文档介绍：第四章 生 物 膜
生物膜的组成和结构
生物膜的功能
第一节 生物膜的组成和结构
概念
化学组成
生物膜的分子结构模型
生 物 膜 的 特 性
第一节 生物膜的组成和结构
一、 概念
生物膜
膜锚蛋白
有些膜内在蛋白本身并没有进入膜内，他们以共价键与脂质、脂酰链、异戊烯基团相结合并通过他们的疏水部分插入到膜内，这种形式的内在蛋白称为膜锚蛋白。
解析膜内在蛋白（受体、离子通道、离子泵、运载体和膜酶）的主要困难：
膜内在蛋白的分离纯化难度很大，用较剧烈的条件（去垢剂、有机溶剂、超声波）才能把它们溶解下来，但一旦除去去垢剂和有机溶剂，则疏水性的膜内在蛋白又聚为不溶性的物质；
大多数膜内在蛋白的含量都很低，即使应用基因工程的方法来大量表达膜内在蛋白亦很困难。
目前所用的分析蛋白质三维结构的方法对非水溶性的膜内在蛋白的分析存在很大的局限性。
单跨膜的血型糖蛋白A
最先被测序的内在蛋白(131AA)结合了大量唾液酸
疏水AA残基20
亲水AA残基
A、以单一螺旋跨膜
膜内在蛋白与膜结合的主要形式：
B、 以多段 螺旋跨膜：发现于光合细菌中的细菌紫膜质（235AA）
1975年，英国Henderson and Unwin
1998,美国MacKinnan
实验室获得链霉菌
倒锥形跨膜K+通道的晶体。
4个亚单位，每个亚单位
包括两段跨膜螺旋。
K+半径=
Na+半径=
C、以蛋白质分子末端片段插膜
有的膜内在蛋白仅以其短的末端片段插进脂双层
如：细胞色素b5 （cytb5）
D、以共价键结合的脂插膜 （膜锚定蛋白）：
膜内在蛋白本身并没有进入膜内，它们以共价键 与脂质、脂酰链或异戊烯链结合并通过它们的疏水部分插入到膜内。
糖基磷脂酰肌醇
乙酰胆碱酯酶、碱性
磷酸酯酶
豆蔻酸（脂酰链）
蛋白酪氨酸激酶
法尼基（ 15C的异戊二烯基）
Ras蛋白
含有15个C的不饱和烃基
（2） 外 周 蛋 白
分布于膜的脂双层内外表面，通过极性氨基酸残基以离子键、氢键、范德华力等次级键与膜脂极性头部或与内在蛋白的亲水部分结合。
比较易于分离，大都能溶于水，可在不破坏膜结构的情况下，通过温和方法（改变离子强度或pH）分离提取。
3. 糖类
生物膜中的糖类大多与膜蛋白结合 糖蛋白（信息识别）
少数与膜脂结合 糖脂
糖类在膜上的分布
非对称的，全部分布在膜的非细胞质一侧。
质膜上的糖
细胞内膜的糖
三、 生物膜的分子结构模型
流体镶嵌模型
1972年美国Singer和Nicolson提出，认为生物膜是一种流动的、嵌有各种蛋白质的脂质双分子层结构，其中蛋白质犹如一座座冰山漂移在流动脂质的海洋中。
与过去模型的主要差别
突出了膜的流动性
显示了膜蛋白分布的不对称性
研究简史：
．Grendel（1925）:
膜为双脂分子层结构。
Dadielli和Davson(1954)：
“蛋白质-脂类-蛋白质”三夹板质膜结构模型
（1959年）：
单位膜模型(unit membrane model)
（1972）：
生物膜的流动镶嵌模型(fluid mosaic model)
四、生物膜的特性
㈠ 膜分子结构的不对称性
㈡ 膜分子结构的流动性
㈠ 膜分子结构的不对称性
1、膜脂的分布不对称，即膜脂双分子层内外两侧的脂种类、含量不同，如人红细胞质膜：
膜的外层卵磷脂、鞘磷脂较多
膜的内层脑磷脂、磷脂酰丝氨酸较多
2、膜蛋白的分布不对称
如线粒体内膜中的NADH电子传递链各组分：
Cyt氧化酶 、琥珀酸脱氢酶在线粒体内膜内侧
Cytc在线粒体内膜外侧
3、糖蛋白和糖脂中的多糖只
分布在膜的非细胞质一侧
线粒体
内
外
（二）膜分子结构的流动性
膜的流动性主要是指膜脂及膜蛋白流动性。
合适的流动性对生物膜表现其正常功能十分重要.
膜脂的流动性
膜脂的流动性主要决定于磷脂分子.
在生理条件下,磷脂大多呈流动的液晶态,磷脂在膜内可作旋转运动,翻转运动,,膜脂从流动的液晶态转变为类似晶体的凝胶态,。各种膜脂由于组分不同而具有各自的相变温度