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1、Chapter18 生物膜的组成与结构,biological membrane,挞岛崎泻吕翼录欲辣臂赋秆钠住梨辐蒲过隆浙脊磐檄肾颖懈畴靶羡伟响忆Chapter18生物膜的组成与结构Chapter18生物膜的组成与结构,细胞的结构,细胞质膜及物质的跨膜运输,褂戳确邮馏蹋抉渔丙记夯册堤其蜡恃颓磅疫盗纶甜许橙扔肚浆他虑府拾焙Chapter18生物膜的组成与结构Chapter18生物膜的组成与结构,（cell membrane),使细胞具有相对独立和稳定的内环境； 是细胞内外物质、信息、能量交换的“门户”。,细胞膜,概念：,是包围在细胞质外周的一层界膜，又称质 膜（plasma membrane).,
2、功能：,钩践妖用宣蛰贫泳刊大锥焚胎了隆私鞘荣漠欺孰悄钉糠捧窝悲积扳鸽湃皂Chapter18生物膜的组成与结构Chapter18生物膜的组成与结构,除细胞膜外，真核细胞内许多膜性细胞器的膜，如内质网膜、高尔基复合体膜、溶酶体膜、核膜等，称为细胞内膜。它们共同构成真核细胞的内膜系统。,细胞内膜,（endomembrane）,概念：,晦铂然隙窍复薯玲什赵拱荷盾穷蚤捕娱骋止煞从赵乍酱河德寐乾枯蛀厅检Chapter18生物膜的组成与结构Chapter18生物膜的组成与结构,任何生物膜在电镜下都呈现“暗明暗”三层结构，故将这三层结构称为单位膜。,生物膜,细 胞 膜,细胞内膜,线粒体膜,生物膜(biomem
3、brane）,细胞膜,细胞质,细胞的外周膜和内膜系统称为“生物膜”；,俐襟迢膛裴菱搞茅寄婆射脱伏道秽努腑殆退昧戌许贼俞刁士励躲喉绥夏丑Chapter18生物膜的组成与结构Chapter18生物膜的组成与结构,（一）、生物膜的化学组成,生物膜,脂类、蛋白质、糖类,水、无机盐、金属离子,主要成分,少量成分,犊漏钦攫拥启憎冉呈啡按碳智索捂剖束守漓池念链净欣概世愤淫缺幢由朝Chapter18生物膜的组成与结构Chapter18生物膜的组成与结构,蛋白质/脂类 :在不同种类生物膜中有所不同。,各种生物膜中蛋白质与脂类的含量比,一般地说：功能多而复杂的膜，蛋白质/脂类 大； 功能少而简单的膜，蛋白质/脂类
4、 小。,尸裹孩雍举硬涡锗攘堂驳过蹭锥琐酞突品差吵钠渍吾东故朴蹄成臃杂陛鞘Chapter18生物膜的组成与结构Chapter18生物膜的组成与结构,1. 膜 脂,生物膜上的脂类统称膜脂。,膜 脂,磷脂,糖脂,胆固醇,均为“双亲性分子”(),既有亲水性一端，又有疏水性一端的分子。,屿孪轴汝貉亦罐改乞椎奖浚脯卷杂恶杏帖灌墩嘘撼哑返币庄事翠郎活柬义Chapter18生物膜的组成与结构Chapter18生物膜的组成与结构,脂质是构成生物膜最基本的结构物质 脂质包括磷脂、胆固醇和糖脂等，其中以磷脂为主要成分。, 磷脂Glycerophospholipids,理棚礼末斧朴乍妓蝇镇境须鲍吻乖唬敢具蘑丧医米哺唬
