复旦大学课件生物膜和运输
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生物膜与跨膜运送(分析“细胞”文档)共33张PPT
物膜流动性的关键调节剂
6
膜的相变温度Tc
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。
9
(一)、生物膜的组成和性质
胆固醇的作用
使相变温度变宽,保持膜的流动性
13
(二)、生物膜的分子结构
生物膜是蛋白质、脂质和糖类组成的超分子体系
1、生物膜分子间作用力 2、生物膜结构的主要特征
(1) 膜组分不对称分布 导致膜两侧电荷数
量、流动性等的差异
不对称性与膜蛋白的定向 分布及功能密切相关
14
(2)生物膜具有流动性
流动性是生物膜的主要特征,是生物 膜表现其功能的基础
1、膜脂
1)脂质
脂质 79 43 52 25 24
糖类 3 8 4 0 0
5
构成生物膜的基质
两亲性使之在生物膜中呈双分 子排列,构成脂双层
糖 磷脂
甘油磷脂和鞘磷脂
生
物
脂
膜
糖脂
鞘氨醇的衍生物
动物细胞的质膜都含糖脂
蛋
胆固醇 含量:动物细胞 > 植物细胞
白
质膜 > 内膜系统
对生物膜中脂质的流动性和渗透
性有一定的调节作用,是脊椎动
运输速率取决于物质在膜两侧的浓 度差和物 质的分子大小、所带电荷和在脂双层中的溶解性
该过程无需能量
24
2、主动运输
物质逆浓度梯度和逆电荷梯度的运输过程
特点:专一性 :运送物质 饱和性:运输速率 方向性:恒定的离子浓度差 选择性抑制:乌本苷、根皮苷 需能量:细胞内Na+ 、K+的主动运送
生物膜的流动镶嵌模型和物质跨膜运输的方式ppt课件
变 ,都 能 导 致 严 重 的 囊 性 纤 维 化 ,这 一 事 实 说 明 基 因 突
变具有
等特点。
名师大讲堂·2013 高考总复习《生物》
答案: (1)流动镶嵌 磷脂双分子层 功能正常的 CFTR 蛋 白;(2)主动运输 加快;(3)4500(4503) 空间 不定向性、 多害少利性 解析:(2)从图可知,功能正常的 CFTR 蛋白起到载体的作用, 同时伴随着 ATP 水解成 ADP 的过程,氯离子跨膜运输的方式是 主动运输,水分子跨膜运输的方式是自由扩散,随膜外氯离子增 多,膜两侧的浓度差加大,水分子向膜外扩散的速度加快;(3) 直接指导该蛋白质合成的模板是 mRNA,决定 1500 个氨基酸的 密码子有 1500 个,故模板至少由 4500 个核苷酸组成;目前已发 现 CFTR 基因有 1600 多种突变,说明基因突变具有不定向性, 都能导致严重的囊性纤维化说明基因突变具有多害少利性。
名师大讲堂·2013 高考总复习《生物》 影响物质运输速率的因素
1. 影响自由扩散的主要因素: 细胞膜内外物质的浓度差。
2.影响协助扩散的主要因素: ①细胞膜内外的浓度差; ②细胞膜上运载相应物质的载体数量。 图中 A 点以后,物质的运输速率不再随浓度差的增加而加快, 原因是细胞膜上运输该物质的载体数量有限。
3.载体是细胞膜上的一类蛋白质,它具有特异性,不同物质的 载体不同,不同生物细胞膜上的载体的种类和数量也不同;
名师大讲堂·2013 高考总复习《生物》
载体具有饱和现象,当细胞膜上的载体已经达到饱和,细胞 吸收该载体运输的物质的速率不再随物质浓度(或能量)的增 大而增大。 4.主动运输的意义:主动运输使细胞能主动地从外界吸收被选 择的物质,并把新陈代谢产物排出细胞外,从而维持细胞组 成成分的动态稳定,保证生命活动的正常进行。
生物膜物质运输优秀课件
生物膜两侧的环境往往维持着不对称性,从而建立一 定浓度梯度,这对于细胞有其生理意义。被动运输过程都 是顺着浓度梯度进行,其结果使这种不对称性的消除。故 而需要一种逆浓度梯度的运输来将其平衡,从而不对称性 得以维持。这种逆浓度梯度的运输就是主动运输。
如同易化扩散,主动运输也需要蛋白质的参与;与易 化扩散不同,主动运输需要消耗能量。
渗透: 水通过半透膜的现象叫作渗透。
水从溶质浓度低的一侧向溶质浓度高的 一侧渗透,水的净流动直到膜两侧溶质浓度相 等时才停止。
水的净流动是膜两侧溶液的渗透压存在 差别引起的。 渗透压:半透膜隔开的纯水和含有溶质溶液
之间的压强差。 膜两侧溶液渗透压不同时,水从低渗一 侧向高渗一侧净流动。
Van’t Hoff定律 计算ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ透 压
特点:
需载体蛋白帮助 驱动力为电化学梯度 无饱和现象 非常快
离子通道的分类
按转运的离子分类:
Na+通道, K+通道, Ca2+通道,Cl- 通道, 阳离子通道,阴通道
按门控机制来分类:
电压门控通道 配体门控通道 机械门控通道
五.生物膜对水的通透性
半透膜: 水分子能迅速透过生物膜,而极性的 溶质分子几乎不透过生物膜,所以可把生物膜 看作半透膜(溶剂可透膜而溶质不透膜)。
△G = 5.9J/mol×log10[Ci]/[Co]
[Ci]/[Co]<1.0,△G<0,热力学上有利于该 溶质的内流。
例:膜外侧是膜内侧浓度的10倍,
△G = -5.9J/mol
维持10倍差的浓度梯度就意味着储存5.9J/mol 的自由能。
当溶质内流,其浓度梯度减少,△G降低,直 至平衡,△G=0。
扩散是物质由高浓度区域向低浓度区域运 动的自发过程,它倾向于消除该物质在两区域 的浓度差。
如同易化扩散,主动运输也需要蛋白质的参与;与易 化扩散不同,主动运输需要消耗能量。
渗透: 水通过半透膜的现象叫作渗透。
水从溶质浓度低的一侧向溶质浓度高的 一侧渗透,水的净流动直到膜两侧溶质浓度相 等时才停止。
