生物物理课12省公开课一等奖全国示范课微课金奖课件

生物物理学(第二部分)隋森芳（.11.7）第1页什么是生物物理学？第2页生物物理学定义是生物物理学领域几乎每一本教科书都难以回答问题！

要从物理科学与生物科学之间关系来认识生物物理学！

第3页生物物理学关键是生物学！

第4页生物物理学基本思绪是

相互作用(interactions)！

第5页G蛋白偶联受体对腺苷酸环化酶激活路径示意图第6页G蛋白介导跨膜信号传导

Epinephrinebindstoaspecificreceptor.

TheoccupiedreceptorcausesthereplacementoftheGDPboundtoGsbyGTP,activatingGs.GTPGDP

Gs(asubunit)movestoadenylatecyclaseandactivatesit.ATPcAMP

Adenylatecyclasecatalyzestheformationof3’,5’-cyclicAMP.项目切入点第7页生物物理学(二)研究对象第8页生物膜基本结构特征膜主要是由脂类(lipid)和蛋白质以非共价键相互作用结合而成二维流动体系。脂类分子呈连续双分子层(bilayer)排列。膜含有双亲性(amphipathicnature)。蛋白质相对于脂双层不一样镶嵌方式。生物膜中各种组分分布是高度不对称。第9页生物膜主要功效它们是把细胞分割成一个个“小室”(compartment)物理屏障。它们含有选择通透性。它们是“小室”间传递化学信息和能量介面。它们为蛋白质合成、加工与修饰、分选与定位，提供了工作平台和输运载体。第10页1.对生物膜结构认识第11页对生物膜结构认识1765年,BenjaminFranklin将橄榄油倒入Commen池塘中，注意到由风所吹起水面微波被平息了。注意到一样数量油永远覆盖一样大小面积。Franklin还计算到（依据油量和面积）油层厚度是25Å，而且“它不可能扩展得更薄了。事实证实，用当代方法测定橄榄油单分子层厚度几乎与Franklin当初估算一样！第12页对生物膜结构认识1902年，E.Overton发觉分子极性越大，进入细胞速度越小；增加分子非极性基团，分子进入细胞速度增加；基于脂溶性物质轻易透过质膜，Overton提出质膜是由一层薄类脂所组成。------Vjschr.NaturforschGes.Zurich44(1899)88-98.第13页对生物膜结构认识1917年，Langmuir发觉脂肪酸放在水和空气界面上形成单分子膜---Langmuirfilm.第14页对生物膜结构认识1925年，E.GorterandF.Grendel

从红细胞膜抽提出磷脂，用表面天平测出被抽提出磷脂铺成单层膜时所占有面积大约是红细胞表面积2倍。提出双分子类脂层是细胞膜基本结构。------J.Exp.Med.41(1925)439-443.第15页对生物膜结构认识1935年，J.F.DanielliandH.Davson胎鱼卵脂滴试验：卵脂滴表面张力低，而纯化后脂滴表面张力大大提升；纯化后脂滴表面吸附蛋白之后，表面张力降低大大提升；提出两层球蛋白层夹着脂双分子层三夹层结构（theunitmembranemodel）.第16页对生物膜结构认识1972年，S.J.SingerandG.Nicholson，提出液体镶嵌模型（Thefluidmosaicmodel）：强调膜结构流动性强调膜组分不对称性膜蛋白以不一样镶嵌方式与膜结合------Science175(1972)720-731.第17页第18页对生物膜结构认识1977年，M.K.JainandH.B.White，提出板块模型：在流动类脂双分子层中存在许多大小不一样，刚度较大彼此独立移动类脂板块（有序结构板块）。所以，膜平面实际上是由组织结构和物化性质不一样许多板块组成。膜功效多样性可能与板块性质和改变相关。

