(完整版)膜蛋白分类
备课素材：膜蛋白的种类和功能- 高中生物人教版必修1
膜蛋白的种类和功能2019版高中生物学必修一说，细胞膜主要由脂质和蛋白质组成：那么，细胞膜蛋白质有哪些种类？各有什么功能？细胞膜的各项功能是由其成分和结构决定的，尽管磷脂双分子层为细胞膜提供了基本支架，并作为膜两侧主要的通道屏障，但绝大多数膜功能是由各种膜蛋白完成的。
膜蛋白的种类很多，从功能上进行划分，主要有以下几类:转运蛋白、识别蛋白、受体蛋白、酶、连接蛋白等。
转运蛋白主要负责将营养物质、代谢产物及离子转运通过磷脂双分子层，如负责将血浆中的葡萄糖运进细胞的葡萄糖转运载体(载体蛋白)，维持细胞内外钠离子和钾离子浓度梯度的钠钾泵( 通道蛋白)。
识别蛋白用于细胞与细胞间相互识别的糖蛋白。
如精卵间的识别，免疫细胞对抗原的特异性识别等。
受体蛋白作为信号分子 (如激素、细胞因子、神经递质等)的受体一糖蛋白。
受体蛋白一般为贯穿于磷脂双分子层的糖蛋白，其糖链结构多样，就像一根根“天线”舒展在胞外空间，一旦与特定的信号分子结合，糖蛋白的空间结构就会发生变化，从而能够向胞内传递信息。
酶细胞膜上的酶可以催化特定的物质进行转化，如位于细胞膜内侧的腺苷酸环化酶可以催化ATP生成cAMP,从而形成细胞内的调节信号。
连接蛋白连接蛋白能将细胞与其他细胞固定在一起，如整合素蛋白在细胞外可以和细胞外基质蛋白连接，在细胞内又可以和细胞骨架蛋白连接，在使细胞固定的同时，也能维持细胞特定的形态。
膜蛋白的功能有时是整合在一起的。
某些载体蛋白也是催化ATP水解的酶，通过催化ATP水解提供能量来实现对物质的转运，如钠钾泵。
有的受体蛋白也是通道蛋白，例如，某些离子通道是神经递质的受体，神经递质与受体结合或分离可调控离子通道的开闭。
例1、下列关于膜蛋白的叙述，正确的是A. 部分细胞的膜蛋白具有催化作用B. 被动运输过程不需要膜蛋白的参与C. 能量转换过程与膜蛋白无关D. 细胞间的信息交流必需依赖于膜蛋白【答案】A【解析】生物膜所含的蛋白叫膜蛋白。
外膜蛋白结构及分类
阻抑抗体,与特异性抗原结合而抑制杀菌抗体的活性。
( 一 ) OMP A主要作用是维持外膜的完整 , 同时它也 是噬菌体和大肠菌素的受体,参与F菌毛介导的接 合过程。布鲁氏菌 OMP19 的主要作用也是维持 外膜结构 （ 二 ） 微孔蛋白具有转运和通透作用,即允许营养 物质的流入,而在有害物质进入时则形成渗透障 碍。 OMP C则构成了1.08 nm的孔,此种孔能把胆汁 盐排斥在细胞外,并能减慢营养物质透过膜的速 度。 （ 三 ） 脂 蛋白促使肽聚糖与细菌外膜层的连接更 加牢固，其作用主要是维持细菌外膜结构的稳定 性，但并非是细菌生长所必需的。还参与营养物 质及矿物质的转运，且大肠杆菌的脂蛋白还可作 为噬菌体的受体。
2.按其存在位置与分离难易度不同分为膜内在蛋白 和膜周边蛋白
膜内在蛋白约占外膜蛋白的70~80%,因其部分
或全部镶嵌于脂质双层中,需使用剧烈条件才能 把它们分离开来一般讲只有用去垢剂(detergent) 使膜解后才可分离出来。
膜周边蛋白是分布于膜外表面的水溶性蛋白, 约占外膜蛋白的20~30%,是通过离子键或其它非 共价键与膜蛋白分子或脂分子相连,结合力较弱, 因此只要改变溶液的离子强度甚至提高温度就可 以从膜上分离下来，膜结构并不被破坏。
蛋白分子间交联形成寡聚体,并通过3个脂肪酸与