水的净流动是膜两侧溶液的渗透压存在 差别引起的。 渗透压:半透膜隔开的纯水和含有溶质溶液
之间的压强差。 膜两侧溶液渗透压不同时,水从低渗一 侧向高渗一侧净流动。
Van’t Hoff定律 计算ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ透 压
特点:
需载体蛋白帮助 驱动力为电化学梯度 无饱和现象 非常快
离子通道的分类
按转运的离子分类:
Na+通道, K+通道, Ca2+通道,Cl- 通道, 阳离子通道,阴通道
按门控机制来分类:
电压门控通道 配体门控通道 机械门控通道
五.生物膜对水的通透性
半透膜: 水分子能迅速透过生物膜,而极性的 溶质分子几乎不透过生物膜,所以可把生物膜 看作半透膜(溶剂可透膜而溶质不透膜)。
△G = 5.9J/mol×log10[Ci]/[Co]
[Ci]/[Co]<1.0,△G<0,热力学上有利于该 溶质的内流。
例:膜外侧是膜内侧浓度的10倍,
△G = -5.9J/mol
维持10倍差的浓度梯度就意味着储存5.9J/mol 的自由能。
当溶质内流,其浓度梯度减少,△G降低,直 至平衡,△G=0。
扩散是物质由高浓度区域向低浓度区域运 动的自发过程,它倾向于消除该物质在两区域 的浓度差。
复旦大学细胞生物学课件04生物膜:结构、化学和功能
The Fluid Mosaic Model, proposed in 1972 by Singer and Nicolson, had two key features, both implied in its name.
3. The chemical composition of membranes
1. A brief history of studies on the structrure of the plasmic membrane
A. Conception:
Plasma membrane(cell membrane), Intracellular membrane, Biomembrane.
lipid rafts model;
Functional rafts in Cell mem and Nicolson’s Model of membrane structure: The fluid-mosaic model is the “central
B. The history of study
Overton(1890s):
Lipid nature of PM;
Gortter and Grendel(1925): The basis of membrane structure is a lipid bilayer
To answer the question that how many lipid layers were in membrane, in 1925 Gorter and Grendel extracted the lipids from a known number of erythrocytes and spread the lipid film on a water surface. The area of lipid film on the water was about twice(1.8-2.2) the estimated total surface area of the erythrocytes, so they concluded that the erythrocyte plasma membrane consisted of not one but two layers of lipids.
3. The chemical composition of membranes
1. A brief history of studies on the structrure of the plasmic membrane
A. Conception:
Plasma membrane(cell membrane), Intracellular membrane, Biomembrane.
lipid rafts model;
Functional rafts in Cell mem and Nicolson’s Model of membrane structure: The fluid-mosaic model is the “central
B. The history of study
Overton(1890s):
Lipid nature of PM;
Gortter and Grendel(1925): The basis of membrane structure is a lipid bilayer
To answer the question that how many lipid layers were in membrane, in 1925 Gorter and Grendel extracted the lipids from a known number of erythrocytes and spread the lipid film on a water surface. The area of lipid film on the water was about twice(1.8-2.2) the estimated total surface area of the erythrocytes, so they concluded that the erythrocyte plasma membrane consisted of not one but two layers of lipids.
