-端；在 另一端含有一个游离的-羧基，称为羧基端或C-端。
❖氨基酸的顺序是从N端的氨基酸残基开始，以C端氨基酸残基为终点
的排列顺序。如上述五肽可表示为：
Ser-Val-Tyr-Asp-Gln
❖ 多肽可与多种化合物作用，产生不同的颜色反应。这些显色反应，可用 于多肽的定性或定量鉴定。
绝大多数的酶都是蛋白质(Enzyme)。
（三）肽与肽键
一个氨基酸的羧基与另一个氨基酸的氨基之间失水形 成的酰胺键称为肽键，所形成的化合物称为肽。
由两个氨基酸组成的肽称为二肽，由多个氨基酸组成的
肽则称为多肽。组成多肽的氨基酸单元称为氨基酸残基。
（peptide bond）：
nm
nm
• 肽键的特点是氮原子上的孤对电子与羰基具有明 显的共轭作用。
❖ 变性后的蛋白质称为变性蛋白。
❖ 导致蛋白质变性的因素：热、紫外光、激烈的搅拌以及强 酸和强碱等。
❖ 类型：不可逆变性、可逆变性（可复性）
（六）蛋白质的生物学功能
（1）作为酶，蛋白质具有催化功能。
（2）作为结构成分，它规定和维持细胞的构造。
（3）作为代谢的调节者（激素或阻遏物），它能
协调和指导细胞内的化学过程。
• 组成肽键的原子处于同一平面。
AA的排列顺序和命名
Ser H
O H3N+ C C
N-端 CH2
Val H
O NCC
H CH
Tyr H
O NCC
H CH2
Asp H
O NCC
H CH2
Gln H
N C COOH CH2 C-端
OH
CH3CH3
中山大学生物化学辅导班讲义
中山大学生物化学辅导班讲义复习的思路：划成大块进行串联生物大分子的结构与功能酶学代谢[重点：蛋白质和核酸]§ Introduction生化的历史，较新的、重大的事件，例如：PCR发明的时刻，dsDNA发觉的时刻。
（对各种重大的历史事件有个基础性的了解）。
§1 Carbohydrates糖蛋白蛋白聚糖各种差不多的概念，差不多的功能糖蛋白的连接键的类型，各种糖苷键是如何形成的，哪些是常见的，有何功能糖蛋白中的糖有何生物学意义§2 Lipids（注意与生物膜的联系）脂类的功能脂肪酸、脂质体等一些差不多概念生物膜的模型与功能一些固定的讲法§3 Amino acids差不多概念、分类的方法、必需氨基酸、非必需氨基酸的概念氨基酸的要紧性质、化学反应（典型的侧链的化学反应）实验技能（联系蛋白质工程）物理性质，光吸取，产生的缘故等电点等各种重要的概念§4～6 The structure and function of the proteins多肽、蛋白质中涉及到的差不多概念、差不多结构同源蛋白、α-螺旋、β-折叠等如此的差不多概念结构域和超二级结构的特点，有那些？相关的要紧蛋白质（典型的蛋白质）：纤维蛋白球蛋白胶原蛋白血红蛋白从这些蛋白质的结构特点中能得出什么结论？（即结构与功能的关系）蛋白质的要紧物理、化学性质（例如：变性、复性）蛋白质纯化的方法（与性质有何联系？）§7 蛋白质的分离、纯化和表征只要是涉及实验方法的部分一定要重点看各种差不多原理、差不多方法酸碱性质（等电点，在等电点时有什么性质）分子的大小和形状，相对分子质量的测定方法（各种方法各涉及到些什么性质）分离纯化（只要是涉及实验的部分是重点）§8 酶通论化学本质、差不多概念——全酶，辅因子差不多分类：单体酶、寡聚酶、多酶复合体（与糖的分类相联系）作用特点：高效、专一、活性可调剂酶命名的差不多方法（六大分类）活力的测定：比活力、酶活单位、活化能（如何测定）核酶、抗体酶§9 酶促反应动力学差不多概念，例如：Vmax、初速度酶与底物的关系活性中心的概念中间产物学讲——米氏方程（米氏常数、公式模型、数量关系、特点性常数代表的意义）通过意义的推理——抑制反应——竞争性抑制非竞争性抑制——不同的表达方程反竞争性抑制（由方程能讲出所代表的意思）各种阻碍因素（如何表达，例如：最适pH与pI的关系等）及各种重要的概念——最适pH 值and so on.§10 酶的作用机制和酶的调剂差不多概念结构与功能的关系活性中心必需基团阻碍酶催化效率的因素、活性调剂的因素酶调剂的方式有哪些？（专门强调：从8到10章，可不能有大题，然而考的专门宽、专门灵活。
中山大学生物化学第四章聚糖的化学
由葡萄糖以 （14）糖 苷键连接而成 的直链，天然 纤维素为无臭、 无味的白色丝 状物。纤维素 不溶于水、稀 酸、稀碱和有 机溶剂。不溶 于水。
