生物膜的結(jié)構(gòu)與功能實用教案

1、第1頁/共36頁第一頁，共36頁。生物膜的結(jié)構(gòu)生物膜的結(jié)構(gòu)(jigu)與功能與功能第一節(jié) 生物膜的組成(z chn)和性質(zhì)第二節(jié) 生物膜的結(jié)構(gòu)和特點第三節(jié) 生物膜的功能第2頁/共36頁第二頁，共36頁。第一節(jié)第一節(jié) 生物膜的組成生物膜的組成(z chn)和性質(zhì)和性質(zhì)一、膜脂 種類(zhngli)：磷脂、膽固醇、糖脂 特點：多態(tài)性（polymorphism）二、膜蛋白 外周蛋白、內(nèi)在蛋白三、糖類 細(xì)胞表面天線第3頁/共36頁第三頁，共36頁。第二節(jié)第二節(jié) 生物膜的結(jié)構(gòu)生物膜的結(jié)構(gòu)(jigu)和特點和特點一、生物膜中分子間的作用(zuyng)力 靜電力、疏水作用(zuyng)、范德華引力二、生物膜

2、結(jié)構(gòu)的主要特征 膜組分的不對稱分布、膜脂和膜蛋白的流動性三、生物膜分子結(jié)構(gòu)模型 “流體鑲嵌”模型第4頁/共36頁第四頁，共36頁。第三節(jié)第三節(jié) 生物膜的功能生物膜的功能(gngnng)一、生物膜與物質(zhì)(wzh)運送二、生物膜與能量轉(zhuǎn)換三、生物膜與信號轉(zhuǎn)導(dǎo)第5頁/共36頁第五頁，共36頁。-X甘油磷脂(ln zh)結(jié)構(gòu)磷脂酰甘油(Phosphatidylglycerol )X=磷脂酰乙醇胺(Phosphatidylethanolamine )X=磷脂酰膽堿(Phosphatidylchiine )X=磷脂(ln zh)酰肌醇(Phosphatidylinositol )X=雙磷脂(ln zh)酰

3、甘油(Diphosphatidylglycerol )磷脂酰絲氨酸(Phosphatidylserine )X=X=第6頁/共36頁第六頁，共36頁。神經(jīng)酰胺(Ceramide )脂肪酸部分鞘氨醇、神經(jīng)(shnjng)磷脂和鞘磷脂結(jié)構(gòu)鞘氨醇(Sphingosine )鞘磷脂(Sphingomyelin )磷酸膽堿神經(jīng)酰胺部分第7頁/共36頁第七頁，共36頁。膽固醇結(jié)構(gòu)(jigu)膽固醇(Cholesterol )第8頁/共36頁第八頁，共36頁。神經(jīng)節(jié)苷脂的結(jié)構(gòu)(jigu)D-半乳糖GM1GM2GM3N-乙酰-D-半乳糖D-半乳糖D-葡萄糖N-乙酰神經(jīng)(shnjng)氨酸硬脂酸鞘氨醇第9頁/共

4、36頁第九頁，共36頁。磷脂分子(fnz)在水溶液中存在的幾種結(jié)構(gòu)形式雙層微囊水空氣(kngq)微團單體(dn t)單層第10頁/共36頁第十頁，共36頁。磷脂(ln zh)類的雙層結(jié)構(gòu)雙層結(jié)構(gòu)（Bilyer）第11頁/共36頁第十一頁，共36頁。膜外周蛋白(dnbi)、膜內(nèi)在蛋白(dnbi)示意圖第12頁/共36頁第十二頁，共36頁。膜蛋白與膜脂雙脂層結(jié)合的主要(zhyo)形式血影蛋白(Sectrin)膜脂雙層膜脂雙層第13頁/共36頁第十三頁，共36頁。紅細(xì)胞膜血型(xuxng)蛋白跨膜部分氨基酸序列第14頁/共36頁第十四頁，共36頁。紅細(xì)胞膜骨架(gji)各組分與質(zhì)膜連接示意圖肌動蛋白