高考生物《生物膜与物质运输》PPT复习课件
知识总结 (三)细胞膜的功能【生命观念】 3.进行细胞间的信息交流
知识总结 (三)细胞膜的功能【生命观念】
知识总结 (四)细胞壁【生命观念】 1.化学成分:果胶 + 纤维素 2.主要功能:支持、保护
变式训练
(2021·四川成都市·成都七中高三零模)下列关于细胞膜的叙述,错误的 是( A ) A.细胞膜的组成成分主要是糖蛋白和糖脂 B.不同的细胞膜上可能存在相同的蛋白质 C.变形虫的运动主要依赖细胞膜的流动性 D.病毒识别宿主细胞依赖细胞膜表面受体
用丙酮从人的红细胞中提取脂质,在空气—水界面上 铺展成单分子层,测得其面积恰为红细胞表面积的两倍。
结论:细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层。
知识总结 (二)生物膜结构的探究【科学探究、科学思维】 2.生物膜结构的探究——阶段二(静态统一模型) ②罗伯特森实验
暗 亮 暗
假说:所有生物膜都由“蛋白质—脂质—蛋白质”三层结构构成 的静态统一结构。
高考生物《生物膜与物质运输》PPT复 习课件
内容导航
讲 考纲考情
讲 核心素养
构 思维导图
核心突破 例题精讲
知识总结
目 录
contents
1
与生物膜相关的实验及探究
2
细胞膜与细胞壁3生物膜系统源自4物质跨膜运输实例
5
物质运输的方式
讲考纲考情
1.最新考纲 (1)生物膜系统的结构和功能(Ⅱ) (2)物质出入细胞的方式Ⅱ (3)实验:通过模拟实验探究膜的透性;观察植物细胞的
变式训练
【答案】D 【解析】A.磷脂双分子层是生物膜的基本骨架,其中磷脂分子头部亲水朝向
外侧,尾部疏水朝向内侧,故图2为磷脂双分子层的结构,因此2在构建生 物膜模型时作为基本骨架,A正确;B.5蛋白质分子有的镶嵌在磷脂双分子 层表面,有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中,有的贯穿于整个磷脂双分 子层,在构建生物膜模型时,5蛋白质的分布具有不对称性,B正确;C.线 粒体内膜向内腔折叠形成嵴,扩大了内膜的面积,并且线粒体内膜上可以 进行有氧呼吸第三阶段的反应,内膜上蛋白质的含量也比外膜高,因此构 建线粒体模型时内膜需要的2和5比外膜多,C正确;D.在构建细胞膜模型时, 4糖链和5蛋白质结合形成的糖蛋白只分布于细胞膜2的外侧,D错误。故选D。
复旦大学细胞生物学课件04生物膜:结构、化学和功能
Glycolipids Sterols ( is only found in animals)
❖Three kinds of movement of Membrane lipids
Three kinds of movement:
Rotation about its long axis; Lateral diffusion by exchanging places; Transverse diffusion, or “flip-flop” from one monolayer to the other. Flippases catalyze the flip59):
The TEM showing:the trilaminar appearance of PM; Unit membrane model;
S.J.Singer and G.Nicolson(1972):
fluid-mosaic model;
K.Simons et al(1997):
dogma” of membrane biology.
A. The core lipid bilayer exists in a fluid state, capable of dynamic movement.
B. Membrane proteins form a mosaic of particles penetrating the lipid to varying degrees.
Cell physiologists(1920s and 1930s) :
The decrease in surface tensions of PM might be explained by the proteins.
❖Three kinds of movement of Membrane lipids
Three kinds of movement:
Rotation about its long axis; Lateral diffusion by exchanging places; Transverse diffusion, or “flip-flop” from one monolayer to the other. Flippases catalyze the flip59):
The TEM showing:the trilaminar appearance of PM; Unit membrane model;
S.J.Singer and G.Nicolson(1972):
fluid-mosaic model;
K.Simons et al(1997):
dogma” of membrane biology.
A. The core lipid bilayer exists in a fluid state, capable of dynamic movement.
B. Membrane proteins form a mosaic of particles penetrating the lipid to varying degrees.
Cell physiologists(1920s and 1930s) :
The decrease in surface tensions of PM might be explained by the proteins.
