第五章生物膜的結(jié)構(gòu)與功能

第五章生物膜的結(jié)構(gòu)與功能

目的與要求：通過本章學(xué)習(xí)，要求掌握生物膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和功能。生物膜在生命活動(dòng)中的功能是多方面的，其主要功能是：物質(zhì)運(yùn)輸功能，能量轉(zhuǎn)換功能和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)功能。返回本文檔共36頁；當(dāng)前第1頁；編輯于星期三\12點(diǎn)37分生物膜的結(jié)構(gòu)與功能第一節(jié)生物膜的組成和性質(zhì)第二節(jié)生物膜的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)第三節(jié)生物膜的功能本文檔共36頁；當(dāng)前第2頁；編輯于星期三\12點(diǎn)37分第一節(jié)生物膜的組成和性質(zhì)一、膜脂

種類：磷脂、膽固醇、糖脂

特點(diǎn)：多態(tài)性（polymorphism）二、膜蛋白外周蛋白、內(nèi)在蛋白三、糖類—細(xì)胞表面天線本文檔共36頁；當(dāng)前第3頁；編輯于星期三\12點(diǎn)37分第二節(jié)生物膜的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)一、生物膜中分子間的作用力

靜電力、疏水作用、范德華引力二、生物膜結(jié)構(gòu)的主要特征

膜組分的不對(duì)稱分布、膜脂和膜蛋白的流動(dòng)性三、生物膜分子結(jié)構(gòu)模型“流體鑲嵌”模型本文檔共36頁；當(dāng)前第4頁；編輯于星期三\12點(diǎn)37分第三節(jié)生物膜的功能一、生物膜與物質(zhì)運(yùn)送二、生物膜與能量轉(zhuǎn)換三、生物膜與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)本文檔共36頁；當(dāng)前第5頁；編輯于星期三\12點(diǎn)37分-X甘油磷脂結(jié)構(gòu)磷脂酰甘油(Phosphatidylglycerol)X=磷脂酰乙醇胺(Phosphatidylethanolamine)X=磷脂酰膽堿(Phosphatidylchiine)X=磷脂酰肌醇(Phosphatidylinositol)X=雙磷脂酰甘油(Diphosphatidylglycerol)磷脂酰絲氨酸(Phosphatidylserine)X=X=本文檔共36頁；當(dāng)前第6頁；編輯于星期三\12點(diǎn)37分神經(jīng)酰胺(Ceramide)脂肪酸部分鞘氨醇、神經(jīng)磷脂和鞘磷脂結(jié)構(gòu)鞘氨醇(Sphingosine)鞘磷脂(Sphingomyelin)磷酸膽堿神經(jīng)酰胺部分本文檔共36頁；當(dāng)前第7頁；編輯于星期三\12點(diǎn)37分膽固醇結(jié)構(gòu)膽固醇(Cholesterol)本文檔共36頁；當(dāng)前第8頁；編輯于星期三\12點(diǎn)37分神經(jīng)節(jié)苷脂的結(jié)構(gòu)D-半乳糖GM1GM2GM3N-乙酰-D-半乳糖D-半乳糖D-葡萄糖N-乙酰神經(jīng)氨酸硬脂酸鞘氨醇本文檔共36頁；當(dāng)前第9頁；編輯于星期三\12點(diǎn)37分磷脂分子在水溶液中存在的幾種結(jié)構(gòu)形式雙層微囊水空氣微團(tuán)單體單層本文檔共36頁；當(dāng)前第10頁；編輯于星期三\12點(diǎn)37分磷脂類的雙層結(jié)構(gòu)和六角形相H1、H2雙層結(jié)構(gòu)（Bilyer）六角形相(Hexagonal)H2H1六角形相(Hexagonal)本文檔共36頁；當(dāng)前第11頁；編輯于星期三\12點(diǎn)37分生物膜膜周邊蛋白、膜內(nèi)在蛋白示意圖a.b.c.—膜周邊蛋白，d.e.—膜內(nèi)在蛋白本文檔共36頁；當(dāng)前第12頁；編輯于星期三\12點(diǎn)37分膜蛋白與膜脂雙脂層結(jié)合的主要形式血影蛋白(Sectrin)膜脂雙層膜脂雙層本文檔共36頁；當(dāng)前第13頁；編輯于星期三\12點(diǎn)37分紅細(xì)胞膜血型蛋白跨膜部分氨基酸序列

本文檔共36頁；當(dāng)前第14頁；編輯于星期三\12點(diǎn)37分紅細(xì)胞膜骨架各組分與質(zhì)膜連接示意圖肌動(dòng)蛋白(Actin)蛋白質(zhì)4.1(Protein4.1)血影蛋白(Sectrin)帶3蛋白(Band3)糖蛋白(Ankyrin)血型蛋白(Glycophorin)糖鏈本文檔共36頁；當(dāng)前第15頁；編輯于星期三\12點(diǎn)37分低聚寡糖鏈跨膜糖蛋白脂雙層糖被糖殘基唾液酸糖脂細(xì)胞外殼（糖萼）示意圖膜脂（磷脂、糖脂、膽固醇）本文檔共36頁；當(dāng)前第16頁；編輯于星期三\12點(diǎn)37分

Singer&Nicolson流體鑲嵌模型

本文檔共36頁；當(dāng)前第17頁；編輯于星期三\12點(diǎn)37分人紅細(xì)胞膜主要磷脂在膜內(nèi)、外兩層的分布占總量的百分比50255025外層內(nèi)層膜脂總量鞘磷脂磷脂酰膽堿磷脂酰絲氨酸磷脂酰乙醇胺本文檔共36頁；當(dāng)前第18頁；編輯于星期三\12點(diǎn)37分膜脂的相變變相溫度（Tc）凝膠態(tài)液晶態(tài)T<TcT>Tc本文檔共36頁；當(dāng)前第19頁；編輯于星期三\12點(diǎn)37分磷脂分子運(yùn)動(dòng)的幾種方式

