第五章生物膜的结构与功能 ppt课件

1、第五章第五章 生物膜的构造与功能生物膜的构造与功能 目的与要求：经过本章学习，要求掌握生物膜的构目的与要求：经过本章学习，要求掌握生物膜的构造特点和功能。生物膜在生命活动中的功能是多方面造特点和功能。生物膜在生命活动中的功能是多方面的，其主要功能是：物质运输功能，能量转换功能和的，其主要功能是：物质运输功能，能量转换功能和信号转导功能。信号转导功能。生物膜的构造与功能生物膜的构造与功能第一节第一节 生物膜的组成和性质生物膜的组成和性质第二节第二节 生物膜的构造和特点生物膜的构造和特点第三节第三节 生物膜的功能生物膜的功能第一节第一节 生物膜的组成和性质生物膜的组成和性质一、膜脂一、膜脂 种类：

2、磷脂、胆固醇、糖脂种类：磷脂、胆固醇、糖脂 特点：多态性特点：多态性polymorphism二、膜蛋白二、膜蛋白 外周蛋白、内在蛋白外周蛋白、内在蛋白三、糖类三、糖类 细胞外表天线细胞外表天线第二节第二节 生物膜的构造和特点生物膜的构造和特点一、生物膜中分子间的作用力一、生物膜中分子间的作用力 静电力、疏水作用、范德华引力静电力、疏水作用、范德华引力二、生物膜构造的主要特征二、生物膜构造的主要特征 膜组分的不对称分布、膜脂和膜蛋白的流膜组分的不对称分布、膜脂和膜蛋白的流动性动性三、生物膜分子构造模型三、生物膜分子构造模型 “流体镶嵌模型流体镶嵌模型第三节第三节 生物膜的功能生物膜的功能一、生物

3、膜与物质运送一、生物膜与物质运送二、生物膜与能量转换二、生物膜与能量转换三、生物膜与信号转导三、生物膜与信号转导-X甘油磷脂构造甘油磷脂构造磷脂酰甘油磷脂酰甘油(Phosphatidylglycerol )X=磷脂酰乙醇胺磷脂酰乙醇胺(Phosphatidylethanolamine )X=磷脂酰胆碱磷脂酰胆碱(Phosphatidylchiine )X=磷脂酰肌醇磷脂酰肌醇(Phosphatidylinositol )X=双磷脂酰甘油双磷脂酰甘油(Diphosphatidylglycerol )磷脂酰丝氨酸磷脂酰丝氨酸(Phosphatidylserine )X=X=神经酰胺神经酰胺(Cer

4、amide )脂肪酸脂肪酸部分部分鞘氨醇、神经磷脂和鞘磷脂构造鞘氨醇、神经磷脂和鞘磷脂构造鞘氨醇鞘氨醇(Sphingosine )鞘磷脂鞘磷脂(Sphingomyelin )磷磷酸酸胆胆碱碱神经酰胺神经酰胺部分部分胆固醇构造胆固醇构造胆固醇胆固醇(Cholesterol )神经节苷脂的构造神经节苷脂的构造D-半乳糖半乳糖GM1GM2GM3N-乙酰乙酰-D-半乳糖半乳糖D-半乳糖半乳糖D-葡萄糖葡萄糖N-乙酰神经氨酸乙酰神经氨酸硬脂酸硬脂酸鞘氨醇鞘氨醇磷脂分子在水溶液中存在的几种构造方式磷脂分子在水溶液中存在的几种构造方式双层微囊双层微囊水水空气空气微团微团单体单体单层单层磷脂类的双层构造和六角

5、形相磷脂类的双层构造和六角形相H1、H2双层构造双层构造Bilyer六角形相六角形相(Hexagonal )H2H1六角形相六角形相(Hexagonal )生物膜膜周边蛋白、膜内在蛋白表示图生物膜膜周边蛋白、膜内在蛋白表示图膜蛋白与膜脂双脂层结合的主要方式膜蛋白与膜脂双脂层结合的主要方式血影蛋白血影蛋白(Sectrin)膜脂双层膜脂双层膜脂双层膜脂双层红细胞膜血型蛋白跨膜部分氨基酸序列红细胞膜血型蛋白跨膜部分氨基酸序列红细胞膜骨架各组分与质膜衔接表示图红细胞膜骨架各组分与质膜衔接表示图肌动蛋白肌动蛋白 (Actin)蛋白质蛋白质4.1 (Protein4.1)血影蛋白血影蛋白(Sectrin)

