生物膜的结构与功能

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1、生物膜的结构与功能Functionandstructureofbioomembranes本章主要内容生物膜的化学组成生物膜的结构物质的过膜运输信号的跨膜传导第一节生物膜的化学组成生物膜（biomembranes）是包括细胞质膜在内的细胞中全部膜结构的统称。A细胞膜B腔膜C线粒体膜D消化泡（次级溶酶体）E内质网膜F分泌泡所有生物膜几乎都是由蛋白质和脂类两大物质组成。尚含有少量糖、金属离子和水（15%-20%）一、膜脂(lipid)磷脂、少量糖脂和胆固醇的总称，其中以磷脂为主要成分化学组成主要是磷酸甘油二脂。

2、甘油中第1，2位碳原子与脂肪酸酯基（主要是含16碳的软脂酸和18碳的油酸）相连，第3位碳原子则与磷酸酯基相连。不同的磷脂，其磷酸酯基组成也不相同。甘油磷脂（Glycerophospholipids）磷脂分子中含有亲水性的磷酸酯基和亲脂的脂肪酸链，是优良的两亲性分子极性端非极性端极性端非极性端极性端脂双层结构模型糖脂也是构成双层脂膜的结构物质。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。结构为糖脂（Glycosphingolipids）半乳糖根据在膜上的定位情况：外周蛋白内在蛋白膜蛋

3、白是生物膜实施功能的基本场所。二、膜蛋白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。外周蛋白（peripheralprotein）内在蛋白（integralprotein）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

4、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。跨膜蛋白三、膜糖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。糖类在膜上的分布是不对称的，全部都处于细胞膜的外侧。生物膜中组成寡糖的单糖主要有半乳糖、半乳糖胺、甘露糖、葡萄糖和葡萄糖胺等。生物膜中的糖类化合物在信息传递和相互识别方面具有重要作用。第二节生物膜的结构膜的运动性(1)磷脂分子的运动：①在膜内作侧向扩散或侧向移动；②围绕与膜平面垂直的轴作旋转运动；③围绕与膜平面垂直的轴左右摆动；④膜脂沿纵

5、轴的上下振动；⑤在脂双层中作翻转运动；⑥烃链围绕C-C键旋转而导致的异构化运动(2)膜蛋白的运动1970年Frye和Edidin所做的细胞融合实验。它们用细胞融合技术将小鼠细胞和人体细胞进行融合，并同时用不同的荧光抗体标记各自细胞表面的蛋白质。当两种细胞融合形成杂核细胞后，各自特定的蛋白质分布在各自膜表面。一段时间后发现不同的蛋白质已均匀的分布在杂核细胞膜上。流动镶嵌模型脂双分子层是细胞膜的主要结构支架；膜蛋白为球蛋白，分布于脂双层表面或嵌入脂分子中，有的甚至横跨整个脂双层；细胞膜具有流动性；组成细胞膜的

6、各种成分在膜中的分布是不均匀的，即具有不对称性。第三节物质的过膜运输单向转运（同向、异向）协同转运基本方式一、小分子与离子的过膜转运（一）简单扩散（simplediffusion)包括分子和离子的转运顺浓度梯度不需要能量（二）促进扩散（facilitateddiffusion）1)由高浓度向低浓度2）不需要能量3）需通道蛋白或载体蛋白介导（三）主动运输（activetransport）1）转运载体2）消耗能量3）逆浓度梯度如：质子泵、钠-钾泵、钙泵等主动转运举例：Na+-K+ATPase是膜上的载体蛋白，

7、称为Na-K泵或Na-K-ATP酶由α2β2四个亚基组成Na-K-ATP酶有两种不同的构型二、大分子物质的过膜转运吞噬作用（phagocytosis）细胞内吞噬较大的固体颗粒或分子复合物如微生物、细胞碎片等的过程。第四节膜受体介导的信号传导一、受体1.受体的概念是指细胞膜上或细胞内能识别生物活性分子（激素、神经递质、毒素、药物等）并与之结合的生物大分子。大多是蛋白质，少量糖脂受体大多位于膜上（膜受体，多为镶嵌糖蛋白），少部分在胞内（胞内受体，均为DNA结合蛋白）配体（ligand）与受体结合的活性分子。是

8、信息的载体，也称第一信使2、受体的特点可饱和性受体的特点专一性可逆性高亲和性特定的作用模式3、膜受体的分类G-蛋白偶联型：肾上腺素，糖原酶偶联型:生长因子离子通道型：乙酰胆碱二、G蛋白偶联型受体系统（一）G蛋白：全称为GTP结合调节蛋白。是一类和GTP或GDP相结合的蛋白。αβγ三个亚基组成。两种构象：非活化型：αβγGDP活化型：GTPα分布极广，参与细胞物质代谢的调节和基因转录的调控G蛋白相偶联的受体：一条肽链形成的过膜蛋