------Adv.LipidRes.15(1977)1-60.第19页第20页对生物膜结构认识1997年，K.Simons，细胞膜中功效化筏(Functionalraftsincellmanbrane):细胞质膜上存在一些特殊畴结构域微区。它们富含糖基鞘磷脂，胆固醇和鞘磷脂，4oC不溶于非离子型去污剂Triton－X100。这种特殊微畴结构域提供了一个能够侧向移动平台（筏）。一些蛋白选择性地富集于筏上，而另一些蛋白质则排挤出筏。功效：膜分选与运输；信号传导等。------Simons&Ikonen,Nature387(1997)569-572第21页caveolin第22页2.生物膜基本组成第23页生物膜基本组成第24页生物膜基本组成(一)细胞质膜细胞内膜系统膜与细胞骨架第25页生物膜基本组成细胞质膜

全部细胞表面都包围着一层膜，在动物细胞中，我们通常将其称为质膜(plasmamembrane)。而对于其它生物体，则依据其细胞种类分别称为细胞质膜(cytoplasmicmembrane)、表面膜(surfacemembrane)、原生质膜(plasmalemma)等。这层质膜组成了细胞质与外环境反应界面，是细胞对全部胞外刺激产生最初反应地方。全部营养物质都要经过它进入细胞；全部排泄、分泌分子也要经过它排出细胞。第26页生物膜基本组成细胞质膜一些非离子小分子－如水、尿素、O2、CO2、甘油等，及许多脂溶性分子能够自由经过细胞质膜。而葡萄糖(glucose)和氨基酸(aminoacid)等分子跨膜运输则需要一些特定膜蛋白形成转运系统。离子跨膜运输也需要专门转运系统，如，Na+-K+-ATP酶是利用蛋白水解ATP能量把Na+运出细胞，把K+运进细胞；Ca2+ATP酶则是把Ca2+泵到胞外。胰岛素(insulin)等多肽类激素能够与质膜外表面受体蛋白结合，引发膜内表面响应，然后将信号传递到细胞内。第27页生物膜基本组成细胞内膜系统：

与原核细胞不一样，真核细胞含有复杂内膜系统，即细胞质中有许多膜性细胞器(membrane-boundorganelle)。第28页细胞内膜系统：线粒体

线粒体(mitochondria)是真核细胞能量转换系统。线粒体含有高度特异化两层膜结构，即外膜(outermembrane)和内膜(innermembrane)，其直径约1

m。

线粒体外膜含有大量孔道蛋白(porin),它们穿越磷脂双分子层形成大水溶性通道。这些通道对于分子量小于10kd分子是自由通透。

线粒体内膜以高度折叠形式形成嵴(cristae)状结构，以增加总内表面积。线粒体内膜蛋白质含量很高，按重量计算，蛋白质约占70％，脂类约占30％。

内膜上许多蛋白质是与其能量转换功效相关，一组是呼吸链电子传递酶复合体，其功效是引导电子有序地从一个载体蛋白传递到另一个载体蛋白；另一组是ATP合成酶复合体，用于催化ATP合成。第29页第30页细胞内膜系统：溶酶体

溶酶体(lysosome)是细胞内主要消化系统，内含大量酸性水解酶(包含磷酸酶、硫酸酶、酯酶、蛋白酶和糖苷酶等)，用于把多肽、多糖、多聚核苷酸、糖脂等水解成单体。溶酶体内水解酶最适pH值为5，这个低pH值微环境是由溶酶体膜上质子ATP酶维持。待水解生物大分子经过内吞小泡(endocyticcompartent)进入溶酶体。

溶酶体酶在粗面内质网中合成，溶酶体在transGolgi面形成。第31页细胞内膜系统:内质网和高尔基体

内质网和高尔基体(Golgiapparatus)膜将细胞质与其围成腔隔开。

粗面内质网(roughendoplasmicreticulum)可能直接与核膜相连,其细胞质面附着着大量核糖体，是膜蛋白合成场所。

滑面内质网(smoothendoplasmicreticulum)则是合成膜脂场所,包含磷脂和胆固醇。滑面内质网与高尔基体膜上都能够进行蛋白和脂糖基化。

高尔基体参加蛋白质和脂类分选与定向运输。

高尔基体还参加蛋白聚糖(proteoglycans)合成,参加这些反应酶也主要集中于trans高尔基体膜上。第32页细胞内膜系统:膜囊泡细胞内有许许多多膜囊泡(membranevesicle)，它们主要参加各种各样运输过程。这些膜囊泡将蛋白和脂类运向细胞内特定地点，同时，它们还是胞吐作用(exocytosis)和胞吞作用(endocytosis)载体。第33页细胞内膜系统：核膜

