生物膜和细胞间信息传递(I)

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1、生物膜和细胞间信息传递航海医学研究所朱俐2006.12概述生物膜的组成和特点细胞的内膜系统一.概述生物膜（BiologicalMembrane）是生物体在漫长的进化过程中逐渐形成的，使细胞有了相对稳定的内环境。包括：细胞外层的质膜细胞器的膜核膜质膜－－使细胞成为生命活动的基本单位。内膜系统－－使分隔开的各个细胞器具有独特的功能。本身参与多种生物反应过程。基本功能：与生命科学中许多基本问题都有密切关系，如细胞起源、遗传信息传递、生物能量转换、物质运转、激素作用、神经传导、细胞免疫、细胞识别、细胞分化和增殖等。生物膜的结构与功能的研究是细胞生物学、分子生物学、生物物理学、医学、仿生学等许多领

2、域的热点。Threeviewsofacellmembrane.(A)Anelectronmicrographofaplasmamembrane(ofahumanredbloodcell)seenincrosssection.(BandC)Thesedrawingsshowtwo-dimensionalandthree-dimensionalviewsofacellmembrane.(A,courtesyofDanielS.Friend.)Thelipidmoleculesarearrangedasacontinuousdoublelayerabout5nmthick.二.生物膜的组成和特

3、点由蛋白质、脂质和糖组成。不同类型的生物膜其脂质与蛋白质所占的比例不同。膜蛋白质约占30％一40％，多是糖蛋白、脂蛋白、或糖脂蛋白。膜脂质约占40％一50％，为磷脂、糖脂及胆固醇。糖占5％，有糖蛋白，糖脂及糖脂蛋白生物膜化学组成之间的连接方式：膜蛋白与膜脂之间为非共价键连接，包括表在膜蛋白与膜脂之间以离子键或氢键方式进行连接。内在膜蛋白由于分子表面多为非极性氨基酸残基，疏水性较大，与膜脂之间以疏水键方式进行连接。膜脂与糖之间为共价键连接，包括磷脂分子中磷酸的-OH或鞘磷脂分子中鞘氨酸的-OH与糖的-OH，形成O-糖苷键方式进行连接。膜蛋白与糖之间为共价键连接，包括膜蛋白分子中的天门冬氨酰

4、的氨基与糖的-OH形成N-糖苷键方式，膜蛋白分子中的丝氨酸或苏氨酸的-OH与糖的O-糖苷键方式进行连接。Schematicdiagramoftypicalmembraneproteinsinabiologicalmembrane.Thephospholipidbilayer,thebasicstructureofallcellularmembranes,consistsoftwoleafletsofphospholipidmoleculeswhosefattyacyltailsformthehydrophobicinteriorofthebilayer;theirpolar,hydrop

5、hilicheadgroupslinebothsurfaces.Mostintegralproteinsspanthebilayerasshown;afewaretetheredtooneleafletbyacovalentlyattachedlipidanchorgroup.Peripheralproteinsareprimarilyassociatedwiththemembranebyspecificprotein-proteininteractions.Oligosaccharidesbindmainlytomembraneproteins;however,somebindtoli

6、pids,formingglycolipids.磷脂：甘油磷脂及鞘磷脂糖脂：糖鞘氨脂及糖甘油脂胆固醇:1.组成(1)甘油磷脂（磷酸甘油酯）包括甘油骨架，两个脂肪酸及磷酸化的醇。HOCHCH2—OHCH2—OH甘油R2OCOCHCH2—OCOR1CH2—O—P—OHOOHL-磷脂酸（一）、膜脂质的特点R2OCOCHCH2—OCOR1CH2—O—P—O—CH2—CH2—N+(CH3)3OO-非极性部分（疏水尾）极性部分（极性头）胆碱磷脂（磷脂酰胆碱，卵磷脂）磷脂结构示意Theeffectofadoublebond磷酸基分别与丝氨酸、乙醇胺、胆碱或肌醇结合即形成:丝氨酸磷脂(Phosphati

7、dylserinePS)，又称磷脂酰丝氨酸乙醇胺磷脂(PhosphatidylethanoaminePE)，磷脂酰乙醇胺胆碱磷脂(PhosphatidylcholinePC)，磷脂酰胆碱肌醇磷脂(phosphatidylinositolPI)，磷脂酰肌醇组成膜主要成分的四种磷脂R2OCOCHCH2—OCOR1CH2—O—P—O—CH2—C—N+H3OO-HCOO-R2OCOCHCH2—OCOR1CH2—O—P—O—CH2—CH2—N