外膜疏水结合,因此它不具有作为噬菌体受体和 大肠菌素受体的功能
次要外膜蛋白有20多种,其在细胞内的拷贝数为
1x103~1x104。
但Omp的数量及种类随着不同菌株及不同培养条件而有
所变化,如E.coli在富含麦芽糖培养基中培养时,lamB蛋白 为主要蛋白,而当细菌在无铁条件下培养时,FepA蛋白则 成为主要蛋白。
生物膜系统中膜蛋白结构类型和功能
一、生物膜结构类型每一个细胞的功能不同，它的生物膜结构也就不同，膜脂和膜蛋白的种类和相对含量都不同。
一、膜脂当两亲分子悬浮于水中后，它们会当即重排成有序结构，疏水基因埋在核心以排出水分，同时，亲水基因向外暴露在水中。
当磷脂和其它两亲脂分子的浓度足够时就会形成双分子层，这是膜结构的基础。
膜脂还与膜的以下性质有关：①膜的流动性(fluidity)包括侧面扩散(Lateral diffusior)、自旋转(Rotahois)和翻转(flip-flop)。
不饱和脂肪含量越高，流动性越强，胆固醇能增加膜的稳固性而不显著阻碍流动性，因为它有一个刚性结构(环)和一个弹性结构(碳氢链尾巴)。
②选择透过性由于高度疏水性，膜酸分子层关于离子和生物性分子几乎是不可透过的，必需借助于膜蛋白。
要穿过膜，极性物质必需部份或全数释放出它的水化层(hydratuen spaere)，结合到载体蛋白上跨膜转运或直接通过水性的蛋白通道，跨膜的水分运动是与离子运输相结合的，非极性物质直接沿浓梯度扩散又穿过脂双分子层。
③自缝合能力(self-sealing)当脂双分子层被破坏时，它们能当即自动缝合起来。
④不对称性(asymmentry)生物膜是不对称的，也确实是说双分子层的两上半层的脂的组成是不同的。
例如，人的细胞膜外层含有较多的磷脂酰胆碱，和鞘磷脂。
膜上大部门的磷脂酰丝氟纹和磷脂酰乙醇胺位于内层。
二、膜蛋白生物膜的大部份功能需要蛋白质分子。
膜蛋白按功能可分为结构组分，激素受体和运输蛋白。
膜蛋白按与膜的位置关系也可分为整合蛋白(integrul)和外国蛋白(peri-pheral)红细胞膜蛋白研究普遍，以之为例。
红细胞有两类重要的整合蛋白：血型糖蛋白(glycophorin)和阴离子通值蛋白(也称带了蛋白,band3 protein)。
血型糖蛋白是一个引KD 的糖蛋白，有131个aa 碱基，糖占分子量的60%左右，血型糖蛋白的寡糖链部份就组成了ABO 和MN 血型抗原。
膜蛋白的结构
-螺旋 -折叠
-螺旋
Arrangement
Ribbon +
of atoms
C and N
showing
backbone
H bonds The N-H of every peptide bond is
hydrogen-bonded to the carbonyl
离子与K+ Channel的相互作用
K+ Channel如何开关？
形成selectivity filter的结构非常坚 固 ➢ 在通道开关过程中不发生构像变化
跨膜螺旋在通道开关过程中发生构像 变化 ➢ 其对孔的限制类似于照相机光圈
细菌K+ Channel的开关机制
(Jiang et al, Nature 417, 523, 2002)
k0
r·k0
k k
r
k0 o r·k
设在原点O处电子散射的电磁波的相位为零
在r处电子散射的电磁波与原点散射波的光程 差为
d r k r k0 r (k k0 )