真核生物遗传物质被核膜(nuclearmembrane)所包围(细胞处于分裂时除外)。

核膜由内膜与外膜组成。核膜内外膜是连续，这一点与线粒体内外膜分离是不一样。内核膜上连接着染色质(chromatin)；外核膜表面结合着核糖体(ribosome)，而且其一些区域与内质网(endoplasmicreticulum)膜相连。

核膜上面有核孔。核孔参加调整生物大分子在核基质与细胞质之间运输。蛋白进入核内是ATP依赖性过程，而且还需要特定氨基酸定位序列。核孔直径约７nm，允许直径9nm以下分子自由经过,说明核孔是有一定柔性。第34页生物膜基本组成膜与细胞骨架：细胞骨架能够稳定细胞膜,维持细胞形状。Membrane-attachedcytoskeletalnetworksprovidemechanicalsupporttoplasmamembrane.是维持红细胞耐性及变形性主要组分。第35页SDSpolyacrylamide-gelelectrophoresistheproteinsinthehumanredbloodcellmembrane红细胞膜骨架蛋白：血影蛋白(spectrin)锚蛋白（ankyrin〕膜整合带3蛋白(Band3)血型糖蛋白(glycophorin)带4.1蛋白(band4.1)肌动蛋白(actin)第36页SpectrinmoleculesfromhumanredbloodcellsEachspectrinheterodimerconsistsoftwoantiparallelpolypeptidechains.第37页Spectrin-basedcytoskeletononthecytoplasmicsideofthehumanredbloodcellmembrane第38页

血影蛋白(spectrin)是红细胞中一个主要膜连接蛋白(membrane-associatedprotein)。已经有证据表明，血影蛋白可能经过三种方式非价键与质膜结合。

血影蛋白能够经过锚蛋白（ankyrin）与膜整合蛋白带3蛋白(Band3)连接，从而桥连到膜上。带3蛋白是镶嵌在质膜上内在蛋白。锚蛋白N端与带3蛋白结合，其另一端与血影蛋白结合。

血影蛋白还能够经过带4.1蛋白(band4.1)与膜上血型糖蛋白(glycophorin)连接。

另外，血影蛋白还能够直接与质膜内表面带有负电荷丝氨酸磷脂(PS)结合。第39页第40页

正常红细胞外形呈双凹型，当病变时，如一些溶血性贫血症，红细胞可展现异常形态:球形(遗传性球形红细胞增多症，hereditaryspherocytosisHS)，椭圆形(遗传性椭圆形红细胞增多症，hereditaryelliptocytosisHE)，卵圆形(遗传性卵圆形红细胞增多症，hereditaryovalocytosisHO)这些病人红细胞形态改变原因，多是因为先天性膜骨架蛋白缺失或变异所致。第41页球形,HS(hereditaryspherocytosis):spectrin，ankyrin,椭圆形,HE(hereditaryelliptocytosis):spectrin,Band4.1,glycorin卵圆形,HO(hereditaryovalocytosis):Band3第42页整合素蛋白与细胞骨架结合：很多细胞外基质分子中含有RGD（Arg－Gly－Asp）序列，这是整合素蛋白一个通用识别序列。与胞外基质分子结合，能够引发整合素蛋白聚集以及细胞骨架组装。很多胞质蛋白参加了细胞骨架重组过程，如talin，paxillin，vinculin等，它们能够与整合素蛋白

亚基胞质结构域相互作用，同时又能够与actin纤维结合，将整合素蛋白与细胞骨架连接起来。第43页Amodelforhowtransmembranelinkerglycoproteinsintheplasmamembraneconnectintracellularmatrixatafocalcontact.第44页生物膜基本组成(二)膜脂磷脂糖脂固醇膜蛋白第45页膜脂

