Chapter生物膜的組成與結(jié)構(gòu)PPT課件

1、細(xì)胞的結(jié)構(gòu)細(xì)胞的結(jié)構(gòu) 細(xì)胞質(zhì)膜及物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸細(xì)胞質(zhì)膜及物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸?shù)?頁(yè)/共28頁(yè)使細(xì)胞具有相對(duì)獨(dú)立和穩(wěn)定的內(nèi)環(huán)境；使細(xì)胞具有相對(duì)獨(dú)立和穩(wěn)定的內(nèi)環(huán)境；是細(xì)胞內(nèi)外物質(zhì)、信息、能量交換的是細(xì)胞內(nèi)外物質(zhì)、信息、能量交換的“門(mén)戶門(mén)戶”。 是包圍在細(xì)胞質(zhì)外周的一層界膜，又是包圍在細(xì)胞質(zhì)外周的一層界膜，又稱稱質(zhì)質(zhì) 膜膜第2頁(yè)/共28頁(yè)內(nèi)膜系統(tǒng)內(nèi)膜系統(tǒng)（endomembrane）第3頁(yè)/共28頁(yè) 細(xì)胞的細(xì)胞的外周膜外周膜和和內(nèi)膜系統(tǒng)內(nèi)膜系統(tǒng)稱為稱為“生物膜生物膜”；第4頁(yè)/共28頁(yè)第5頁(yè)/共28頁(yè)一般地說(shuō)：功能多而復(fù)雜的膜，蛋白質(zhì)一般地說(shuō)：功能多而復(fù)雜的膜，蛋白質(zhì)/ /脂類脂類 大；大； 功能少而簡(jiǎn)單的

2、膜，蛋白質(zhì)功能少而簡(jiǎn)單的膜，蛋白質(zhì)/ /脂類脂類 小。小。第6頁(yè)/共28頁(yè)膜 脂第7頁(yè)/共28頁(yè)n脂質(zhì)是構(gòu)成生物膜最基本的結(jié)構(gòu)脂質(zhì)是構(gòu)成生物膜最基本的結(jié)構(gòu)物質(zhì)物質(zhì)n脂質(zhì)包括磷脂、膽固醇和糖脂等，脂質(zhì)包括磷脂、膽固醇和糖脂等，其中以磷脂為主要成分。其中以磷脂為主要成分。 磷脂磷脂Glycerophospholipids第8頁(yè)/共28頁(yè) 膽固醇膽固醇Sterols膽固醇以中性脂的形式分布在膽固醇以中性脂的形式分布在雙層脂膜內(nèi)，對(duì)生物膜中脂類的雙層脂膜內(nèi)，對(duì)生物膜中脂類的物理狀態(tài)有一定的調(diào)節(jié)作用，物理狀態(tài)有一定的調(diào)節(jié)作用，有有利于保持膜的流動(dòng)性和降低相變利于保持膜的流動(dòng)性和降低相變溫度溫度。第9頁(yè)/

3、共28頁(yè) 糖脂糖脂Glycosphingolipidsn糖脂也是構(gòu)成雙層脂膜的結(jié)構(gòu)物質(zhì)。糖脂也是構(gòu)成雙層脂膜的結(jié)構(gòu)物質(zhì)。n糖脂主要分布在糖脂主要分布在細(xì)胞膜外側(cè)的單分子層細(xì)胞膜外側(cè)的單分子層中。中。n動(dòng)物細(xì)胞膜所含的糖脂主要是腦苷脂。動(dòng)物細(xì)胞膜所含的糖脂主要是腦苷脂。n 結(jié)構(gòu)為：結(jié)構(gòu)為：OOHCH2OHOOHOHCH2CHNHCHCH=CHOH(CH2)12CH3神經(jīng)鞘氨醇半乳糖第10頁(yè)/共28頁(yè)第11頁(yè)/共28頁(yè)膜蛋白分布不對(duì)稱膜蛋白分布不對(duì)稱脂質(zhì)雙層脂質(zhì)雙層鑲嵌蛋白鑲嵌蛋白跨膜跨膜蛋白蛋白膜表面膜表面蛋白蛋白第12頁(yè)/共28頁(yè)約占膜蛋白的約占膜蛋白的70-80%70-80%主要以主要以 -