细胞内废物的运输及生物膜系统优秀课件
成熟面
小泡
2、形态结构:由单层膜形成的扁平囊状结 构,有大小囊泡。
3、主要功能: 蛋白质的“加工车间”和“发送站 (1)加工、浓缩和运输蛋白质 (2)合成糖类等物质,与细胞壁的形成有关 (3)与细胞膜的形成有关
注:分泌活动旺盛的细胞,高尔基体比较发达
三、细胞内的膜泡定向运输
(初加工) (再加工)
3、产生:粗面内质网和高尔基 体产生的
4、功能
对内:
(1)消化作用——消化车间 降解脂蛋白,提供胆固醇等营养成分。 将大分子物质分解为可溶的、可扩散的简单分子
(2)清除细胞内废物的作用——清道夫 衰老、死亡的细胞及细胞器
对外:
(3)防御功能 识别并且吞噬病毒和细菌,维持细胞的正常代谢
活动及防御微生物的侵染。
溶酶体消化
防御功能
第五节 细胞的生物膜系统
物成熟的红细胞没有)。
2、形态结构:无膜,最小的细胞器,呈椭球形粒 状。
3、核糖体组成: 大亚基
小亚基
核糖核酸(RNA)(约占 60%)
4、组成成分
蛋白质(约占40%)核糖体表面
游离核糖体:位于细胞质中, 主要合成胞内自身的蛋白质。
5、核糖体的分类 (内在蛋白)
附着核糖体:主要附着在粗面 内质网上,负责合成外分泌蛋 白。(分泌蛋白)
• 2、多聚核糖体:多个核糖体与mRNA连 接起来成念珠状。
3、形成蛋白质
结构蛋白:
游离核糖体→合成蛋白质→建造细胞自身的 蛋白质(如红细胞中的血红蛋白,肌细胞中的肌 纤维蛋白。)
分泌蛋白:
附着核糖体 → 合成蛋白质→ 内质网加工→高 尔基体(分类、包装与转运)→ 细胞膜 → 细胞外 (如细胞外的抗体、蛋白类激素、某些 酶)
小泡
2、形态结构:由单层膜形成的扁平囊状结 构,有大小囊泡。
3、主要功能: 蛋白质的“加工车间”和“发送站 (1)加工、浓缩和运输蛋白质 (2)合成糖类等物质,与细胞壁的形成有关 (3)与细胞膜的形成有关
注:分泌活动旺盛的细胞,高尔基体比较发达
三、细胞内的膜泡定向运输
(初加工) (再加工)
3、产生:粗面内质网和高尔基 体产生的
4、功能
对内:
(1)消化作用——消化车间 降解脂蛋白,提供胆固醇等营养成分。 将大分子物质分解为可溶的、可扩散的简单分子
(2)清除细胞内废物的作用——清道夫 衰老、死亡的细胞及细胞器
对外:
(3)防御功能 识别并且吞噬病毒和细菌,维持细胞的正常代谢
活动及防御微生物的侵染。
溶酶体消化
防御功能
第五节 细胞的生物膜系统
物成熟的红细胞没有)。
2、形态结构:无膜,最小的细胞器,呈椭球形粒 状。
3、核糖体组成: 大亚基
小亚基
核糖核酸(RNA)(约占 60%)
4、组成成分
蛋白质(约占40%)核糖体表面
游离核糖体:位于细胞质中, 主要合成胞内自身的蛋白质。
5、核糖体的分类 (内在蛋白)
附着核糖体:主要附着在粗面 内质网上,负责合成外分泌蛋 白。(分泌蛋白)
• 2、多聚核糖体:多个核糖体与mRNA连 接起来成念珠状。
3、形成蛋白质
结构蛋白:
游离核糖体→合成蛋白质→建造细胞自身的 蛋白质(如红细胞中的血红蛋白,肌细胞中的肌 纤维蛋白。)
分泌蛋白:
附着核糖体 → 合成蛋白质→ 内质网加工→高 尔基体(分类、包装与转运)→ 细胞膜 → 细胞外 (如细胞外的抗体、蛋白类激素、某些 酶)
生物膜和物质运输
THANKS
感谢观看
道,允许某些物质通过。
03
能量驱动
生物膜通过消耗能量(如ATP)来驱动某些物质的主动运输。这种主动
运输能够逆浓度梯度进行,使得细胞能够根据需要吸收或排出物质。
物质运输对生物膜的影响
改变膜的结构
物质运输过程中,某些物质可能与膜上的脂质或蛋白质发生相互作用,从而改变膜的结构 。例如,某些药物或毒素能够插入到膜的脂质双层中,破坏膜的完整性。
生物膜为物质运输提供结构基础
生物膜作为细胞的基本结构之一,为物质运输提供了必要的场所和通道。膜上的脂质双层和蛋白质共同构成了物质跨 膜运输的基础结构。
物质运输影响生物膜的组成和功能