细胞中含有两种脂类。一个属非极性脂质，如由脂肪酸与甘油酯化所形成三酯。它们是一类疏水脂质，称为真脂。另一类属极性脂质，这种脂质分子含有一个亲水头部（即极性端）和一个疏水尾部（即非极性端），含有双亲性（amphipathic或amphiphilic）特点，这种脂质称为类脂。生物膜中脂类，大都是极性脂质，主要包含三种类型：磷脂（phosnholipid）、固醇（sterol）和糖脂（glycolipid）。

l微米×l微米面积类脂双层膜（lipidbilayer）大约有5×106个类脂分子。第46页1)磷脂

含有磷酸基团脂类称为磷脂。它们是生物膜中最主要脂类。磷脂分子都含有亲水极性头部和疏水尾链。这两部分经过甘油骨架或神经鞘氨醇(sphingosine)骨架相连接，甘油骨架在原核和真核细胞膜中都广泛存在，而神经鞘氨醇骨架则主要存在于动物中。第47页以甘油为骨架磷脂即甘油分子中三个羟基有两个与高级脂肪酸形成酯，另一个与磷酸衍生物形成酯：其中R1、R2为脂肪酸碳氢链。依据X成份不一样，能够形成不一样磷脂。第48页(1)磷脂酸胆碱（phosphatidylcholine，PC）磷脂酸胆碱亦称卵磷脂(lecithin)。它是动物细胞膜中含量最丰富磷脂，约占膜脂40－50％。磷脂酰胆碱有控制动物机体代谢，预防脂肪肝形成作用(?)。(2)磷脂酸乙醇胺（phosphatidylethanolamine，PE）

X＝－CH2CH2N＋H2磷脂酸乙醇胺又称脑磷脂（cephalin）。它是细菌细胞膜主要磷脂，其脂肪酸碳氢链不饱和程度比磷脂酰胆碱高。磷脂酰乙醇胺与血液凝结相关。第49页(3)磷脂酰肌醇（phosphatidylinositol，PI）磷脂酰肌醇含量普通为5—10％。它在神经组织（主要在髓鞘）中含量较高。据报道，它在细胞信息传递过程中起着主要作用。(4)磷脂酰丝氨酸（phosphatidylserine，PS）磷脂酰丝氨酸广泛分布于各类细胞膜系中，但其浓度通常低于磷脂总量10％。在中性pH时，带负电荷。第50页(5)磷脂酸（phosphatidicacid，PA）

X＝－H

磷脂酸在上述磷脂生物合成中起着关键作用。它分布广泛，以低浓度（占全部磷脂含量1－5%）存在许多组织之中。第51页(6)磷脂酰甘油（phosphatidylglycerol，PG）

磷脂酸甘油含量改变很大，在动物细胞膜系中含量很低，在植物细胞膜中普通高达20—30％含量（叶绿体中为40—60％）。革兰氏阳性细菌中则高达70％。它也是二磷脂酸甘油生物合成前体。第52页(7)二磷脂酸甘油（diphosphatidylglycerol，DPG）二磷脂酸甘油是由二个磷脂酸（phosphatedcacid）分别与甘油缩合而成，亦称心磷脂（cardiolipin，CL）。它主要存在于线粒体、叶绿体和许多细菌中,尤其于线粒体内膜。这种磷脂因为只带磷酸基团而带负电荷。第53页A:PCB:PEC:PSD:PIE:PGF:DPG第54页以神经鞘氨醇为骨架磷脂神经鞘氨醇(sphinogsine)C－2上氨基(-NH2)与脂肪酸(R)缩合生成神经鞘脂类(sphingolipid),C－l上羟基与磷酸衍生物(X)缩合即生成磷酸神经鞘脂类(phosphasphingolipid):若:X＝磷脂胆碱(PC)，则生成神经鞘磷脂(sphingomyelin,SM).