4、 -螺旋和螺旋和 - -折疊形式存折疊形式存在，其中又以在，其中又以 - -螺旋更普遍。螺旋更普遍。第13頁(yè)/共28頁(yè)內(nèi)在蛋白內(nèi)在蛋白第14頁(yè)/共28頁(yè)約占膜蛋白的約占膜蛋白的202030%30%，主要通過(guò)靜電引力或范德華主要通過(guò)靜電引力或范德華力與膜結(jié)合力與膜結(jié)合( (第15頁(yè)/共28頁(yè)單糖或多聚糖單糖或多聚糖 + + 膜膜 脂脂單糖或多聚糖單糖或多聚糖 + + 膜蛋白膜蛋白細(xì)胞內(nèi)脂雙層膜蛋白細(xì)胞外表的糖鏈與該細(xì)胞分泌出來(lái)的糖蛋白等粘附在細(xì)胞外表的糖鏈與該細(xì)胞分泌出來(lái)的糖蛋白等粘附在一起，形成一層外被，稱細(xì)胞外衣或糖萼一起，形成一層外被，稱細(xì)胞外衣或糖萼糖類在膜上糖類在膜上的分布是不對(duì)稱的的

5、分布是不對(duì)稱的. .細(xì)胞外衣（糖萼）第16頁(yè)/共28頁(yè)第17頁(yè)/共28頁(yè)第18頁(yè)/共28頁(yè)膜脂的流動(dòng)性膜脂的特性液晶態(tài)固態(tài)液晶態(tài)液晶態(tài)液態(tài)第19頁(yè)/共28頁(yè)膜脂分布的不對(duì)稱性 全部分布在膜的全部分布在膜的非胞質(zhì)面非胞質(zhì)面。 磷脂酰絲氨酸帶有負(fù)電荷，細(xì)胞膜內(nèi)層負(fù)電荷多于外層。磷脂酰絲氨酸帶有負(fù)電荷，細(xì)胞膜內(nèi)層負(fù)電荷多于外層。第二：膽固醇第二：膽固醇 主要分布在細(xì)胞膜的外層。主要分布在細(xì)胞膜的外層。第20頁(yè)/共28頁(yè)膜蛋白分布的不對(duì)稱性第一第一： 膜蛋白在脂雙分子層中的分布位置是不對(duì)稱的。（包括內(nèi)在及外膜蛋白在脂雙分子層中的分布位置是不對(duì)稱的。（包括內(nèi)在及外在膜蛋白）在膜蛋白）第三：第三： 糖蛋白

6、的分布是不對(duì)稱的。糖蛋白的分布是不對(duì)稱的。第二第二： 膜蛋白顆粒在膜內(nèi)外兩層中的分布是不對(duì)稱的。膜蛋白顆粒在膜內(nèi)外兩層中的分布是不對(duì)稱的。 膜脂和膜蛋白分布的不對(duì)稱性決定了膜內(nèi)外表膜脂和膜蛋白分布的不對(duì)稱性決定了膜內(nèi)外表面功能的不對(duì)稱性。面功能的不對(duì)稱性。第21頁(yè)/共28頁(yè)u1925年年,Gorter 和和Grendell 用丙酮抽提紅細(xì)胞膜中的脂類并在水和空氣界用丙酮抽提紅細(xì)胞膜中的脂類并在水和空氣界面上鋪展成單分子層面上鋪展成單分子層,測(cè)量其所占面積相當(dāng)于所用紅細(xì)胞膜總面積的兩倍測(cè)量其所占面積相當(dāng)于所用紅細(xì)胞膜總面積的兩倍,因因而首次提出而首次提出細(xì)胞膜是由連續(xù)的脂雙分子層組成的細(xì)胞膜是由

7、連續(xù)的脂雙分子層組成的。u1899年，年，Overton 曾用各種化學(xué)物質(zhì)對(duì)卵細(xì)胞進(jìn)行選擇性滲透試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)曾用各種化學(xué)物質(zhì)對(duì)卵細(xì)胞進(jìn)行選擇性滲透試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)疏水性物質(zhì)比親水性物質(zhì)更容易通過(guò)細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞，認(rèn)為疏水性物質(zhì)比親水性物質(zhì)更容易通過(guò)細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞，認(rèn)為細(xì)胞膜是細(xì)胞膜是由脂質(zhì)組成的由脂質(zhì)組成的。第22頁(yè)/共28頁(yè) 1935 1935年年,Danielli,Danielli和和Davson,Davson,發(fā)現(xiàn)細(xì)胞膜的發(fā)現(xiàn)細(xì)胞膜的表面張力顯著低于油表面張力顯著低于油- -水界面的表面張力水界面的表面張力, ,因因此認(rèn)為此認(rèn)為, ,細(xì)胞膜中除含有脂類外，還含有蛋白細(xì)胞膜中除含有脂類外，還含有蛋白