纤维素的结构
植物中纤维素的存在形态
4，几丁质（壳多糖）
几丁质也大量存在于昆虫和甲壳类动物 的甲壳之中。于是几丁质(chitin)可称为 甲壳质。
虾、蟹壳个富含的甲壳质是一种白色、 无定形的半透明物质。据研究资料估计 白然界中每年生成的几丁质约有一百亿 吨。
糖原的结构
借助于甲基化作用已证明糖原的主链骨架由14糖苷键联接的． -D吡喃葡糖残基构成，由 甲基化作用也同时发现糖原的甲基化产物中含 有较多的1，4，6—三甲基化的-D-吡喃葡萄 糖。 因此搪原分子具有铰多的分支结构。支链淀粉 的分支结构是以24个葡萄糖残基为其分支的长 度，但糖原的分支结构则是平均以12个葡萄糖 残基为其分支的长度 。
在天然聚合物中几丁质的贮存量占第二 位，仅次子纤维素。
几丁质的结构
几丁质的水解产物为2-氨基-D-葡萄糖(简称为葡 糖胺)。目前认为几丁质是由乙酰氨基葡萄糖聚合 而成的多糖。因此几丁质(甲壳质)也可称为聚乙 酰氨基葡糖(或壳多糖)。
由几丁质的提纯和部分水解作用可鉴出几丁质中 的寡糖成分，从而证明几丁质分子为2-乙酰氨基2-脱氧--D-吡喃葡糖的同聚物；各个残基都是 通过-l，4-糖苷键的形式联接成不分支的长链结 构。
分为软骨素-4-硫 软骨素4-或6-硫酸
酸 与 软 骨 素 -6- 硫 酸两类。两者间，
几丁质也可视为纤维素的类似物。相当于纤维素 的C-2位置上的轻基由乙酰氨基团置换。 几丁质 难得单独存在于自然界，一殷都与蛋白质络合或 呈现共价的结合。
几 丁 质 的 结 构
6，半纤维素
大学生物化学绪论ppt课件
个性化医疗
根据患者的基因和蛋白质 信息，制定个性化的治疗 方案，提高治疗效果。
未来发展趋势和前景展望
跨学科融合
生物化学将与计算机科学、数学、物 理学等学科更加紧密地结合，推动生
物医学领域的发展。
生物制药
利用生物化学技术生产重组蛋白药物 、抗体药物等，将成为未来药品研发
的重要方向。
精准医疗
随着基因测序技术的不断发展，未来 有望实现基于个体基因信息的精准医 疗。
生物经济
生物化学技术的发展将推动生物经济 的崛起，包括生物制造、生物农业、 生物能源等领域的发展。
THANKS
感谢观看
研究对象
生物大分子（蛋白质、核酸、多糖等）及其相互作用； 生物小分子（氨基酸、脂肪酸、维生素等）及其代谢； 生物体内能量转化与利用；生物膜与细胞信号传导等。
生物化学发展历史及现状
发展历史
从19世纪末到20世纪初，生物化学逐渐从生理学和有机化学中独立出来；20世纪中期以后，生 物化学在分子水平上取得了重大突破，如DNA双螺旋结构的发现、基因工程技术的建立等。
遗传信息的储存和传递、
催化等
糖类结构与功能
糖类的基本组成单位
单糖
糖类的分类
单糖、双糖、多糖等
糖类的结构特点
链状、环状、支链等
糖类的功能
能量储存和供应、细胞识别、 生物合成等
03
生物小分子代谢及调控机制
糖代谢及调控机制
糖酵解
将葡萄糖分解为丙酮酸， 产生ATP的过程。
糖异生
非糖物质转变为葡萄糖的 过程，主要在肝脏和肾脏 中进行。
大学生物化学绪论 ppt课件
目录
• 生物化学概述 • 生物大分子结构与功能 • 生物小分子代谢及调控机制 • 基因表达调控与疾病关系 • 细胞信号传导途径和受体介导作用 • 现代生物化学技象
《生物化学》全套PPT课件
研究对象
生物大分子（蛋白质、核酸、多糖等 ）及其相互作用；生物小分子（氨基 酸、脂肪酸、糖类等）及其代谢；生 物体内能量转化与传递等。
2024/1/26
4
生物化学发展历史及现状
发展历史
从19世纪末到20世纪初，生物化学逐渐从生理学和有机化学中独立出来，成为 一门独立的学科。随着科学技术的不断发展，生物化学的研究领域和深度不断 拓展。
胆固醇的生理功能
胆固醇在体内具有多种生理功能，如参与胆汁酸的合成、 构成细胞膜、合成类固醇激素和维生素D等。
胆固醇代谢异常与疾病
胆固醇代谢异常可导致多种疾病的发生，如高胆固醇血症 、动脉粥样硬化等。因此，维持胆固醇代谢平衡对于预防 和治疗相关疾病具有重要意义。
26
06 基因表达调控与疾病关系
2024/1/26
入三羧酸循环彻底氧化分解，释放大量能量。
2024/1/26
03
甘油代谢途径
