第四章_生物膜的组成与结构.ppt

第四章 生物膜的组成与结构 biological membrane 细胞的外周膜和内膜系统称为“生物膜” 内膜系统：亚细胞结构和细胞器。例如，线粒体、细胞核、内质网、溶酶体和叶绿体等 细胞或细胞器经常与外界进行物质交换以维持正常的功能。 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。 在各种物质跨膜转运过程中，细胞膜起着重要的调控作用。 （1）被动运输（passive transport） 即顺浓度梯度的方向跨膜运送的过程。 （2）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。 一、生物膜的功能 1.物质运输（转运） 2.能量转换作用（线粒体内膜和叶绿体类囊膜） 内膜系统上含有酶，是进行氧化磷酸化和光合磷酸化的主要场所 3.信息传递作用。 细胞膜上有各种受体，能特异的结合激素等信号分子，一旦与激素结合，就可将信号跨膜传向细胞内的酶系，产生特定的生理效应 第一信使、第二信使 4. 细胞识别 细胞有识别异己的能力，识别作用是发生在细胞表 面的现象。本质是细胞通过细胞膜上特定的膜受体与 膜抗原或外来的信号物质特异结合。特定的膜受体和 膜抗原都是糖蛋白或糖脂。 5. 神经传导：离子转运与神经冲动的传导； 6、代谢调控：激素与神经在细胞代谢中所起的作用 都与细胞膜有密切关系。 机体内的体液调节与神经调节都是以某种化学信号作用与效应细胞的细胞膜上特殊受体来调节细胞的生理活动。 二、生物膜的组成 主要由脂质（主要是磷脂和胆固醇）、 蛋白质（包括酶）和多糖类，还有水和金属离子等组成。 生物膜的组成，因膜的种类不同而有很大的差别。 （1）脂质Lipid 脂质是构成生物膜最基本的结构物质，包括磷脂、胆固醇和糖脂等，其中以磷脂为主要成分。 ? 磷脂（Glycerophos pholipids）是构成生物膜的基质，为生物膜主要成分。包括甘油磷脂和鞘磷脂，在生物膜中呈双分子排列，构成脂双层。 甘油磷脂(主要) -X 磷脂酰甘油(Phosphatidylglycerol ) X= ? 胆固醇Sterols 胆固醇的两性特点，对生物膜中脂质的物理状态，流动性，渗透性有一定调节作用，是脊椎动物膜流动性的关键调节剂。 胆固醇(Cholesterol ) 亲水 疏水 ? 糖脂Glycosphingolipids 糖脂主要分布在细胞膜外侧的单分子层中。 动物细胞膜所含的糖脂大都是鞘氨醇的衍生物，主要是脑苷脂。半乳糖脑苷脂结构为： 半乳糖 细菌和植物细胞质膜的糖脂几乎都是甘油的衍生物，非极性部分以亚麻酸的含量较为丰富，极性部分则是糖残基。 （2）神经节苷脂（gangliosides） 神经节苷脂是最复杂的糖鞘脂，分子中含有的N-乙酰神经氨酸的寡糖链连接在神经酰胺上。 分子中带有数目不等糖残基的神经酰胺。 神经节苷脂的结构 D-半乳糖 GM1 GM2 GM3 N-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 神经酰胺 （2）膜蛋白membrane protein 生物膜中含有多种不同的蛋白质，通常称为膜蛋白。 根据它们在膜上的定位情况，可以分为外周蛋白和内在蛋白。 膜蛋白具有重要的生物功能，是生物膜实施功能的基本场所。 外周蛋白peripheral protein 这类蛋白约占膜蛋白的20－30%，分布于双层脂膜的外表层，主要通过静电引力或范德华力与膜结合。 外周蛋白与膜的结合比较疏松，容易从膜上分离出来。 外周蛋白能溶解于水。 内在蛋白integral protein 内在蛋白约占膜蛋白的70-80%，蛋白的部分或全部嵌在双层脂膜的疏水层中。 这类蛋白的特征是不溶于水，主要靠疏水键与膜脂相结合，而且不容易从膜中分离出来。 内在蛋白与双层脂膜疏水区接触部分，由于没有水分子的影响，多肽链内形成氢键趋向大大增加，因此，它们主要以?-螺旋和?-折叠形式存在，其中又以?-螺旋更普遍。 膜内在蛋白质与膜结合的主要形式： 1、以单一α螺旋跨膜 2、以多段α螺旋跨膜 3、以蛋白质分子末端片段插膜 4、通过共价键结合的脂插膜 穿膜蛋白(Monotopic蛋白)（第9周） 一般具有跨膜的多肽区的内在膜蛋白称之穿膜蛋白，这是参与跨膜转运和信号传递的蛋白质所必须具备的特征。受体蛋白一般都属于这类蛋白。 细菌视紫红质蛋白(Polytopic膜蛋白) 有7个跨膜的?-螺旋片段，每个片段大约含有25个氨基酸残基. （3）糖类carbohydrate 生物膜中含有一定的寡糖类物质。它们大多与膜蛋白结合，少数与膜脂结合。 糖类在膜上的