k0为代表入射波的单位向量 k为代表散射波的单位向量
单个电子的散射波
k0
r·k0
k k
r
k0 o r·k
r处电子散射的电磁波相对于原点的相位为
➢ 根据电子密度的大小，可以推断出原子在空间 的分布，亦即分子结构
X-射线晶体学测定三维结构
晶体 crystal
衍射 diffraction = 傅立叶变换
结构 structure = 逆傅立叶变换
3.3 膜蛋白的结构
膜蛋白分为三类 内在蛋白 (integral protein)
或 intrinsic protein
膜蛋白的结构和功能研究
膜蛋白的结构和功能研究膜蛋白是一类广泛存在于细胞膜中的蛋白质，其结构和功能对于细胞的正常运作以及疾病的发生有着重要的影响。
本文将探讨膜蛋白的结构和功能研究的相关内容。
一、膜蛋白的结构膜蛋白分为单跨膜蛋白和多跨膜蛋白两类。
其中，单跨膜蛋白是指蛋白质只穿过细胞膜一次，常见的代表是离子通道和受体蛋白。
而多跨膜蛋白则是指蛋白质穿过细胞膜多次，例如转运蛋白和酶类蛋白。
膜蛋白的结构包括两部分，一部分是亲水性氨基酸残基，另一部分是疏水性氨基酸残基。
亲水性氨基酸残基通常位于蛋白质的内部，而疏水性氨基酸残基则位于膜内区域。
根据这一结构，可以将膜蛋白分为两个区域：胞浆区和外部区域。
在胞浆区，膜蛋白会形成α螺旋结构，这一结构的特点是由螺旋形成的亲水壳层，保护了亲水残基，同时排除了水分子，从而使得这一部分区域不与水接触。
而在膜内区域，膜蛋白则会形成β结构，这一结构的特点是由β片层组成的疏水层，使得这一部分区域与水接触度很小。
二、膜蛋白的功能膜蛋白在细胞中有着多种不同的功能，包括以下几个方面：1.信号转导膜蛋白可以通过受体的方式，将抵达细胞表面的信号物质转化为细胞内部的信号，从而调节细胞的生理功能。
例如，细胞膜上的受体可以识别外部的荷尔蒙、神经递质等信号物质，并且通过信号转导通路将这些信号物质传递到细胞内部，从而引起一系列生理效应。
2.运输膜蛋白也有着运输分子的作用。
例如，红细胞膜上的免疫球蛋白G（IgG）可结合一氧化氮，从而促进铁离子进入红细胞内。
另外，膜上的ATP酶也可用于分泌外泌体，将细胞内分泌物从细胞表面释放。
3.通道膜蛋白还可以形成通道，从而使得特定分子能够通过细胞膜。
常见的还包括水通道蛋白（AQP），它们可以允许水分子快速通过细胞膜，调节细胞内外环境的渗透压平衡。
4.结构支持膜蛋白还有着结构支持的作用。
例如，细胞膜上的整合素是细胞外基质和细胞内骨架间重要的桥梁，它可以通过连接细胞膜与胞内肌微丝支架，增加细胞的刚度和稳定性。
不同细胞膜蛋白质的种类和含量
不同细胞膜蛋白质的种类和含量细胞膜蛋白质是细胞膜中起着重要功能的关键分子。
根据其结构和功能的差异，细胞膜蛋白质可以分为多种不同的类型。
本文将为大家介绍一些常见的细胞膜蛋白质种类，并讨论它们在细胞功能中的重要作用。
首先，我们来了解一下离子通道蛋白质。
这类蛋白质在细胞膜中形成通道，使离子能够跨过细胞膜。
离子通道蛋白质在维持细胞内外离子平衡、调节神经传导和肌肉收缩等方面起着重要作用。
常见的离子通道蛋白质有钾离子通道、钠离子通道和钙离子通道等。
另一类重要的细胞膜蛋白质是受体蛋白质。
它们位于细胞膜上，能够与外界的信号分子结合，从而触发细胞内的一系列反应。
这些反应可以调节细胞的生长发育、代谢活动和应激反应等。
常见的受体蛋白质有G蛋白偶联受体、酪氨酸激酶受体和离子通道受体等。