5、 (Actin)蛋白質(zhì)4.1 (Protein4.1)血影蛋白(Sectrin)帶3蛋白(dnbi)(Band 3)糖蛋白 (Ankyrin)血型(xuxng)蛋白(Glycophorin)糖鏈第15頁/共36頁第十五頁，共36頁。低聚寡糖鏈跨膜糖蛋白脂雙層糖被糖殘基唾液酸糖脂細(xì)胞(xbo)外殼（糖萼）示意圖膜脂（磷脂(ln zh)、糖脂、膽固醇）第16頁/共36頁第十六頁，共36頁。 Singer&Nicolson流體鑲嵌(xingqin)模型第17頁/共36頁第十七頁，共36頁。人紅細(xì)胞膜主要(zhyo)磷脂在膜內(nèi)、外兩層的分布第18頁/共36頁第十八頁，共36頁。膜脂的相變第19頁/共3

6、6頁第十九頁，共36頁。磷脂分子運動的幾種(j zhn)方式側(cè)向移動全反式、偏轉(zhuǎn)構(gòu)型旋轉(zhuǎn)異構(gòu)化運動翻轉(zhuǎn)運動擺動 、扭動第20頁/共36頁第二十頁，共36頁。通過細(xì)胞膜融合證明(zhngmng)膜蛋白運動示意圖第21頁/共36頁第二十一頁，共36頁。Na+-K+- ATPase的體外重建(zhn jin)第22頁/共36頁第二十二頁，共36頁。 生物膜與物質(zhì)(wzh)跨膜運輸1、被動運輸與主動(zhdng)運輸2、小分子物質(zhì)的運送 3、生物大分子的跨膜運送 4、跨膜運送的分子機制第23頁/共36頁第二十三頁，共36頁。2小分子(fnz)物質(zhì)的運送（1）陽離子運送（例：Na+ . K+ - ATP

7、ase） K.whittam及其同事(tng sh)的經(jīng)典實驗 Na+ . K+ - ATPase的結(jié)構(gòu)和作用的機理 （2）糖和氨基酸的運送 協(xié)同運送（co-transport） 基團運送（group transport)第24頁/共36頁第二十四頁，共36頁。3、生物(shngw)大分子的跨膜運送 （1）胞吐和內(nèi)吞作用(zuyng)（2）新生蛋白質(zhì)的跨膜定向運送 蛋白質(zhì)通過信號肽引導(dǎo)到目的地 信號肽(signal sequence) 信號肽假說(signal hypothesis) 線粒體及葉綠體蛋白質(zhì)的翻譯(fny)后跨膜運送 線粒體蛋白質(zhì)的跨膜運送圖例第25頁/共36頁第二十五頁，共36

8、頁。4、跨膜運送(yn sn)的分子機制1、移動性載體(zit)模型2、孔道或通道模型 3、構(gòu)象變化假說移動性載體模型孔道或通道模型構(gòu)象變化假說第26頁/共36頁第二十六頁，共36頁。兩種類型(lixng)門控離子通道第27頁/共36頁第二十七頁，共36頁。被動(bidng)運輸和主動運輸示意圖第28頁/共36頁第二十八頁，共36頁。被動(bidng)運送（Passive transport） 物質(zhì)(wzh)從高濃度一側(cè)通過膜運送到低濃度一側(cè)，即順濃度梯度的方向跨膜運送的過程稱被動運輸 。在該過程中G0。 主動運送（Actic transport） 凡物質(zhì)逆濃度梯度的運送稱主動運送，這一過程進(jìn)

9、行需供給(gngj)能量。 主動運輸?shù)奶攸c： 專一性；飽和性；方向性；可被選擇性抑制；需提供能量第29頁/共36頁第二十九頁，共36頁。K.Whittam的實驗(shyn)實驗設(shè)計： 制備紅細(xì)胞血影（ghost），觀察(gunch)ATP水解情況和膜內(nèi)外K+，Na+濃度的關(guān)系。實驗結(jié)果： a紅細(xì)胞內(nèi)ATP水解的同時，K+、Na+都按預(yù)定方向(fngxing)跨越細(xì)胞膜（2K+進(jìn)，3 Na+出）； b如果膜內(nèi)外僅有K+或Na+，則ATP水解極少； c紅細(xì)胞血影只能利用膜內(nèi)ATP，而不能利用膜外ATP； dK+可被其它正一價離子（如NH4+）取代，而Na+則不能被取代。第30頁/共36頁第三十頁，共36頁。Na+.K+-ATPase的亞基結(jié)構(gòu)(jigu)及其在膜上定位第31頁/共36頁第三十一頁，共36頁。Na+- K+- ATPase的作用(zuyng)模型第32頁/共36頁第三十二頁，共36頁。脂雙層細(xì)胞外細(xì)胞內(nèi)葡萄糖的協(xié)同(xitng)運送系統(tǒng)第33頁/共36頁第三十