物质运输过程中涉及的物质和能量交换会影响生物膜的组成和功能。例如,某些物质的跨膜运输需要特定膜蛋白的参 与,这些蛋白在物质运输过程中可能会发生构象变化或与其他蛋白相互作用,从而影响生物膜的组成和功能。
药物设计与研发
1 2 3
靶向药物设计
利用生物膜的特性,设计能够特异性识别并作用 于病变细胞的药物,提高治疗效果和降低副作用 。
药物传递系统
研究生物膜对药物的吸收、分布、代谢和排泄过 程,开发高效的药物传递系统,提高药物的生物 利用度。
药物相互作用研究
探讨药物与生物膜组分之间的相互作用,预测药 物在体内的行为,为合理用药提供依据。
ERA
物质运输的分子机制
01
02
03
载体蛋白
通过构象变化实现物质的 跨膜运输,具有特异性结 合位点。
通道蛋白
形成亲水性通道,允许特 定物质顺浓度梯度通过。
ATP驱动泵
利用ATP水解产生的能量 ,主动转运物质。
物质运输的细胞生物学过程
第21章生物膜与物质运送ppt课件
Chapter21 生物膜与物质运送
Membrane & Transportation
生物膜的功能
生物膜具有保护、转运、能量转换、信 息传递、运动和免疫等生物功能。
转运功能
细胞或细胞器需要经常与外界进行物质交换以 维持其正常的功能。
细胞或细胞器通过生物膜,从膜外选择性地吸 收所需要的养料,同时也要排出不需要的物质。
囊泡的 形成
与细胞 膜融tosis)
摄入大 分子物 质
细胞膜 内陷
囊泡的 形成
作用:完成大分子与颗粒性物质的跨膜运输,又称膜泡运输或
批量运输(bulk transport)。属于主动运输。
质膜代谢的一种重要方式
(三)蛋白质的跨膜运送
1、分泌蛋白质通过内质网膜的运送——信号肽假说 2、线粒体蛋白的跨膜运送——导肽的功能
(三)阴离子的运送、糖和氨基酸的运送、基团 运送(自学53页)
(四)ATP/ADP交换体(线粒体膜上) 是一个分子量为30000的多肽,在膜上是以二
聚体的形式存在——“两态闸门—孔道机制假说”
ATP/ADP交换体易 于向外运输ATP, 向内运输ADP。
三、生物大分子的跨膜运送(55页)
(一)胞吐作用(endocytosis)
不需供能,自发进行(自由能减少,熵增加)。
(二)主动运送(active transport)
即逆浓度梯度(或电荷梯度或电化学梯度)的方向跨膜运 送的过程。特点是(1)专一性(膜转运蛋白);(2)运送速度可 以达到饱和状态;(3)方向性;(4)选择性抑制。
需要供给能量,不能自发进行(自由能增加,熵减少) 。
转运通道
载体蛋白和通道蛋白
二、小分子物质的运送
运送蛋白;单向运送和协同运送(同向运送和反向运送) 小分子运送主要通过运送蛋白体系来实现:
Membrane & Transportation
生物膜的功能
生物膜具有保护、转运、能量转换、信 息传递、运动和免疫等生物功能。
转运功能
细胞或细胞器需要经常与外界进行物质交换以 维持其正常的功能。
细胞或细胞器通过生物膜,从膜外选择性地吸 收所需要的养料,同时也要排出不需要的物质。
囊泡的 形成
与细胞 膜融tosis)
摄入大 分子物 质
细胞膜 内陷
囊泡的 形成
作用:完成大分子与颗粒性物质的跨膜运输,又称膜泡运输或
批量运输(bulk transport)。属于主动运输。
质膜代谢的一种重要方式
(三)蛋白质的跨膜运送
1、分泌蛋白质通过内质网膜的运送——信号肽假说 2、线粒体蛋白的跨膜运送——导肽的功能
(三)阴离子的运送、糖和氨基酸的运送、基团 运送(自学53页)
(四)ATP/ADP交换体(线粒体膜上) 是一个分子量为30000的多肽,在膜上是以二
聚体的形式存在——“两态闸门—孔道机制假说”
ATP/ADP交换体易 于向外运输ATP, 向内运输ADP。
三、生物大分子的跨膜运送(55页)
(一)胞吐作用(endocytosis)
不需供能,自发进行(自由能减少,熵增加)。
(二)主动运送(active transport)
即逆浓度梯度(或电荷梯度或电化学梯度)的方向跨膜运 送的过程。特点是(1)专一性(膜转运蛋白);(2)运送速度可 以达到饱和状态;(3)方向性;(4)选择性抑制。