甘油在体内可转化为磷酸二羟丙酮，进而进入糖酵解途径分解产生能量
，或转化为葡萄糖等供能物质。
24
磷脂代谢途径探讨
磷脂的合成与分解
磷脂合成主要发生在肝脏和肠黏膜细胞中，以甘油二酯为骨架，通过CDP-甘油二酯途径 合成不同种类的磷脂。磷脂的分解则通过磷脂酶的作用，水解生成甘油、脂肪酸和磷酸等 产物。
2024/1/26
三级结构
整条肽链中全部氨基酸残 基的相对空间位置，包括 结构域、超二级结构等。
四级结构
由多个具有独立三级结构 的亚基组成的复杂空间结 构。
10
蛋白质功能多样性
催化功能
作为酶催化生物体内的化学反应。
运输功能
如载体蛋白，血红蛋白运输氧气等。
营养功能
生物化学绪论ppt课件(完整版)
1953 James D. Watson和Francis H. Crick提出 DNA双螺旋结构模型。
Maurice H.F.Wilkins和Rosalind Franklin发现 DNA螺旋结构。
Frederick Sanger完成胰岛素序列分析。
生化发展大事记
1955 Arthur Kornberg发现E. coli DNA聚合酶。 Mahlon Hoagland证明氨基酸参与蛋白质合成前需要 被活化。
➢ “燃烧”学说（Justus Von Liebig，19世纪20年 代） —动物通过呼吸获取空气中的O2，氧化分解摄 取的食物，产生水和CO2，并且释放热量，保持体 温，维持活力。
➢ 物质代谢概念的产生 —比希将食物分为糖、脂和蛋白质三大类主要
成分，并提出物质，生物化学是一门边缘学科，也是 生命科学领域重要的领头学科。
一、概念：
是研究生物体内化学分子与化学反应的 科学，它在分子水平上探讨生命的本质， 即研究生物体的分子结构与功能、物质 代谢与调节、及其遗传信息传递的分子 基础和调控作用的科学。
生化的初级阶段：生物体内的物质，如糖类、
脂类、蛋白质和核酸等等，它们的组成、结构、 性质、功能等
第一章 绪 论
Introduction to Biochemistry
生物：有生命现象 的物体 —— 新陈 代谢，遗传与繁殖
考研生物化学中山大学生化讲义
考研生物化学中山大学生化讲义.txt鲜花往往不属于赏花的人，而属于牛粪。
道德常常能弥补智慧的缺陷，然而智慧却永远填补不了道德空白人生有三样东西无法掩盖：咳嗽贫穷和爱，越隐瞒，就越欲盖弥彰。
中山大学生物化学辅导班讲义中山大学生物化学辅导班讲义去年的题型：1．填空 30’（30个空）2．判断 20’ (20题)3．名词解释 30’ (30个)4．问答 70’（10’/题，8选7）复习的思路：划成大块进行串联生物大分子的结构与功能酶学代谢 [重点：蛋白质和核酸]§ Introduction生化的历史，较新的、重大的事件，例如：PCR发明的时间，dsDNA发现的时间。
（对各种重大的历史事件有个基础性的了解）。
§1 Carbohydrates糖蛋白蛋白聚糖各种基本的概念，基本的功能糖蛋白的连接键的类型，各种糖苷键是如何形成的，哪些是常见的，有何功能糖蛋白中的糖有何生物学意义§2 Lipids（注意与生物膜的联系）脂类的功能脂肪酸、脂质体等一些基本概念生物膜的模型与功能一些固定的说法§3 Amino acids基本概念、分类的方法、必需氨基酸、非必需氨基酸的概念氨基酸的主要性质、化学反应（典型的侧链的化学反应）实验技能（联系蛋白质工程）物理性质，光吸收，产生的原因等电点等各种重要的概念§4～6 The structure and function of the proteins多肽、蛋白质中涉及到的基本概念、基本结构同源蛋白、α-螺旋、β-折叠等这样的基本概念结构域和超二级结构的特征，有那些？相关的主要蛋白质（典型的蛋白质）：纤维蛋白球蛋白胶原蛋白血红蛋白从这些蛋白质的结构特征中能得出什么结论？（即结构与功能的关系）蛋白质的主要物理、化学性质（例如：变性、复性）蛋白质纯化的方法（与性质有何联系？）