若:X＝－H,则生成神经酸胺（ceramide）。第55页2)糖脂

糖脂（glycolipids）广泛分布于动物、植物和微生物细胞膜系中。它是生物膜中寡糖与脂质结合形成一个类脂。糖脂中类脂极性头部基团是经过糖苷键与糖分予相连，而不是象磷脂那样经过磷酸酯键相连接。生物膜中糖脂只存在于脂双层外层表面，普通不超出脂分子10％。

糖脂分为糖鞘脂和甘油醇糖脂两类。第56页糖鞘脂类(glycosphingolipids)动物细胞中糖脂主要以糖鞘脂类形式存在。这类糖脂包含两个种类,脑苷类脂和神经节苷脂。因为糖鞘脂在质膜外单层含量很高，这就有利于质膜表面经过寡糖链部分与外源配体相互作用，或起着调整蛋白质受体作用。再者，鞘糖脂可作为胚胎细胞分化标识物，被其它细胞表面所识别，这是细胞识别和分化主要基础。最近，还发觉其在蛋白分选中起作用。第57页

糖鞘脂类(glycosphingolipids)(1)脑苷类脂(cerebroside)糖分子与神经鞘脂类末端羟甲基，经过糖苷键相连接，这类糖脂呈电中性。如半乳糖神经酰胺,它是脑中主要类脂成份，也广泛分布于哺乳动物细胞膜系中:第58页(2)神经节苷脂（ganglioside)在这类化合物中，与神经鞘脂类相连部分含有1个或多个唾液酸残基(sialicacidresidues),也称为N－乙酸神经氨酸(N－acetylneuraminicacid，NANA).神经节甘脂属于酸性糖脂，带负电，主要存在于许多动物细胞，尤其是神经细胞外膜中。它是细胞表面负电荷主要起源。第59页NANA:sialicacid,Gal:galactose,Glc:glucose,GalNac:N-acetylgalactosamine.

Right:thestructureofsialicacid

第60页3)固醇（sterol）(1)动物固醇(zoosterol)

胆固醇(cholesterol)是最主要一个动物固醇。因为胆结石几乎完全是由胆固醇组成，胆固醇名称也由此而来。胆固醇是双亲性分子。其一端带有一个极性亲水羟基，另一端含疏水碳氢链。

胆固醇在哺乳类质膜中含量丰富。另外，高尔基体膜、溶酶体膜中含量也很丰富。而在内质网膜及线粒体膜中含量少。第61页(2)植物固醇（phytosterol）常见高等植物细胞膜中固醇是豆固醇（stigmasterol）和谷固醇（sitosterol），它们分别存在于大豆、麦芽中。植物固醇是植物细胞主要组分，不能为动物所吸收利用。它们通常在C－24上和（或）在C－22上有双键。第62页胆固醇确实切生理功效还不十分清楚!

已知与生物膜相行为，流动性，膜分选与运输。

膜中胆固醇含量与细胞老化(aging)有一定关联。

第63页膜不对称性第64页膜组成不对称性有些细胞是有极性，如上皮细胞。细胞膜横向不对称性，即内外两个片层组成不一样。细胞膜侧向分布不对称性，即二维平面内膜组分分布是不均一。不一样细胞器中脂类组成是不一样。第65页质膜可划分成不一样功效区

上皮细胞质膜可划分成形态不一样功效区域。上皮细胞（如肠和肾脏上皮细胞）质膜被紧密连接（tightjunction）分隔为顶生结构域(apicaldomain)和基底结构域(basolateraldomain)。第66页膜组成侧向分布不对称性