需要供给能量,不能自发进行(自由能增加,熵减少) 。
转运通道
载体蛋白和通道蛋白
二、小分子物质的运送
运送蛋白;单向运送和协同运送(同向运送和反向运送) 小分子运送主要通过运送蛋白体系来实现:
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器
磷脂的不对称分布--红细胞质膜
膜蛋白
依与双层脂质之间立体结构位置,分三类 :
•貫穿性膜蛋白 (integral membrane protein): 以-螺旋结构貫穿双层脂质,双层脂质区可含 有至个氨基酸;可由氨基酸序列预测此种 -螺旋结构,例如钠钾泵。
•附着性膜蛋白(外周蛋白)(peripheral membrane protein):蛋白质以非共价附于膜脂 或貫穿性膜蛋白上。
•附脂性膜蛋白(抛锚蛋白)(lipid-anchored proteins): 蛋白质以共价键连于膜脂质的fatty acid 或 prenyl group上。
外周蛋白和内在蛋白
外周蛋白质
脂双层表面:静电力、范德华引力或氢键结合
易分离,溶于水
内在蛋白质
靠疏水效应与膜脂结合 蛋白质分子上非极性基团的AA侧链与脂双层的 疏水部分的疏水相互作用--这些非极性基团之 间存在一种相互趋近的作用。 分布:埋于脂双层疏水区(水不溶性)、部分 嵌在脂双层中、横跨全膜。
生物膜的基本组成
•脂质 : 主要为三类,磷脂、糖脂及固醇 类[或甘油磷脂、鞘脂和固醇]。
•蛋白质: 主要为三类,貫穿性膜蛋白、附 着性膜蛋白、附脂质膜蛋白。
•糖类:糖类沒有单独以糖分子存在于生物 膜上,而是以共价键结合于蛋白质或脂质 分子上,以糖蛋白或糖脂出现于生物膜上。
生物膜的磷脂
脂肪酸碳链的 长短及不饱和 程度与膜的流
细胞体
纤毛
线粒体
横 切 面 照 片
各 类 膜 的 电 镜
消化泡
内质网
分泌泡
生物膜的基本功能
(1) 生物膜是细胞独立空间的界限, 并有选择性阻隔效果; (2) 生物膜是特定生物功能反应进行 的場所 ; (3) 生物膜可探测传递电子信号及化 学信号; (4) 生物膜控制物质的运输 ; (5) 生物膜是细胞间联系的媒介。
溶解度有限 a. 磷脂加入水中,疏水部分表面积增大、在 水-空气界面形成单分子层[极性-水中-“烃”空气]; b. 多量的磷脂分子以微团和双层存在:1.极 性-水接触;2.脂酰键靠近使疏水烃部分完全不 与水相接触。
空气
膜
单层
微团
双
水
分
子
层
双层微囊
的
单体
形
成 磷脂分子在水相介质中的几种形式
每种膜都有一个 特征性的脂质组成
•有些膜蛋白还与一个或多个脂共价结合,后者 可能形成一种疏水的稳定体系以保证蛋白质存 在于膜上。
血型糖蛋白:跨膜蛋白,131个AA残基,N- C端较长的亲水片段,N- 100个糖残基。
糖残基
细胞质
-螺旋
细胞膜血型糖蛋白跨膜
细胞外
嗜盐菌视紫质蛋白:光能→化学能, Mr=26000,235个AA组成,每个跨膜 分布的视紫质分子含有7条平行的柱 形多肽α-螺旋,垂直于膜平面。
膜的生化特性
膜不是被动的屏障,膜上含有一 系列的特化蛋白质启动或催化一定的 分子事件;膜上的泵可以逆跨膜梯度 转运特定的有机物和无机离子;能量 转化器可以把一种形式的能量转化为 另一种形式的能量;质膜上的受体能 够感受胞外信号,并转化为细胞内的 分子事件。
膜的分子组成
生物膜几乎所有的质量都由蛋白质和 极性脂质组成,少量的碳水化合物也是糖 蛋白或糖脂的一部分。蛋白质和脂类的相 对比例因不同的膜而不同,反映着膜生物 学作用的广泛性。如神经元的髓鞘主要由 脂类构成,表现为一种被动的电子绝缘体; 但细菌细胞膜、线粒体膜、叶绿体膜上有 许多酶催化的代谢过程发生,含有的蛋白 质比脂类要高。
物质运送、能量转换、激素和药物作用、细胞识 别、肿瘤发生、细胞重复等都与生物膜有关。
生物膜(Biomembrane )
生 物 膜 包 括 细 胞 ( 外 ) 膜 (plasma membrance) 及细胞内膜(细胞器膜)。