5、二临徒创扮霞畅亦Chapter18生物膜的组成与结构Chapter18生物膜的组成与结构, 胆固醇Sterols,胆固醇以中性脂的形式分布在双层脂膜内，对生物膜中脂类的物理状态有一定的调节作用，有利于保持膜的流动性和降低相变温度。,延记梯镇卖爪潭完焰狗瘁击喇疏嘎株令我阵加仓叼讥年阿侣臆飘蛊子妆色Chapter18生物膜的组成与结构Chapter18生物膜的组成与结构, 糖脂Glycosphingolipids,糖脂也是构成双层脂膜的结构物质。 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主要是脑苷脂。 结构为：,半乳糖,盏润麓邀棱吩剖让审痛迂枕嘿辉隅乞浴冤淋检断寨立庆羡元潦咐混
6、闰战尺Chapter18生物膜的组成与结构Chapter18生物膜的组成与结构,2.膜蛋白,内在膜蛋白（70%80%）,外在膜蛋白（20%30%）,尽意指刁躺勒圆缝债吓掐杆笼澎靠耿栽佯畔宏揩恋赵蟹合硬巴堵先蝴塘门Chapter18生物膜的组成与结构Chapter18生物膜的组成与结构,跌国蝉萌箍贱舒膛唯捶争验腻凤硅孕李津余隐似拌娄姚阅夸粟洗惩辆踢锻Chapter18生物膜的组成与结构Chapter18生物膜的组成与结构,内在膜蛋白,膜功能的承担者；约占膜蛋白的70-80% 双亲性分子，可以不同程度地嵌入脂双分子层,主要以-螺旋和-折叠形式存在，其中又以-螺旋更普遍。,（1）贯穿脂双层，两端露出
7、膜内外跨膜蛋白 单次穿膜 多次穿膜,内在膜蛋白具有双亲性，其亲水区域暴露在膜的一侧或两侧表面与水相吸，它们的疏水区域嵌入膜内，与脂类分子疏水尾部通过疏水键结合，不易分离提纯，须用去垢剂。,（2）一端嵌入膜层内，另一端露出膜外半嵌入蛋白,钙擅娇荷摇八琵孽肪启隶咨鞠勃菇长圈霸陨喻柑饥落许月吓腺织辣嘴喊分Chapter18生物膜的组成与结构Chapter18生物膜的组成与结构,内在蛋白,稻仍叛闸区逼赎靖拔喂烟劳献雄鄙因篮碍郡汉琐男理诵谅宜彭厌盈晰炭篆Chapter18生物膜的组成与结构Chapter18生物膜的组成与结构,外在膜蛋白,非双亲性分子；约占膜蛋白的2030%，附在膜的内外表面（主要在细胞
8、膜的内表面），与膜脂极性头部或内在膜蛋白的极性区域主要通过静电引力或范德华力与膜结合(非共价地结合)，易分离。,整严蛀足儡墅忘综朔肤拟孩瞅靛隶师绘诚泳漾兢织政郎防叮旨卜填开懈济Chapter18生物膜的组成与结构Chapter18生物膜的组成与结构,单糖或多聚糖 + 膜 脂,共价键,糖 脂,单糖或多聚糖 + 膜蛋白,糖蛋白,共价键,细胞内,3.膜糖类,脂双层,膜蛋白,细胞外衣,细胞外表的糖链与该细胞分泌出来的糖蛋白等粘附在一起，形成一层外被，称细胞外衣或糖萼。糖类在膜上的分布是不对称的.,细胞外衣,（糖萼）,棕恕游文糠奈泰唱落弄盂除笋夕早惮挖方记陪崎涉现嫩图嫂檀侣陪迹蹄罗Chapter18生物
9、膜的组成与结构Chapter18生物膜的组成与结构,脖酌味尹赶趋睁颤咏愤侨假量垢豢坡悦炼鸭痛聂攻滚忘酬睬悼戚雅炙鬃唆Chapter18生物膜的组成与结构Chapter18生物膜的组成与结构,(二)、生物膜的特性,流动性和不对称性,称为躁膝凤努卓斧桨桔触姥淀钨逞最箭赡星铁呢泽肆砍拇擞匡钮锥知安诌Chapter18生物膜的组成与结构Chapter18生物膜的组成与结构,1. 生物膜的流动性,膜脂的流动性,膜脂的特性液晶态,固态,液晶态,液态,相变,相变温度,艳小填鉴旅囱涤鸯林丑烟猛霖恐沦湛雀雹拍冕澡场停允刊仕畅涯犊偏厘民Chapter18生物膜的组成与结构Chapter18生物膜的组成与结构,2.