LipiddomainsDependingonwhetherthedomainsonbothsurfacescolocalize,fourdiscretebilayerthicknessescouldbepresentinthesemembranes.第67页Lateralsortingofmembraneproteins第68页膜脂内外分布不对称性脂类型内侧外侧鞘磷脂1783磷脂酰胆碱2674磷脂酰乙醇胺7723磷脂酰丝氨酸95<5糖脂<595第69页膜脂内外分布不对称性外层glycolipidsPhosphatidylcholine(PC)Cholesterol内层phosphatidylserine(PS)phosphatidyl-ethanolamine(PE)phosphatidylinositol(PI)因为脂分子不能自发地在单层与单层之间以适当速度翻转，这种不对称可能在内质网合成时已经开始了。脂双层不对称性有主要生物学功效!第70页不一样细胞器膜脂类组成不一样大鼠肝脏，PL:磷脂，C:胆固醇，G:糖脂，其它脂未标识。第71页不一样细胞器膜磷脂组成不一样大鼠肝脏：PC，PE，SM,PS，PI，CL第72页不一样细胞器膜脂组成特点质膜：PC，SM，glycolipids,Chol.线粒体内膜：几乎不含Chol.,富含CL核膜/ER/线粒体外膜：脂类组成类似Golgi膜：介于ER与质膜之间第73页老化过程膜脂改变第74页红细胞老化过程膜脂改变人红细胞有寿命大约为120天，兔约为20天，狗约为100天。人红细胞大约天天更新率为2×1011，细胞存活时间受许多原因影响。老化红细胞消亡有两条路径：一个是老化细胞本身破溶；另一个是被吞噬细胞含噬。不论是自溶或被含噬都与膜结构改变相关。成熟红细胞在血液中占绝大多数，它们无核、本身无修复能力，易被检测。第75页红细胞老化过程膜脂改变△密度梯度离心：老化红细胞密度比年轻者高.△老化细胞膜表面抗原改变.△老化细胞膜渗透脆性高.△C/P比值改变：0.78±0.09正常0.96±0.09老化△脂双层不对称性：老化过程，PC、PE，SM两侧分布无显著改变，而PS原来几乎全部在内侧，老化后有10％翻向外侧。老化细胞骨架蛋白改变与PS结合松弛，造成PS外翻，同时造成细胞形状改变！△表面电荷：sialicacid,PS.第76页Age-dependentchangesofsphingomyelinandphosphatidylcholineinhumanaorta.第77页Phospholipidandcholesterolcontentinratheartsasafunctionofage.第78页Alterationoflipidcompositionduringphysiologicalprocesses,suchasagingalterationoflipidcomposition

cholesterol/phospholipids:cholesterol

sphingomyelin/PC:sphingomyelin

saturated/unsaturated:saturated

第79页膜蛋白第80页膜蛋白1)膜外周蛋白2)经过一段疏水肽链插入脂双层中，从而抛锚在膜上3)膜整合蛋白(膜内在蛋白)4)膜外周结构域与特定糖脂或脂肪酸形成共价连接将蛋白抛锚在膜上第81页膜蛋白镶嵌方式

第82页第一类是膜外周蛋白(peripheralmembraneproteins,extrinsicmembraneproteins)这些蛋白主要经过静电作用与磷脂极性头部或其它膜蛋白相结合。适当加大溶液中离子强度，能够使这一类蛋白从膜上脱落下来(easilydetachedwithouttheuseofdetergent)。如细胞色素Ｃ和ATP合成酶F1亚基，它们没有疏水片断使之锚定于脂双层。一些胞外基质与细胞膜外表面结合，以及一些骨架蛋白与细胞膜胞质面结合都能够属于第一类膜蛋白。第83页

Someproteinsexhibitbothasoluteandamembrane-boundform.

如；谷氨酸脱氢酶(glutamatedehydrogenase)属于mitochodrialsolublematrixenzymes

一个,在生理条件下结合于线粒体内膜cardiolipin，活性被抑制。在离子浓度提升时，如NH4+浓度升高，该蛋白从膜上脱下而成为toactivateglutamateformation.第84页ThecurrentsewingmachinemodelSecAbindsfunctionallyandwithhighaffinityatsitesofSecYEGDFplusacidicphospholipid(Stage1).ThisbindingoftheSecB-preproteincomplexactivatesSecA(Stage2).ATPbinding(Stage3)drivestheinsertionofa30-kDadomainofSecAinto,andpartiallyacross,themembrane(Stage4).ThisSecAinsertionisaccompaniedbytheinsertionofa“loop”ofabout25aminoacylresiduesofthepreproteinacrossthemembrane.HydrolysisofasecondATParenecessaryforSecAdeinsertion(Stage5).WhenSecAisinthedeinsertedstate,itcanexchangefreelywithcytosolicSecA.SecAcanrebindtoSecYEGDF(Stage1`),associatewiththetranslocationintermediate(Stage2`),andbindATP(Stage3`)andinsert(Stage4`).

