生物膜的结构与功能实用教案

1、第1页/共36页第一页，共36页。生物膜的结构生物膜的结构(jigu)与功能与功能第一节 生物膜的组成(z chn)和性质第二节 生物膜的结构和特点第三节 生物膜的功能第2页/共36页第二页，共36页。第一节第一节 生物膜的组成生物膜的组成(z chn)和性质和性质一、膜脂 种类(zhngli)：磷脂、胆固醇、糖脂 特点：多态性（polymorphism）二、膜蛋白 外周蛋白、内在蛋白三、糖类 细胞表面天线第3页/共36页第三页，共36页。第二节第二节 生物膜的结构生物膜的结构(jigu)和特点和特点一、生物膜中分子间的作用(zuyng)力 静电力、疏水作用(zuyng)、范德华引力二、生物膜

2、结构的主要特征 膜组分的不对称分布、膜脂和膜蛋白的流动性三、生物膜分子结构模型 “流体镶嵌”模型第4页/共36页第四页，共36页。第三节第三节 生物膜的功能生物膜的功能(gngnng)一、生物膜与物质(wzh)运送二、生物膜与能量转换三、生物膜与信号转导第5页/共36页第五页，共36页。-X甘油磷脂(ln zh)结构磷脂酰甘油(Phosphatidylglycerol )X=磷脂酰乙醇胺(Phosphatidylethanolamine )X=磷脂酰胆碱(Phosphatidylchiine )X=磷脂(ln zh)酰肌醇(Phosphatidylinositol )X=双磷脂(ln zh)酰

3、甘油(Diphosphatidylglycerol )磷脂酰丝氨酸(Phosphatidylserine )X=X=第6页/共36页第六页，共36页。神经酰胺(Ceramide )脂肪酸部分鞘氨醇、神经(shnjng)磷脂和鞘磷脂结构鞘氨醇(Sphingosine )鞘磷脂(Sphingomyelin )磷酸胆碱神经酰胺部分第7页/共36页第七页，共36页。胆固醇结构(jigu)胆固醇(Cholesterol )第8页/共36页第八页，共36页。神经节苷脂的结构(jigu)D-半乳糖GM1GM2GM3N-乙酰-D-半乳糖D-半乳糖D-葡萄糖N-乙酰神经(shnjng)氨酸硬脂酸鞘氨醇第9页/共

4、36页第九页，共36页。磷脂分子(fnz)在水溶液中存在的几种结构形式双层微囊水空气(kngq)微团单体(dn t)单层第10页/共36页第十页，共36页。磷脂(ln zh)类的双层结构双层结构（Bilyer）第11页/共36页第十一页，共36页。膜外周蛋白(dnbi)、膜内在蛋白(dnbi)示意图第12页/共36页第十二页，共36页。膜蛋白与膜脂双脂层结合的主要(zhyo)形式血影蛋白(Sectrin)膜脂双层膜脂双层第13页/共36页第十三页，共36页。红细胞膜血型(xuxng)蛋白跨膜部分氨基酸序列第14页/共36页第十四页，共36页。红细胞膜骨架(gji)各组分与质膜连接示意图肌动蛋白

5、 (Actin)蛋白质4.1 (Protein4.1)血影蛋白(Sectrin)带3蛋白(dnbi)(Band 3)糖蛋白 (Ankyrin)血型(xuxng)蛋白(Glycophorin)糖链第15页/共36页第十五页，共36页。低聚寡糖链跨膜糖蛋白脂双层糖被糖残基唾液酸糖脂细胞(xbo)外壳（糖萼）示意图膜脂（磷脂(ln zh)、糖脂、胆固醇）第16页/共36页第十六页，共36页。 Singer&Nicolson流体镶嵌(xingqin)模型第17页/共36页第十七页，共36页。人红细胞膜主要(zhyo)磷脂在膜内、外两层的分布第18页/共36页第十八页，共36页。膜脂的相变第19页/共3

6、6页第十九页，共36页。磷脂分子运动的几种(j zhn)方式侧向移动全反式、偏转构型旋转异构化运动翻转运动摆动 、扭动第20页/共36页第二十页，共36页。通过细胞膜融合证明(zhngmng)膜蛋白运动示意图第21页/共36页第二十一页，共36页。Na+-K+- ATPase的体外重建(zhn jin)第22页/共36页第二十二页，共36页。 生物膜与物质(wzh)跨膜运输1、被动运输与主动(zhdng)运输2、小分子物质的运送 3、生物大分子的跨膜运送 4、跨膜运送的分子机制第23页/共36页第二十三页，共36页。2小分子(fnz)物质的运送（1）阳离子运送（例：Na+ . K+ - ATP

7、ase） K.whittam及其同事(tng sh)的经典实验 Na+ . K+ - ATPase的结构和作用的机理 （2）糖和氨基酸的运送 协同运送（co-transport） 基团运送（group transport)第24页/共36页第二十四页，共36页。3、生物(shngw)大分子的跨膜运送 （1）胞吐和内吞作用(zuyng)（2）新生蛋白质的跨膜定向运送 蛋白质通过信号肽引导到目的地 信号肽(signal sequence) 信号肽假说(signal hypothesis) 线粒体及叶绿体蛋白质的翻译(fny)后跨膜运送 线粒体蛋白质的跨膜运送图例第25页/共36页第二十五页，共36

8、页。4、跨膜运送(yn sn)的分子机制1、移动性载体(zit)模型2、孔道或通道模型 3、构象变化假说移动性载体模型孔道或通道模型构象变化假说第26页/共36页第二十六页，共36页。两种类型(lixng)门控离子通道第27页/共36页第二十七页，共36页。被动(bidng)运输和主动运输示意图第28页/共36页第二十八页，共36页。被动(bidng)运送（Passive transport） 物质(wzh)从高浓度一侧通过膜运送到低浓度一侧，即顺浓度梯度的方向跨膜运送的过程称被动运输 。在该过程中G0。 主动运送（Actic transport） 凡物质逆浓度梯度的运送称主动运送，这一过程进

9、行需供给(gngj)能量。 主动运输的特点： 专一性；饱和性；方向性；可被选择性抑制；需提供能量第29页/共36页第二十九页，共36页。K.Whittam的实验(shyn)实验设计： 制备红细胞血影（ghost），观察(gunch)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(fngxing)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； dK+可被其它正一价离子（如NH4+）取代，而Na+则不能被取代。第30页/共36页第三十页，共36页。Na+.K+-ATPase的亚基结构(jigu)及其在膜上定位第31页/共36页第三十一页，共36页。Na+- K+- ATPase的作用(zuyng)模型第32页/共36页第三十二页，共36页。脂双层细胞外细胞内葡萄糖的协同(xitng)运送系统第33页/共36页第三十