8、質(zhì)質(zhì), ,故提出了片層結(jié)構(gòu)模型故提出了片層結(jié)構(gòu)模型. .蛋白質(zhì) 脂雙分子層（球狀）（球狀）（球狀）（球狀）（雙分子層）（雙分子層）“蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)-脂類脂類-蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)”三夾板結(jié)構(gòu)第23頁(yè)/共28頁(yè)蛋白質(zhì)：?jiǎn)螌与逆?折疊結(jié)構(gòu)脂雙層細(xì)胞膜細(xì)胞質(zhì) 1959年年, Robertson 利用電子顯微鏡觀察，發(fā)現(xiàn)所有生物膜都呈利用電子顯微鏡觀察，發(fā)現(xiàn)所有生物膜都呈“暗暗-明明-暗暗”三層結(jié)構(gòu)，故而把三層結(jié)構(gòu)，故而把“兩暗一明兩暗一明”的結(jié)構(gòu)模型稱為的結(jié)構(gòu)模型稱為單位膜單位膜模型。模型。暗明暗 此模型認(rèn)為覆蓋在脂雙分子層內(nèi)外表面的是呈此模型認(rèn)為覆蓋在脂雙分子層內(nèi)外表面的是呈-折疊的薄片狀蛋白質(zhì)折疊的薄片狀

9、蛋白質(zhì)，而非球狀蛋白質(zhì)。，而非球狀蛋白質(zhì)。 第24頁(yè)/共28頁(yè)1. 1. 流動(dòng)的脂雙分子層流動(dòng)的脂雙分子層 構(gòu)成生物膜的連續(xù)主體。構(gòu)成生物膜的連續(xù)主體。2.2.球形的膜蛋白以球形的膜蛋白以各種形式鑲嵌各種形式鑲嵌在脂雙分子層中或附著在膜表面。在脂雙分子層中或附著在膜表面。 脂雙分子層極性頭部疏水尾部?jī)?nèi)在膜蛋白外在膜蛋白1972年，年，Singer和和Nicolson總結(jié)提出，其主要論點(diǎn)是：總結(jié)提出，其主要論點(diǎn)是：液態(tài)鑲嵌模型可以液態(tài)鑲嵌模型可以解釋膜中發(fā)生的很多現(xiàn)象，為解釋膜中發(fā)生的很多現(xiàn)象，為人們普遍接受，但也有人們普遍接受，但也有如忽視了膜的各部分流動(dòng)性的不均勻性，忽視了蛋白質(zhì)分子對(duì)脂分子流動(dòng)性的限制作用。3.3.強(qiáng)調(diào)了膜的強(qiáng)調(diào)了膜的流動(dòng)性流動(dòng)性 和和不對(duì)稱性不對(duì)稱性。第25頁(yè)/共28頁(yè)蛋白質(zhì)糖鏈脂雙分子層第26頁(yè)/共28頁(yè)( (四）、脂質(zhì)雙層膜的特點(diǎn)四）、脂質(zhì)雙層膜的特點(diǎn)（1 1）生物膜膜組分的不對(duì)稱性分布：）生物膜膜組分的不對(duì)稱性分布：保證膜電荷數(shù)量的差異保證膜電荷數(shù)量的差異和膜的流動(dòng)性，與膜蛋白的定向分布及其功能發(fā)揮有密切的關(guān)系和膜的流動(dòng)性，與膜蛋白的定向分布及其功能發(fā)揮有密切的關(guān)系（2 2）生物膜膜脂的運(yùn)動(dòng)性）生物膜膜脂的運(yùn)動(dòng)性 表現(xiàn)正常的生物學(xué)功能有十分重要的意義。表現(xiàn)正常的生物學(xué)功能有十分重要的意義。 膜脂的運(yùn)動(dòng)性：旋轉(zhuǎn)