6、带带3蛋白蛋白(Band 3)糖蛋白糖蛋白 (Ankyrin)血型蛋白血型蛋白(Glycophorin)糖链糖链低聚寡糖链低聚寡糖链跨膜糖蛋白跨膜糖蛋白脂双层脂双层糖被糖被糖残基糖残基唾液酸唾液酸糖脂糖脂细胞外壳糖萼表示图细胞外壳糖萼表示图膜脂磷脂、膜脂磷脂、糖脂、胆固醇糖脂、胆固醇 Singer&Nicolson流体镶嵌模型流体镶嵌模型人红细胞膜主要磷脂在膜内、外两层的分布人红细胞膜主要磷脂在膜内、外两层的分布膜脂的相变膜脂的相变磷脂分子运动的几种方式磷脂分子运动的几种方式侧向挪动侧向挪动全反式、偏转构型全反式、偏转构型旋转异构化运动旋转异构化运动翻转运动翻转运动摆动摆动 、扭动、扭

7、动发红光硷性蕊香发红光硷性蕊香红标志的人细胞红标志的人细胞膜蛋白抗体膜蛋白抗体发绿光荧光素发绿光荧光素标志的小鼠细标志的小鼠细胞膜蛋白抗体胞膜蛋白抗体经过细胞膜交融证明膜蛋白运动表示图经过细胞膜交融证明膜蛋白运动表示图Na+-K+- ATPase的体外重建的体外重建 生物膜与物质跨膜运输生物膜与物质跨膜运输1、被动运输与自动运输、被动运输与自动运输2、小分子物质的运送、小分子物质的运送 3、生物大分子的跨膜运送、生物大分子的跨膜运送 4、跨膜运送的分子机制、跨膜运送的分子机制2小分子物质的运送小分子物质的运送1阳离子运送例：阳离子运送例：Na+ . K+ - ATPase K.whittam及

8、其同事的经典实验及其同事的经典实验 Na+ . K+ - ATPase的构造和作用的机理的构造和作用的机理 2糖和氨基酸的运送糖和氨基酸的运送 协同运送协同运送co-transport 基团运送基团运送group transport)3、生物大分子的跨膜运送、生物大分子的跨膜运送 1胞吐和内吞作用胞吐和内吞作用2新生蛋白质的跨膜定向运送新生蛋白质的跨膜定向运送 蛋白质经过信号肽引导到目的地蛋白质经过信号肽引导到目的地 信号肽信号肽(signal sequence) 信号肽假说信号肽假说(signal hypothesis) 线粒体及叶绿体蛋白质的翻译后跨膜运送线粒体及叶绿体蛋白质的翻译后跨膜运

9、送 线粒体蛋白质的跨膜运送图例线粒体蛋白质的跨膜运送图例4、跨膜运送的分子机制、跨膜运送的分子机制1、挪动性载体模型、挪动性载体模型2、孔道或通道模型、孔道或通道模型 3、构象变化假说、构象变化假说挪动性载体模型挪动性载体模型孔道或通道模型孔道或通道模型构象变化假说构象变化假说两两种种类类型型门门控控离离子子通通道道被动运输和自动运输表示图被动运输和自动运输表示图被动运送被动运送Passive transport 物质从高浓度一侧经过膜运送到低浓度一物质从高浓度一侧经过膜运送到低浓度一侧，即顺浓度梯度的方向跨膜运送的过程称侧，即顺浓度梯度的方向跨膜运送的过程称被动运输被动运输 。在该过程中。在

10、该过程中G0自动运输的特点：自动运输的特点： 专注性；饱和性；方向性；可被选择性抑专注性；饱和性；方向性；可被选择性抑制；需提供能量制；需提供能量K.Whittam的实验的实验实验设计：实验设计： 制备红细胞血影制备红细胞血影ghost，察看，察看ATP水解情况水解情况和膜内外和膜内外K+，Na+浓度的关系。浓度的关系。实验结果：实验结果： a红细胞内红细胞内ATP水解的同时，水解的同时，K+、Na+都按预定方都按预定方向跨越细胞膜向跨越细胞膜2K+进，进，3 Na+出；出； b假设膜内外仅有假设膜内外仅有K+或或Na+，那么，那么ATP水解极少水解极少； c红细胞血影只能利用膜内红细胞血影只能利用膜内ATP，而不能利用膜外，而不能利用膜外ATP； dK+可被其它正一价离子如可被其它正一价离子如NH4+取代，而取代，而Na+那么不能被取代。那么不能被取代。Na+.K+-ATPase的亚的亚基构造及其在膜上定基构造及其在膜上定位位Na+- K+- ATPase的作用模型的作用模型脂双层脂双层细胞外细胞外细胞内细胞内葡萄糖的协同运送