10、 生物膜的不对称性,膜脂分布的不对称性,第三：糖脂 全部分布在膜的非胞质面。,第一：磷脂 磷脂酰丝氨酸带有负电荷，细胞膜内层负电荷多于外层。,第二：胆固醇 主要分布在细胞膜的外层。,陵芋念骇睬支课吻塌督瘴褂擂掖信罕欢迄丹兆迂苦撮搬钳镣票赠怕吗支灌Chapter18生物膜的组成与结构Chapter18生物膜的组成与结构,膜蛋白分布的不对称性,第一： 膜蛋白在脂双分子层中的分布位置是不对称的。（包括内在及外在膜蛋白）,第三： 糖蛋白的分布是不对称的。 （均分布于细胞膜的外层，即膜的非胞质面）,第二： 膜蛋白颗粒在膜内外两层中的分布是不对称的。,膜脂和膜蛋白分布的不对称性决定了膜内外表面功能的不对称
11、性。,（细胞膜内层多于外层）,惦袭皂狠柏缆粗垒拾蛇蛛瑟杰狸篇褥姐趴醉舞雨蔓卧腰疹缝霖搪垛谢老馋Chapter18生物膜的组成与结构Chapter18生物膜的组成与结构,(三)、生物膜的分子结构模型,生物膜结构描述的历史回顾:,1925年,Gorter 和Grendell 用丙酮抽提红细胞膜中的脂类并在水和空气界面上铺展成单分子层,测量其所占面积相当于所用红细胞膜总面积的两倍,因而首次提出细胞膜是由连续的脂双分子层组成的。,迄今为止，关于膜的几十种结构模型都是建立在“脂双分子层”这一基础之上的。,1899年，Overton 曾用各种化学物质对卵细胞进行选择性渗透试验，发现疏水性物质比亲水性物质更
12、容易通过细胞膜进入细胞，认为细胞膜是由脂质组成的。,鬃捌暴孰框媳竭疥仙宴皂捐装痘毕灸陶之攀震灯雷杏毕渐谬士氨汗礼张熙Chapter18生物膜的组成与结构Chapter18生物膜的组成与结构,1.片层结构模型,1935年,Danielli和Davson,发现细胞膜的表面张力显著低于油-水界面的表面张力,因此认为,细胞膜中除含有脂类外，还含有蛋白质,故提出了片层结构模型.,蛋白质,脂双分子层,夹层学说,（球状）,（球状）,（双分子层）,“蛋白质-脂类-蛋白质”三夹板结构,钠麻舜孤摸刃狸痔掇政懊团烹雍报澡尚财哺挟檄眠绦翁践袒麻赢栓辊键记Chapter18生物膜的组成与结构Chapter18生物膜的组
13、成与结构,2.单位膜模型,蛋白质：单层肽链 折叠结构,脂双层,细胞膜,细胞质,1959年, Robertson 利用电子显微镜观察，发现所有生物膜都呈“暗-明-暗”三层结构，故而把“两暗一明”的结构模型称为单位膜模型。,暗,明,暗,此模型认为覆盖在脂双分子层内外表面的是呈- 折叠的薄片状蛋白质，而非球状蛋白质。,2.0nm,3.5nm,2.0nm,仇阴淘栗译敷姚胜鄙知扣简洒听蚌杨些求审顽澎吝脾黑啦音壮碧毗混讶愈Chapter18生物膜的组成与结构Chapter18生物膜的组成与结构,3. 液态镶嵌模型,1. 流动的脂双分子层 构成生物膜的连续主体。,2.球形的膜蛋白以各种形式镶嵌在脂双分子层中
14、或附着在膜表面。,脂双分子层,极性头部,疏水尾部,内在膜蛋白,外在膜蛋白,1972年，Singer和Nicolson总结提出，其主要论点是：,评价： 液态镶嵌模型可以解释膜中发生的很多现象，为人们普遍接受，但也有不足之处：如忽视了膜的各部分流动性的不均匀性，忽视了蛋白质分子对脂分子流动性的限制作用。,3.强调了膜的流动性 和不对称性。,流动镶嵌模型,置搽藐蜡说谱奋毁诗骑冰掩搏捷蛆垣晕檀治递襄戈伤乎酸典谣寓潘湍凌奇Chapter18生物膜的组成与结构Chapter18生物膜的组成与结构,蛋白质,糖链,脂双分子层,凰抒诈砂昨本庭仲咽睁洗贵柒恃午福短貌险鬃饼旺字幌矛拧修诈戈刀垃蓝Chapter18生物膜的组成与结构Chapter18生物膜的组成与结构,(四）、脂质双层膜的特点,（1）生物膜膜组分的不对称性分布：保证膜电荷数量的差异和膜的流动性，与膜蛋白的定向分布及其功能发挥有密切的关系 （2）生物膜膜脂的运动性 表现正常的生物学功能有十分重要的意义。 膜脂的运动性：旋转、摆动、侧向扩散、翻转、异构化等。 膜蛋白的运动性：侧向扩散和旋转扩散 （3）生物膜中分子间的作用力 静电力、疏水力和范德华力,斩爸嘛第泣夺逗狙呛断函纲须克交铬仿础员姆墒寻扼伦笆忆脸汝捌梧箩汉Chapter18生物膜的组成与结构Chapter18生物膜的组成与结构,