§7 蛋白质的分离、纯化和表征只要是涉及实验方法的部分一定要重点看各种基本原理、基本方法酸碱性质（等电点，在等电点时有什么性质）分子的大小和形状，相对分子质量的测定方法（各种方法各涉及到些什么性质）分离纯化（只要是涉及实验的部分是重点）§8 酶通论化学本质、基本概念——全酶，辅因子基本分类：单体酶、寡聚酶、多酶复合体（与糖的分类相联系）作用特征：高效、专一、活性可调节酶命名的基本方法（六大分类）活力的测定：比活力、酶活单位、活化能（如何测定）核酶、抗体酶§9 酶促反应动力学基本概念，例如：Vmax、初速度酶与底物的关系活性中心的概念中间产物学说——米氏方程（米氏常数、公式模型、数量关系、特征性常数代表的意义）通过意义的推理——抑制反应——竞争性抑制非竞争性抑制——不同的表达方程反竞争性抑制（由方程能说出所代表的意思）各种影响因素（如何表达，例如：最适pH与pI的关系等）及各种重要的概念——最适pH 值and so on.§10 酶的作用机制和酶的调节基本概念结构与功能的关系活性中心必需基团影响酶催化效率的因素、活性调节的因素酶调节的方式有哪些？（特别强调：从8到10章，不会有大题，但是考的很宽、很灵活。
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Fluid mosaic model
S. Jonathan Singer and Garth Nicolson—1972 Suggested : (1) regular arrangement of lipids (bilayer), but interrupted by proteins (2) lipids are FLUID and form a "LIQUID CRYSTAL", with individual lipid molecules capable of lateral movement (proteins too, somewhat) (3) proteins form a "mosaic" in the membrane and include: →Integral membrane proteins have hydrophobic and hydrophilic "domains"; generally span membrane →Peripheral membrane proteins - associate with membrane surface through weak electrostatic forces (4) membranes are "asymmetric", the two layers of the bilayer have different lipid, protein composition
1890's - Charles Overton - studying root hair cells and uptake of various substances Noted: different substances penetrated cells at different rates; rate NOT wholly dependent on size of molecule; rate of uptake proportional to solubility in lipid Concluded: cell boundary composed of lipid (cholesterol and phosphatidyl choline)
1900's - Irving Langmuir - studying lipid behaviour Found: lipids dissolved in evaporating solvent, when placed on water form a layer 1 molecule thick (based on concentration of lipid vs. area covered, carefully measured) Suggested: if lipid AMPHIPATHIC (having one end hydrophobic, one hydrophilic - like phosphodiglycerides, the major lipids in membranes), the hydrophilic portion would orient toward water, hydrophobic away.
