生物膜的组成与结构ppt课件.ppt

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1、第18章生物膜的组成与结构BiochemistryCourse一、生物膜的组成和性质生物膜主要由蛋白质(包括酶)、脂质(主要是磷脂)和糖类组成，还有水、金属离子等。BiochemistryCourseBiochemistryCourseBiochemistryCourseBiochemistryCourse最简单的甘油磷脂是磷脂酸，它是由两个在甘油-3-磷酸的C-1和C-2处成酯的脂酰基组成的。在更复杂的甘油磷脂中，磷酸与甘油以及另一个带有一个-OH的化合物都发生酯化反应。其中磷脂酰乙醇胺（phosp

2、hatidylethanolamine）、磷脂酰胆碱（phosphatidylcholine）磷脂酰丝氨酸（phosphatidylserine）是生物膜脂的最主要成员。BiochemistryCourse磷脂的结构类型BiochemistryCourseBiochemistryCourse磷脂的特点磷脂分子中含有亲水性的磷酸酯基和亲脂性的脂肪酸链，是优良的两亲性分子。磷脂分子在水溶液中，由于水分子的作用，能够形成双层脂膜结构或微团结构。磷酸甘油二脂在水溶液中主要是形成双层脂膜。磷脂的这种性质，使它具有形

3、成生物膜（双层脂膜）的特性。脂双层一个典型的生物膜含有磷脂、鞘脂和胆固醇。脂双层内磷脂和鞘脂分子的疏水尾巴指向双层内部，而它们的亲水头部与每一面的水相接触，磷脂中带正电荷和负电荷的头部基团为脂双层提供了两层离子表面，双层的内部是高度非极性的。胆固醇排列其中。脂双层倾向于闭合形成球形结构，这一特性可以减少脂双层的疏水边界与水相之间的不利的接触。BiochemistryCourseBiochemistryCourseBiochemistryCourse流动镶嵌模型1972年，S.JonathanSinger和

4、GarthL.Nicolson就生物膜的结构提出了流动镶嵌模型（fluidmosaicmodel）。根据这一模型的描述，膜蛋白看上去象是圆形的“冰山”飘浮在高度流动的脂双层“海”中。内在膜蛋白（integralmembraneproteins）插入或跨越脂双层，与疏水内部接触。外周膜蛋白（peripheralmembraneproteins）与膜表面松散连接。生物膜是一个动态结构，即膜中的蛋白质和脂可以快速地在双层中的每一层内侧向扩散。BiochemistryCourse脂膜的流动性侧向扩散，即在双层中的

5、每层平面内的脂运动是非常快的。横向扩散（也称之翻转），即双层中的某一层内的脂过渡到另一层是非常慢的，大约比同一层内的任何两个脂的交换慢109倍，因为实现这一过程需要很大的激活能。BiochemistryCourse膜蛋白的流动性：最有力的证据之一是L.D.Frye和MichaelA进行的小鼠细胞和人细胞的融合实验，该实验证明了某些内在膜蛋白可以在生物膜内侧向扩散。他们将小鼠细胞和人的细胞融合形成一个异核体（杂化细胞）。鞘脂的结构骨架是鞘氨醇（sphingosine）。所有鞘脂代谢的前体－神经酰胺（cera

6、mide）是由一个通过酰胺键与鞘氨醇的C-2氨基连接的脂肪酸构成的。鞘脂家族中的三个主要成员是鞘磷脂（sphingomyelins）脑苷脂（cerebrosides）神经节苷脂（gangliosides）BiochemistryCourse鞘氨醇鞘磷脂BiochemistryCourse胆固醇是真核生物中常见的第三类膜脂。胆固醇和脂溶性维生素常常被归类于聚异戊二烯化合物，因为化合物的结构与5碳的异戊二烯分子有关。胆固醇有一个由4个稠环组成的环形核－环戊烷多氢菲。其中3个环是6碳环（A、B和C环），一个环是

7、5碳环（D环）。胆固醇分子中C-3处有一个羟基，这也是称之"醇"的缘故。另外分子中的C-10和C-13处都连有甲基，同时一个8碳的侧链连接在C-17上。BiochemistryCourse胆固醇不仅是某些膜的成分，而且也是类固醇激素和胆酸盐的前体。类固醇激素包括睾酮（雄性激素）和雌二醇（雌性激素之一）以及醛固酮（来自肾上腺，调节盐分泌）。胆固醇的疏水性要比甘油磷脂和鞘脂强得多，因为胆固醇中C-3的羟基是分子中唯一的极性成分，胆固醇的环结构是刚性的，比其它大多数脂的柔性低，所以膜中胆固醇有调节哺乳动物细胞膜

8、流动性的作用。BiochemistryCourse