新版生物膜的结构与功能市公开课金奖市赛课一等奖课件

第五章生物膜结构与功效

目的与要求：通过本章学习，要求掌握生物膜结构特点和功效。生物膜在生命活动中功效是多方面，其主要功效是：物质运送功效，能量转换功效和信号转导功效。返回第1页第1页生物膜结构与功效第一节生物膜构成和性质第二节生物膜结构和特点第三节生物膜功效第2页第2页第一节生物膜构成和性质一、膜脂

种类：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页第3页第二节生物膜结构和特点一、生物膜中分子间作用力

静电力、疏水作用、范德华引力二、生物膜结构主要特性

膜组分不对称分布、膜脂和膜蛋白流动性三、生物膜分子结构模型“流体镶嵌”模型第4页第4页第三节生物膜功效一、生物膜与物质运送二、生物膜与能量转换三、生物膜与信号转导第5页第5页-X甘油磷脂结构磷脂酰甘油(Phosphatidylglycerol)X=磷脂酰乙醇胺(Phosphatidylethanolamine)X=磷脂酰胆碱(Phosphatidylchiine)X=磷脂酰肌醇(Phosphatidylinositol)X=双磷脂酰甘油(Diphosphatidylglycerol)磷脂酰丝氨酸(Phosphatidylserine)X=X=第6页第6页神经酰胺(Ceramide)脂肪酸部分鞘氨醇、神经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页第7页胆固醇结构胆固醇(Cholesterol)第8页第8页神经节苷脂结构D-半乳糖GM1GM2GM3N-乙酰-D-半乳糖D-半乳糖D-葡萄糖N-乙酰神经氨酸硬脂酸鞘氨醇第9页第9页磷脂分子在水溶液中存在几种结构形式双层微囊水空气微团单体单层第10页第10页磷脂类双层结构和六角形相H1、H2双层结构（Bilyer）六角形相(Hexagonal)H2H1六角形相(Hexagonal)第11页第11页生物膜膜周围蛋白、膜内在蛋白示意图a.b.c.—膜周围蛋白，d.e.—膜内在蛋白第12页第12页膜蛋白与膜脂双脂层结合主要形式血影蛋白(Sectrin)膜脂双层膜脂双层第13页第13页红细胞膜血型蛋白跨膜部分氨基酸序列

第14页第14页红细胞膜骨架各组分与质膜连接示意图肌动蛋白(Actin)蛋白质4.1(Protein4.1)血影蛋白(Sectrin)带3蛋白(Band3)糖蛋白(Ankyrin)血型蛋白(Glycophorin)糖链第15页第15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外壳（糖萼）示意图膜脂（磷脂、糖脂、胆固醇）第16页第16页

Singer&Nicolson流体镶嵌模型

第17页第17页人红细胞膜主要磷脂在膜内、外两层分布占总量百分比50255025外层内层膜脂总量鞘磷脂磷脂酰胆碱磷脂酰丝氨酸磷脂酰乙醇胺第18页第18页膜脂相变变相温度（Tc）凝胶态液晶态T<TcT>Tc第19页第19页磷脂分子运动几种方式

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页第20页发红光硷性蕊香红标识人细胞膜蛋白抗体发绿光荧光素标识小鼠细胞膜蛋白抗体通过细胞膜融合证实膜蛋白运动示意图

第21页第21页Na+-K+-ATPase体外重建Na+-K+-ATPase去污剂微囊脂-去污剂微囊增溶膜蛋白去污剂微囊外加磷脂透析纯化膜蛋白Na+-K+-ATPase在脂质体上重建纯化第22页第22页生物膜与物质跨膜运送

1、被动运送与积极运送2、小分子物质运送3、生物大分子跨膜运送4、跨膜运送分子机制第23页第23页2．小分子物质运送（1）阳离子运送（例：Na+.K+-ATPase）

K.whittam及其同事典型试验

Na+.K+-ATPase结构和作用机理（2）糖和氨基酸运送

协同运送（co-transport）

基团运送（grouptransport)第24页第24页3、生物大分子跨膜运送

（1）胞吐和内吞作用（2）新生蛋白质跨膜定向运送

蛋白质通过信号肽引导到目的地

信号肽(signalsequence)

信号肽假说(signalhypothesis)

线粒体及叶绿体蛋白质翻译后跨膜运送

线粒体蛋白质跨膜运送图例第25页第25页4、跨膜运送分子机制

1、移动性载体模型2、孔道或通道模型3、构象改变假说移动性载体模型孔道或通道模型构象改变假说第26页第26页两种类型门控离子通道第27页第27页被动运送和积极运送示意图（G<0）（

G>0）第28页第28页被动运送（Passivetransport）

物质从高浓度一侧通过膜运送到低浓度一侧，即顺浓度梯度方向跨膜运送过程称被动运送。在该过程中△G<0。

积极运送（Actictransport）

凡物质逆浓度梯度运送称积极运送，这一过程进行需供应能量。△G=2.3RTlog(C2/C1)+ZF△V>0积极运送特点：

专一性；饱和性；方向性；可被选择性克制；需提供能量第29页第29页K.Whittam试验

试验设计：

制备红细胞血影（ghost），观测ATP水解情况和膜内外K+，Na+浓度关系。试验结果：

a．红细胞内ATP水解同时，K+、Na+都按预定方向跨越细胞膜（2K+进，3Na+出）；b．假如膜内外仅有K+或Na+，则ATP水解很少；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。第30页第30页Na+.K+-ATPase亚基结构及其在膜上定位第31页第31页Na+-K+-ATPase作用模型ATPADP细胞外细胞质125436第32页第32页脂双层细胞外细胞内