此外，细胞膜上还存在许多结构蛋白质。
这些蛋白质能够维持细胞形态、稳定细胞膜的结构，并参与细胞的运动和分裂等过程。
例如，肌凝蛋白质参与肌肉的收缩；固定蛋白质则连接和支持细胞间的结构；纤维素酶则参与细胞间质的重塑。
此外，还有一类被称为转运蛋白质的细胞膜蛋白质。
它们能够帮助物质通过细胞膜，起到供能转运物质的作用。
例如，葡萄糖转运蛋白质能够将葡萄糖从细胞外转运到细胞内，维持细胞正常的能量供应。
不同细胞膜蛋白质的含量也各不相同。
在细胞中，离子通道蛋白质和受体蛋白质通常数量较少，但它们的功能非常重要，能够完成细胞的信号传导和调节。
结构蛋白质的含量较高，它们构成细胞膜的骨架，确保细胞的形态稳定和正常功能。
转运蛋白质的含量则取决于细胞所处的环境和需要。
细胞膜蛋白质的多样性和含量的差异使得细胞能够实现不同功能。
深入了解细胞膜蛋白质的种类和含量，对于我们进一步认识细胞的机制具有重要的指导意义。
因此，我们应该继续深入研究细胞膜蛋白质，并通过相关技术手段探索其可能的疾病治疗途径或药物开发。
生物学中的膜蛋白结构与功能
生物学中的膜蛋白结构与功能膜蛋白是细胞膜构成的重要组分，在生命活动中扮演着重要的角色。
它们可以像障碍物一样防止某些物质的自由扩散，防止细胞外环境液体中的物质自由进入和离开细胞。
膜蛋白分为三种类型：离子通道蛋白、激素受体和转运蛋白。
它们各自分布在不同的部位，并且执行不同的功能。
本文将介绍膜蛋白的结构及其功能。
一、膜蛋白的结构每个膜蛋白的分子由两个主要的部分组成：外部部分和内部部分。
每个部分具有不同的结构和功能。
它们的结合形成了一个完整的、三维的蛋白质分子。
这个分子大致呈现球状或柱状结构。
球状的膜蛋白主要在细胞膜的表面，而柱状的膜蛋白则贯穿整个细胞膜的厚度。
膜蛋白最主要的构造单元是α-螺旋，β-折叠和转角。
α-螺旋是指由氨基酸残基组成的蛋白质结构，这些残基形成了一个中空的圆柱体。
在膜蛋白中，它们呈现立体排列，形成了各种通道和孔道。
β-折叠是一种由氨基酸组成的链，它们通过特定的手法折叠成一个片状结构。
转角是一个由两个α-螺旋、两个β-折叠合成的结构，常见于许多传输蛋白中。
膜蛋白的这些构成单元以不同的方式组合在一起，产生了各种类型的膜蛋白分子。
除了主要的构造单元，膜蛋白还包含磷脂分子和糖基化基团等团体。
磷脂分子形成了细胞膜的双层结构，而糖基化基团则参与了膜蛋白的识别和组装。
膜蛋白也含有水分子和小分子物质（如盐）等。
二、膜蛋白的功能膜蛋白的功能分为三类：离子通道蛋白、激素受体和转运蛋白。
1、离子通道蛋白离子通道蛋白是指膜蛋白分子中含有离子通道的蛋白。
它们作为信号转导通道向细胞内传递离子或单个分子。
这种蛋白通常包含一个中央的，具有常规分子电荷的通道区域。
根据传输离子的种类，离子通道蛋白可分为钙离子通道蛋白、钠离子通道蛋白、钾离子通道蛋白等多种类型。
2、激素受体激素受体是指膜蛋白分子中含有受体的蛋白。
它可以和激素分子结合，从而触发反应，导致某些生理功能的改变。
受体自身不会发生任何改变，但是它可以改变相邻的蛋白分子，导致不同的反应。
纤维蛋白和膜蛋白构象
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
② 细菌视红素（菌紫质） （bacteriorhodopsin）:
一 . 一级结构决定蛋白的三级结构：
证据主要来自三个方面： ① 蛋白变性复性 ②人工合成蛋白 ③ 生物合成蛋白
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二. 维持三级结构的力
1. 主要是非共价键或次级键，包括：
氢键：骨架之间，主、侧链之间，侧链之间，侧链与介质等 疏水作用：疏水基团聚集作用 范德华力（定向效应，诱导效应，分散效应） 离子键（盐键）：内部盐桥；表面形成水化层
（存在Lys和Hyl间醇醛交联或吡啶啉结构，二硫键）
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2. 胶原的形成：以I型胶原为例
羟化酶
① 羟化 : 发生在Pro ,Lys
Hyp ,Hyl (90%)
② 糖化 : Hyl-OH (葡萄糖、半乳糖) 糖苷
③ 前原胶原的形成：三条肽链交接在一起
端肽
④ 原胶原形成: 去处C-端和N-端端肽
疫学特性。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ及Ⅺ型胶原为有横纹的纤维形 胶原。 Ⅰ型（21+ 2），韧性强度超过钢筋。 分子量：胶原链分子量都在~100,000; ~1000aa/肽链
每分子长3000 A°、15 A°厚，长棒状分子 结构特征：含三股胶原螺旋，96%符合 ( Gly-X-Y )n 维持力：螺旋间氢键、链间范德华力以及链间共价交联
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四 球蛋白三级结构举例：
1 溶菌酶（lysozyme）分子构象——单结构域蛋白
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利用dualsystems biotech试剂盒进行膜蛋白的酵母双杂交，需要根据你的膜蛋白类型来选择合适的bait载体进行Y2H，下面提供整合性膜蛋白的分型的说明：
整合性膜蛋白(integral membrane protein)作为内在蛋白(Intrln-sicprotein)可部分或完全穿过细胞膜的磷脂双层，通常只有经去污剂处理才能使其脱离细胞膜。
白细胞分化抗原和黏附分子属于整合性膜蛋白。
大部分整合性膜蛋白为跨膜蛋白(transmembrane protein)，包括胞膜外区、跨膜区和胞质区。
根据Singer分类法，整合性膜蛋白有以下六种类型：
I型：一次跨膜，多肽链的N端在胞膜外，C端在胞内。
如免疫球蛋白超家族(1gSF)成员。
Ⅱ型：一次跨膜，多肽链的C端在胞膜外，N端在胞内。
如肿瘤坏死因子超家族成员的分子。
Ⅲ型：一条多肽链多次跨膜，跨膜次数有二、三、四、五、六或七次等，其中四次跨膜超家族(TM4—SF)和七次跨膜受体超家族(STR-SF)分子较为常见。
如趋化因子受体均属STM-SF，又称G蛋白偶联受体(Gprotein-coupledreceptor)。
Ⅳ型：由多个跨膜亚单位组成。
V型：多肽链以糖基磷脂酰肌醇(GPl)连接于细胞膜的脂质双层中，如GPI连接的CDl6、CD55和CD58等。
Ⅵ型：一条多肽链的一端以GPI形式连接于胞质膜，另一端是一次或多次跨膜，如膜桥蛋白。
上面的知识也可以回答类似于：“有谁知道Ⅰ型跨膜蛋白和Ⅱ型跨膜蛋白的定义和区别？”这类问题。