生物膜的形成对于生物体能量的贮存及细 胞间的通讯起着中心作用。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。
动性有关。
磷脂分子结构 的两性特征:
双分子层排列
为脂(质)双 分子层。
生物膜甘油磷脂的结构
生物膜中的胆固醇
胆固醇的比例 动物体的>植物体的、质膜>细胞器膜 胆固醇对膜流动性的两性特点:
a.对膜中脂类的物理状态有调节作用; b. 在相变温度以上,阻挠脂分子脂酰链的旋转和异构 化运动,降低膜的流动性; c.在相变温度以下,阻止磷脂脂酰链的有序排列,防 止向凝胶态的转化,保持了膜的流动性,降低其相变 温度。
胆固醇和鞘脂与磷脂的作用
极性头部
受 部
脂双层 疏水区
磷脂分子间插入胆固醇 及相互作用
细菌\ 甘油衍生物 植物/ 动物:是神经鞘氨醇的衍生物
膜脂的不对称性及多形性
脂质分布不对称 膜两层电荷数量,流动性的差异与膜蛋白
的定向分布与功能有关系 具两性
各种来源的膜的化学分析显示了 一个共同的特征,即膜脂组成因不同 的物种的界、不同的种、不同的组织、 特定细胞中不同的细胞器而不同。细 胞有一种清楚的机制,可以精确控制 膜脂合成的种类和数量,以及定位到 特定的细胞器上。
不同组织质膜的主要成分
髓鞘 草履虫
谷甾醇 麦角固醇 豆甾醇
鼠 膜的脂质类型肝细胞膜及细胞
不同功能的膜含有不同的蛋白质
•不同来源膜的蛋白质组成比其脂质组成的变化 更大,反映在膜功能的特化上。如视网膜杆状 细胞对于接受光为高度特化,90%以上的膜蛋白 是光吸收蛋白—视紫红质;特化较低的红细胞 质膜约含20种显著的蛋白质及十几种较少的蛋 白质,多数的蛋白质为运输载体,每一种蛋白 质运输一种跨膜的溶质。
生物膜[Biomembrane]
任何细胞都以一层薄膜(厚4-7nm)将其内含物 与环境分开,这层膜称细胞膜(cell membrane)。
内膜系统--组成具有各种特定功能的亚细胞结构
和细胞器所具有的膜。
生物膜--细胞结构的基本形式,对细胞内很多生
物大分子的有序反应和整个细胞的区域化都提供了必 需的结构基础,使各个细胞器和亚细胞结构既各自具 有恒定、动态的内环境,又相互联系相互制约,从而 使整个细胞活动有条不紊,协调一致地进行。
磷脂的不对称分布--红细胞质膜
膜蛋白
依与双层脂质之间立体结构位置,分三类 :
•貫穿性膜蛋白 (integral membrane protein): 以-螺旋结构貫穿双层脂质,双层脂质区可含 有至个氨基酸;可由氨基酸序列预测此种 -螺旋结构,例如钠钾泵。
•附着性膜蛋白(外周蛋白)(peripheral membrane protein):蛋白质以非共价附于膜脂 或貫穿性膜蛋白上。
•附脂性膜蛋白(抛锚蛋白)(lipid-anchored proteins): 蛋白质以共价键连于膜脂质的fatty acid 或 prenyl group上。
外周蛋白和内在蛋白
外周蛋白质
脂双层表面:静电力、范德华引力或氢键结合
易分离,溶于水
内在蛋白质
靠疏水效应与膜脂结合 蛋白质分子上非极性基团的AA侧链与脂双层的 疏水部分的疏水相互作用--这些非极性基团之 间存在一种相互趋近的作用。 分布:埋于脂双层疏水区(水不溶性)、部分 嵌在脂双层中、横跨全膜。
生物膜的基本组成
•脂质 : 主要为三类,磷脂、糖脂及固醇 类[或甘油磷脂、鞘脂和固醇]。
•蛋白质: 主要为三类,貫穿性膜蛋白、附 着性膜蛋白、附脂质膜蛋白。
•糖类:糖类沒有单独以糖分子存在于生物 膜上,而是以共价键结合于蛋白质或脂质 分子上,以糖蛋白或糖脂出现于生物膜上。
生物膜的磷脂
脂肪酸碳链的 长短及不饱和 程度与膜的流
细胞体
纤毛
线粒体
横 切 面 照 片
各 类 膜 的 电 镜
消化泡
内质网
分泌泡
生物膜的基本功能
(1) 生物膜是细胞独立空间的界限, 并有选择性阻隔效果; (2) 生物膜是特定生物功能反应进行 的場所 ; (3) 生物膜可探测传递电子信号及化 学信号; (4) 生物膜控制物质的运输 ; (5) 生物膜是细胞间联系的媒介。
