脂含生物膜内容.PPT

* 三种类型的膜蛋白：内在膜蛋白、外周膜蛋白和锚脂蛋白。 由于内在膜蛋白是嵌入在膜的脂双层中，所以这类蛋白的分离需要破坏蛋白和膜脂之间的疏水相互作用。 通常都是使用一些去污剂破坏疏水相互作用。因为去污剂在溶解膜的过程中可以取代大多数膜脂，形成可溶性的微团。 许多内在膜蛋白与它周围的脂的结合是非常紧密的，可以利用可溶性蛋白纯化使用过的技术（如凝胶过滤、离子交换等）将去污剂溶解的膜萃取物中的膜蛋白分离出来，纯化的内在膜蛋白一般都保存在去污剂中，一旦除去去污剂，将导致不可逆的蛋白凝聚和沉淀。 7.11 存在着三种类型的膜蛋白 外周膜蛋白与内在膜蛋白不同，它们与膜的作用弱得多，通常都是通过离子键和氢键与膜脂的极性头部或与内在膜蛋白结合的。 由于外周膜蛋白既没有共价连接在脂双层上，也没有嵌入在脂基质中，所以不需要切断共价键或破坏膜，只要改变离子强度或pH，就可很容易地将外周膜蛋白从膜上分离出来。 一般具有跨膜多肽区的内在膜蛋白称为穿膜蛋白，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。 单次跨膜蛋白通过唯一一个跨膜的肽段被锚定在脂双层上，这类蛋白大约占总膜蛋白的 5～10％，受体蛋白一般都属于这类蛋白。 7.12 穿膜蛋白含有横跨脂双层的疏水区 细菌视紫红质蛋白是一个典型的多次跨膜蛋白，该蛋白的三维结构已经通过电子显微镜确定了。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。 将小鼠细胞和人的细胞融合形成一个异核体（杂化细胞）。在融合之前利用可以特异结合在人细胞质膜中某个蛋白的红色荧光标记的抗体标记人细胞，而用可以特异结合在小鼠细胞质膜中某个蛋白的绿色荧光标记的抗体标记小鼠细胞。 这样一来可以通过免疫荧光显微镜观察两种标记的细胞融合后，细胞膜上内在膜蛋白的变化。大约在融合后40分钟，就观察到细胞表面抗原相互混合的情形。这一实验表明，至少某些内在膜蛋白可以在生物膜内自由扩散。 7.13 某些膜蛋白可以快速地在脂双层中扩散 人工诱导细胞融合 膜蛋白 侧向扩散 人细胞 鼠细胞 7.14 脂双层和细胞膜是有选择性的通透壁垒 疏水化合物扩散快，例如吲哚在不到一秒钟内就可跨过脂双层。而极性的和带电荷的分子跨过脂双层要慢得多，例如钠离子则需要数天到数周。 水分子是个例外，单个水分子扩散过膜非常快，只需千分之一秒就可达到平衡。 许多生物学上重要的分子通过简单的扩散就可进入和离开细胞，其中包括非极性的气体（例如O2和CO2）和疏水性的分子（例如类固醇激素、脂溶性维生素和某些药物等）。 葡萄糖 色氨酸 吲哚 甘油 尿素 通透性 转运蛋白通常都是对某些分子或结构上类似的分子的基团特异的。最简单的一类转运蛋白执行单向转运（图a），即它们只携带单一一种类型的溶质跨膜转运。而许多转运蛋白可进行两种溶质的同一方向的同向转运（图b）或协同转运（图c）。 单向转运 同向转运 协同转运 7.15 跨膜转运系统对细胞是非常必要的 许多转运蛋白的作用象个门，它们可呈现出面向外的或面向内的构象。当处于面向外构象的蛋白质结合一个特异的分子或离子后，经过构象转换变成面向内的构象，被转运的分子就在膜的内表面释放，然后转运蛋白又重新转换为面向外构象。转运蛋白构象的改变往往是被结合的转运物质击发的，就象某个酶对其底物的诱导契合。而在主动转运中，构象的改变是被ATP的水解或其它能源驱动的。 通道蛋白和孔蛋白是带有中央亲水通道的跨膜蛋白。一般来说术语“孔” 常用于细菌，而“通道” 常用于动物。大小、电荷和几何形状都合适的溶质都可顺着浓度梯度经通道快速地扩散。 7.15.1通道蛋白和孔蛋白使溶质扩散过膜 被动转运不需要能量驱动，被动转运也称为易化扩散。转运蛋白的作用是加快反应的平衡，如果没有转运蛋白，单靠扩散达到平衡非常慢。 红细胞主要依赖于葡萄糖作为能源。D-葡萄糖从血液通过被动转运经葡萄糖转运蛋白沿着葡萄糖浓度梯度降低方向进入红细胞内。葡萄糖转运蛋白是个膜糖蛋白，属于一个大的转运蛋白家族，具有12个跨膜片段。葡萄糖首先与转运蛋白的面向外构象结合，然后当转运蛋白构象改变时，葡萄糖跨过脂双层。在面向细胞质一侧，葡萄糖脱离转运蛋白，进入细胞质，而转运蛋白又改变为起始的构象。 7.15.2 被动转运是自发进行的 被动转运蛋白的另一个例子是人红细胞膜的阴离子交换蛋白。阴离子交换蛋白是一个对向转运蛋白，它执行二氧化碳和氯离子一对一的电中性交换。 在二氧化碳和氯离子交换的两种情况下，离子都