側(cè)向移動(dòng)全反式、偏轉(zhuǎn)構(gòu)型旋轉(zhuǎn)異構(gòu)化運(yùn)動(dòng)翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)擺動(dòng)、扭動(dòng)本文檔共36頁；當(dāng)前第20頁；編輯于星期三\12點(diǎn)37分發(fā)紅光鹼性蕊香紅標(biāo)記的人細(xì)胞膜蛋白抗體發(fā)綠光熒光素標(biāo)記的小鼠細(xì)胞膜蛋白抗體通過細(xì)胞膜融合證明膜蛋白運(yùn)動(dòng)示意圖

本文檔共36頁；當(dāng)前第21頁；編輯于星期三\12點(diǎn)37分Na+-K+-ATPase的體外重建Na+-K+-ATPase去污劑微囊脂-去污劑微囊增溶的膜蛋白去污劑微囊外加的磷脂透析純化的膜蛋白Na+-K+-ATPase在脂質(zhì)體上重建純化本文檔共36頁；當(dāng)前第22頁；編輯于星期三\12點(diǎn)37分生物膜與物質(zhì)跨膜運(yùn)輸

1、被動(dòng)運(yùn)輸與主動(dòng)運(yùn)輸2、小分子物質(zhì)的運(yùn)送3、生物大分子的跨膜運(yùn)送4、跨膜運(yùn)送的分子機(jī)制本文檔共36頁；當(dāng)前第23頁；編輯于星期三\12點(diǎn)37分2．小分子物質(zhì)的運(yùn)送（1）陽離子運(yùn)送（例：Na+.K+-ATPase）

K.whittam及其同事的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)

Na+.K+-ATPase的結(jié)構(gòu)和作用的機(jī)理（2）糖和氨基酸的運(yùn)送

協(xié)同運(yùn)送（co-transport）

基團(tuán)運(yùn)送（grouptransport)本文檔共36頁；當(dāng)前第24頁；編輯于星期三\12點(diǎn)37分3、生物大分子的跨膜運(yùn)送

（1）胞吐和內(nèi)吞作用（2）新生蛋白質(zhì)的跨膜定向運(yùn)送

蛋白質(zhì)通過信號(hào)肽引導(dǎo)到目的地

信號(hào)肽(signalsequence)

信號(hào)肽假說(signalhypothesis)

線粒體及葉綠體蛋白質(zhì)的翻譯后跨膜運(yùn)送

線粒體蛋白質(zhì)的跨膜運(yùn)送圖例本文檔共36頁；當(dāng)前第25頁；編輯于星期三\12點(diǎn)37分4、跨膜運(yùn)送的分子機(jī)制

1、移動(dòng)性載體模型2、孔道或通道模型3、構(gòu)象變化假說移動(dòng)性載體模型孔道或通道模型構(gòu)象變化假說本文檔共36頁；當(dāng)前第26頁；編輯于星期三\12點(diǎn)37分兩種類型門控離子通道本文檔共36頁；當(dāng)前第27頁；編輯于星期三\12點(diǎn)37分被動(dòng)運(yùn)輸和主動(dòng)運(yùn)輸示意圖（G<0）（

G>0）本文檔共36頁；當(dāng)前第28頁；編輯于星期三\12點(diǎn)37分被動(dòng)運(yùn)送（Passivetransport）

物質(zhì)從高濃度一側(cè)通過膜運(yùn)送到低濃度一側(cè)，即順濃度梯度的方向跨膜運(yùn)送的過程稱被動(dòng)運(yùn)輸。在該過程中△G<0。

主動(dòng)運(yùn)送（Actictransport）

凡物質(zhì)逆濃度梯度的運(yùn)送稱主動(dòng)運(yùn)送，這一過程進(jìn)行需供給能量?！鱃=2.3RTlog(C2/C1)+ZF△V>0主動(dòng)運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)：

專一性；飽和性；方向性；可被選擇性抑制；需提供能量本文檔共36頁；當(dāng)前第29頁；編輯于星期三\12點(diǎn)37分K.Whittam的實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：

制備紅細(xì)胞血影（ghost），觀察ATP水解情況和膜內(nèi)外K+，Na+濃度的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

a．紅細(xì)胞內(nèi)ATP水解的同時(shí)，K+、Na+都按預(yù)定方向跨越細(xì)胞膜（2K+進(jìn)，3Na+出）；b．如果膜內(nèi)外僅有K+或Na+，則ATP水解極少；c．紅細(xì)胞血影只能利用膜內(nèi)ATP，而不能利用膜外ATP；d．K+可被其它正一價(jià)離子（如NH4+）取代，而Na+則不能被取代。本文檔共36頁；當(dāng)前第30頁；編輯于星期三\12點(diǎn)37分Na+.K+-ATPase的亞基結(jié)構(gòu)及其在膜上定位本文檔共36頁；當(dāng)前第31頁；編輯于星期三\12點(diǎn)37分Na+-K+-ATPase的作用模型ATPADP細(xì)胞外細(xì)胞質(zhì)125436本文檔共36頁；當(dāng)前第32頁；編輯于星期三\12點(diǎn)37分脂雙層細(xì)胞外細(xì)胞內(nèi)葡萄糖的協(xié)同運(yùn)送系統(tǒng)本文檔共36頁；當(dāng)前第33頁；編輯于星期三\12點(diǎn)37分細(xì)胞