溶解度有限 a. 磷脂加入水中,疏水部分表面积增大、在 水-空气界面形成单分子层[极性-水中-“烃”空气]; b. 多量的磷脂分子以微团和双层存在:1.极 性-水接触;2.脂酰键靠近使疏水烃部分完全不 与水相接触。
空气
膜
单层
微团
双
水
分
子
层
双层微囊
的
单体
形
成 磷脂分子在水相介质中的几种形式
每种膜都有一个 特征性的脂质组成
•有些膜蛋白还与一个或多个脂共价结合,后者 可能形成一种疏水的稳定体系以保证蛋白质存 在于膜上。
血型糖蛋白:跨膜蛋白,131个AA残基,N- C端较长的亲水片段,N- 100个糖残基。
糖残基
细胞质
-螺旋
细胞膜血型糖蛋白跨膜
细胞外
嗜盐菌视紫质蛋白:光能→化学能, Mr=26000,235个AA组成,每个跨膜 分布的视紫质分子含有7条平行的柱 形多肽α-螺旋,垂直于膜平面。
膜的生化特性
膜不是被动的屏障,膜上含有一 系列的特化蛋白质启动或催化一定的 分子事件;膜上的泵可以逆跨膜梯度 转运特定的有机物和无机离子;能量 转化器可以把一种形式的能量转化为 另一种形式的能量;质膜上的受体能 够感受胞外信号,并转化为细胞内的 分子事件。
膜的分子组成
生物膜几乎所有的质量都由蛋白质和 极性脂质组成,少量的碳水化合物也是糖 蛋白或糖脂的一部分。蛋白质和脂类的相 对比例因不同的膜而不同,反映着膜生物 学作用的广泛性。如神经元的髓鞘主要由 脂类构成,表现为一种被动的电子绝缘体; 但细菌细胞膜、线粒体膜、叶绿体膜上有 许多酶催化的代谢过程发生,含有的蛋白 质比脂类要高。
物质运送、能量转换、激素和药物作用、细胞识 别、肿瘤发生、细胞重复等都与生物膜有关。
生物膜(Biomembrane )
生 物 膜 包 括 细 胞 ( 外 ) 膜 (plasma membrance) 及细胞内膜(细胞器膜)。
生物膜的形成对于生物体能量的贮存及细 胞间的通讯起着中心作用。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。
动性有关。
磷脂分子结构 的两性特征:
双分子层排列
为脂(质)双 分子层。
生物膜甘油磷脂的结构
生物膜中的胆固醇
胆固醇的比例 动物体的>植物体的、质膜>细胞器膜 胆固醇对膜流动性的两性特点:
a.对膜中脂类的物理状态有调节作用; b. 在相变温度以上,阻挠脂分子脂酰链的旋转和异构 化运动,降低膜的流动性; c.在相变温度以下,阻止磷脂脂酰链的有序排列,防 止向凝胶态的转化,保持了膜的流动性,降低其相变 温度。
胆固醇和鞘脂与磷脂的作用
极性头部
受 部
脂双层 疏水区
磷脂分子间插入胆固醇 及相互作用
细菌\ 甘油衍生物 植物/ 动物:是神经鞘氨醇的衍生物
膜脂的不对称性及多形性
脂质分布不对称 膜两层电荷数量,流动性的差异与膜蛋白
的定向分布与功能有关系 具两性
各种来源的膜的化学分析显示了 一个共同的特征,即膜脂组成因不同 的物种的界、不同的种、不同的组织、 特定细胞中不同的细胞器而不同。细 胞有一种清楚的机制,可以精确控制 膜脂合成的种类和数量,以及定位到 特定的细胞器上。
不同组织质膜的主要成分
髓鞘 草履虫
谷甾醇 麦角固醇 豆甾醇
鼠 膜的脂质类型肝细胞膜及细胞
不同功能的膜含有不同的蛋白质
•不同来源膜的蛋白质组成比其脂质组成的变化 更大,反映在膜功能的特化上。如视网膜杆状 细胞对于接受光为高度特化,90%以上的膜蛋白 是光吸收蛋白—视紫红质;特化较低的红细胞 质膜约含20种显著的蛋白质及十几种较少的蛋 白质,多数的蛋白质为运输载体,每一种蛋白 质运输一种跨膜的溶质。
生物膜[Biomembrane]
任何细胞都以一层薄膜(厚4-7nm)将其内含物 与环境分开,这层膜称细胞膜(cell membrane)。
内膜系统--组成具有各种特定功能的亚细胞结构
和细胞器所具有的膜。
生物膜--细胞结构的基本形式,对细胞内很多生
物大分子的有序反应和整个细胞的区域化都提供了必 需的结构基础,使各个细胞器和亚细胞结构既各自具 有恒定、动态的内环境,又相互联系相互制约,从而 使整个细胞活动有条不紊,协调一致地进行。