1、BiochemistryBiochemistry生物化学生物化学 硕士研究生入学考试硕士研究生入学考试 国家教育部指定考试科目国家教育部指定考试科目 教材：王镜岩主编（第三版）教材：王镜岩主编（第三版）高教出版社高教出版社主讲主讲:杨卫民教授杨卫民教授Chapter18 生物膜的组成与结构生物膜的组成与结构一、生物膜的概述一、生物膜的概述Chapter18 生物膜的组成与结构生物膜的组成与结构 细胞的外周膜和内膜系统称为细胞的外周膜和内膜系统称为“生物膜生物膜”；生物膜有多种功能，如物质运输、能量转换、生物膜有多种功能，如物质运输、能量转换、细胞识别、细胞免疫、神经传导和代谢调控等；细胞识别、
2、细胞免疫、神经传导和代谢调控等；生物膜模拟：用于污水处理、海水淡化以及生物膜模拟：用于污水处理、海水淡化以及农作物的抗旱、抗寒、耐盐、抗病等。农作物的抗旱、抗寒、耐盐、抗病等。内膜系统：亚细胞结构和细胞器。例如，线内膜系统：亚细胞结构和细胞器。例如，线粒体、细胞核、内质网、溶酶体和叶绿体等粒体、细胞核、内质网、溶酶体和叶绿体等Chapter18 生物膜的组成与结构生物膜的组成与结构二、生物膜的组成二、生物膜的组成n主要由脂质（主要是磷脂和胆固醇）、主要由脂质（主要是磷脂和胆固醇）、n蛋白质（包括酶）和多糖类组成，蛋白质（包括酶）和多糖类组成，n水和金属离子等。水和金属离子等。n生物膜的组成，因
3、膜的种类不同而有很大的差生物膜的组成，因膜的种类不同而有很大的差别。别。构成生物膜的主要物质构成生物膜的主要物质Chapter18 生物膜的组成与结构生物膜的组成与结构二、生物膜的组成二、生物膜的组成（1 1）脂质）脂质LipidLipidn脂质是构成生物膜最基本的结构脂质是构成生物膜最基本的结构物质物质n脂质包括磷脂、胆固醇和糖脂等，脂质包括磷脂、胆固醇和糖脂等，其中以磷脂为主要成分。其中以磷脂为主要成分。磷脂磷脂GlycerophospholipidsGlycerophospholipids 胆固醇胆固醇SterolsSterolsChapter18 生物膜的组成与结构生物膜的组成与结构二
4、、生物膜的组成二、生物膜的组成构成生物膜的主要物质构成生物膜的主要物质胆固醇以中性脂的形式分布在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，物理状态有一定的调节作用，有有利于保持膜的流动性和降低相变利于保持膜的流动性和降低相变温度温度。糖脂糖脂GlycosphingolipidsGlycosphingolipidsChapter18 生物膜的组成与结构生物膜的组成与结构二、生物膜的组成二、生物膜的组成构成生物膜的主要物质构成生物膜的主要物质n糖脂也是构成双层脂膜的结构物质。糖脂也是构成双层脂膜的结构物质。n糖脂主要分布在细胞膜外侧
5、的单分子层中。糖脂主要分布在细胞膜外侧的单分子层中。n动物细胞膜所含的糖脂主要是脑苷脂。动物细胞膜所含的糖脂主要是脑苷脂。n 结构为：结构为：CH2CHNHCHCH=CHOH(CH2)12CH3神经鞘氨醇OOHCH2OHOOHOH半乳糖Chapter18 生物膜的组成与结构生物膜的组成与结构二、生物膜的组成二、生物膜的组成构成生物膜的主要物质构成生物膜的主要物质（2 2）膜蛋白）膜蛋白membrane proteinmembrane proteinn生物膜中含有多种不同的蛋白质，通常生物膜中含有多种不同的蛋白质，通常称为膜蛋白。称为膜蛋白。n根据它们在膜上的定位情况，可以分为根据它们在膜上的定
6、位情况，可以分为外周蛋白和内在蛋白。外周蛋白和内在蛋白。n膜蛋白具有重要的生物功能，是生物膜膜蛋白具有重要的生物功能，是生物膜实施功能的基本场所。实施功能的基本场所。膜蛋白分布不对称膜蛋白分布不对称脂质双层镶嵌蛋白跨膜蛋白膜表面蛋白外周蛋白外周蛋白peripheral proteinperipheral proteinn这类蛋白约占膜蛋白的这类蛋白约占膜蛋白的202030%30%，分布于，分布于双层脂膜的外表层，主要通过静电引力双层脂膜的外表层，主要通过静电引力或范德华力与膜结合。或范德华力与膜结合。n外周蛋白与膜的结合比较疏松，容易从外周蛋白与膜的结合比较疏松，容易从膜上分离出来。膜上分离出
7、来。n外周蛋白能溶解于水。外周蛋白能溶解于水。内在蛋白内在蛋白integral proteinintegral proteinn内在蛋白约占膜蛋白的内在蛋白约占膜蛋白的70-80%70-80%，蛋白的部分或，蛋白的部分或全部嵌在双层脂膜的疏水层中。全部嵌在双层脂膜的疏水层中。n这类蛋白的特征是不溶于水，主要靠疏水键与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。膜脂相结合，而且不容易从膜中分离出来。n内在蛋白与双层脂膜疏水区接触部分，由于没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，多肽链内形成氢键趋向大大有水分子的影响，多肽链内形成氢键趋向大大增加
8、，因此，它们主要以增加，因此，它们主要以-螺旋和螺旋和-折叠形式折叠形式存在，其中又以存在，其中又以-螺旋更普遍。螺旋更普遍。内在蛋白内在蛋白Chapter18 生物膜的组成与结构生物膜的组成与结构二、生物膜的组成二、生物膜的组成构成生物膜的主要物质构成生物膜的主要物质（3 3）糖类）糖类carbohydratecarbohydraten生物膜中含有一定的寡糖类物质。它们大多与膜蛋白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。结合，少数与膜脂结合。n糖类在膜上的分布是不对称的，全部都处于细胞膜的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
9、要有半乳糖、半乳外侧。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。糖胺、甘露糖、葡萄糖和葡萄糖胺等。n生物膜中的糖类化合物在信息传递和相互识别方面具生物膜中的糖类化合物在信息传递和相互识别方面具有有重重要作用。要作用。Chapter18 生物膜的组成与结构生物膜的组成与结构三、生物膜的结构三、生物膜的结构1 1、脂质双层模型、脂质双层模型Chapter18 生物膜的组成与结构生物膜的组成与结构二、生物膜的结构二、生物膜的结构2 2、脂质双层流体镶嵌模型、脂质双层流体镶嵌模型膜蛋白分布不对称膜蛋白分布不对称脂质双层镶嵌蛋白跨膜蛋白膜表面蛋白（1）生物膜膜组分的不对称
10、性分布：保证膜电荷数量的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有密切的关系（2）生物膜膜脂的运动性）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。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）生物膜中分子间的作用力 静电力、疏水力和范德华力静电力、疏水力和范德华力Chapter18 生物膜的组成与结构生物膜的组成与结构二、生物膜的结构二、生物膜的结构3 3、脂质双层膜的特点、脂质双层膜的特点The End