(J.Biol.Chem,1996,271,29514-29516)第85页第二类膜蛋白是经过一段疏水肽链插入脂双层中，从而抛锚在膜上。

当前还未得到确凿证据证实这一类蛋白疏水片断插入膜外单层中。但试验表明，影响膜功效一些毒素（如蜂毒素）可能部分插入膜外表面。第86页Thepossiblebindingmodelsofmelittinonthemembranes第87页

Bouma等人依据ApoH晶体结构提出了ApoH膜结合模型。Bouma等人发觉ApoH第五结构域有一块面积约为平方埃正电区。这一区域含有12个Lys,1Arg和1His（图B）。这个正电荷区域与负电磷脂负电荷相互作用，而Ser311-Ser-Leu-Ala-Phe-Trp-Lys317则插入膜中，Trp316就位于ApoH与膜结合界面处。载脂蛋白H膜结合模型第88页(A) (B)ApoH在膜表面有两种状态模型图(Wangetal.Biophysical.J.)第89页第三类和第四类膜蛋白都是膜整合蛋白(膜内在蛋白)，transmembraneprotein,integralmembraneprotein.

膜整合蛋白含有较大极性氨基酸序列位于胞外或胞浆侧，分别与膜脂极性头部及细胞内外环境发生相互作用。这些胞外和胞浆结构域经过一条或几条跨过膜脂双分子层疏水肽段（通常20－30氨基酸残基）相连接。其中含有一条跨膜序列属于第三类膜蛋白，含有多条跨膜序列属于第四类膜蛋白。第90页

红细胞膜上血型糖蛋白以及很多膜上受体都只有一条跨膜序列，属于第三类膜蛋白。

第91页-domain-domainStructureofinsulinreceptoraccordingtoSuietal.(Biochemistry1988).Thedistributionofdomainsof-helical,-sheet,andrandom-coilstructureaspredictedbytheprobabilisticmethod.extracellular:913a.a.Inbilayer:23a.a.Cytoplasm:423a.a.第92页一些通道蛋白或离子泵则属于第四类膜蛋白。这类蛋白中，普通含有几段疏水片段，能够屡次跨膜。如红细胞膜上带3蛋白(Band3)就是经过七条跨膜片段而形成阴离子通道蛋白。细菌视紫红质(Bacteriorhodopsin,bR)是嗜盐细菌紫膜上光驱动质子泵，它也有七段跨膜区,膜内跨膜序列均展现

螺旋结构。因为跨膜蛋白在膜中有确定取向，它们展现出一个功效不对称性。

这些蛋白只有用适当去污剂才能从膜上溶解下来。第93页嗜盐菌(Halobacteriumhalobiumlivinginsaltwaterpoolswheretheyexposedtoalargeamountofsunlight)质膜上存在膜片(patch),称之为紫膜(purplemembrane)。紫膜是一个光能转换膜,只含有一个蛋白：视紫红质(bacteriorhodopsinBR),248a.a.,MW26,000BR占紫膜总量75％。BR利用光能驱使质子跨膜转移形成主要电化学梯度，这种电化学梯度存放能量用于合成ATP。第94页ThestructureofoneBRmoleculeanditsrelationshiptothelipidbilayer.

all-trans-retinal*

11-cis-retinal第95页什么作用使七段

螺旋在膜中稳定缔合连接多肽对bR有稳定作用？No!蛋白水解酶裂解试验表明，连接多肽裂解并未改变蛋白二维晶体衍射图样。极性相互作用可能对bR稳定性有贡献?Possible!中子衍射试验表明，各螺旋段极性基团指向分子内部，极性基团在非极性中相互作用可能对结构起稳定作用。偶极作用可使取向反平行两段螺旋有相互吸引趋势。脂相堆积效应?Possible!几何不匹配诱导相分离第96页Howfreeze-fractureelectronmicroscopyprovidesima