Concluded: boundary (at least of RBCs) composed of 2 lipid layers, a LIPID BILAYER. Suggested: hydrophilic (head) portions towards aqueous boundary, hydrophobic (tails) towards interior.
Support for the FLUID MOSAIC MODEL
Photobleaching
Support for the FLUID MOSAIC MODEL
§10 Biomembrane & Transport §10.1 Brief Function
§10.2 Brief History §10.3 Structure §10.4 Transport
should be protected if covered with protein
Proteins not removed by increased salt in medium => should be, if attached by ionic bonds as model suggests
Proteins isolated from membranes are globular, variable in size. => Model suggests proteins should be "sheets". Phospholipase destroys membranes => shouldn't if Davson:Danielli model correct; lipids
1960 - J. David Robertson Electron microscopy could finally "see" membranes!! Found: (1) "trilaminar" appearance to membranes, ~7-8 nm thick; (2) common to (practically) all membranes Coined term:
Composition of some membranes
Membrane
Inner Mito membrane Outer Mito membrane Bacterial PM Liver PM Human RBCs Myelin
% Protein 76
52 60-70 50-60 50 18
lipid linked proteins
Palmitoyl (棕榈酰) group on internal Cys (or Ser)
N-myristoyl (肉豆蔻酰, 十四 酰) group on N-terminal Gly Farnesyl (geranylgeranyl, 法 呢基,四甲基十六碳 四烯醇) group on C-terminal Cys
"Unit" membranes
Problems with this theory
Variation in protein:lipid content of membranes! => if Davson-Danielli model correct, should not be such
variation
% Lipid 22
46 40-30 45-35 40 79
% Carbohydrate 2
2 0-10 5 10 3
• Decreasing protein
• Increasing lipid
• Variable carbohydrate • Decreasing functional complexity
Support for the FLUID MOSAIC MODEL
Freeze-fracture electron microscopy revealed protein particles embedded in the lipid bilayer
Support for the FLUID MOSAIC MODEL
Different membranes: different liptrical (1)
Lipid membranes are asymmetrical (2)
Lipid Movement
快的热运动
慢的需酶的耗能运动
Effects of some factors on lipid movement
§10 Biomembrane & Transport §10.1 Brief Function
§10.2 Brief History §10.3 Structure §10.4 Transport
§10 Biomembrane & Transport §10.1 Brief Function
§10.2 Brief History §10.3 Structure §10.4 Transport
1920's - Gorter and Grendel - studying the molecular structure of membranes. Question: How many layers of lipid in the cell boundary??
Approach: (1) measure surface area of red blood cells (RBCs, ~ 100µ 2/cell ) ; (2) then extract lipids m from known number of RBCs; (3) then use Langmuir's approach to measure area of lipid 1 molecule thick; (4) area of lipid 1 molecule thick was 2x that measured for RBC surface area
1930's - Hugh Davson and James Danielli studying surface tension of oil/water interfaces. Found: Surface tension of membranes always less than that of artificial oil/water interfaces. Knew: protein added to oil reduced surface tension in oil/water interfaces. Proposed: Protein-lipid "sandwich" model.