清华大学：《生物物理》课程教学资源（PPT课件讲稿）第五章 脂质及脂质聚集、第六章 膜的带电性质

补充:关于疏水作用 K Kauzmann(1959)研究非极性残基从非极性溶剂转移 至水中的热力学性质 模型系统:非极性分子甲烷(CH) 非极性溶剂苯或(C4 问题的提出: Mole甲烷从CCl4中移至水中free energy如何变化? 由dG=dH-TdS 转移过程:dH( enthalpy)0贡献是主要的!dH>0 minimal!

补充：关于疏水作用 K.Kauzmann (1959)研究非极性残基从非极性溶剂转移 至水中的热力学性质. 模型系统：非极性分子 甲烷(CH4 ) 非极性溶剂 苯或CCl4 问题的提出：X mole 甲烷从CCl4中移至水中free energy 如何变化？ 由dG = dH – TdS 转移过程：dH (enthalpy) 0 贡献是主要的！ dH > 0 minimal ！

2 S V=0 跃无 吸川迁辐 光 射 跃无 迁辐 吸 光 荧光 射 磷光 V=0 分子各种能级示意图。基态用G表示,第一电子激发态用S表 示(单线激发态, inglet excited state),第二电子激发态用S*表示。 T*表示第一电子三重激发态(三重态, triplet state)。基态和激发态都 含有几个不同的振动能级,图中用V=0,1,2,3表示

分子各种能级示意图。基态用G表示，第一电子激发态用S*表 示(单线激发态，singlet excited state)，第二电子激发态用S**表示。 T*表示第一电子三重激发态(三重态，triplet state)。基态和激发态都 含有几个不同的振动能级，图中用V=0, 1, 2, 3表示

5脂质及脂质聚集

5.脂质及脂质聚集

脂双分子层的动态性质

脂双分子层的动态性质

脂类分子在 Lipid bilayer中可能 有的运动方式 侧向扩散 旋转运动 旋转异构化 运动

脂类分子在Lipid Bilayer 中可能 有的运动方式

脂肪酰链内的旋转异构化运动 (内旋转) ●碳氢链中各亚甲基(CH2)处于 trans与 gauche构象之间的转换之中 o trans s gauche o correlation time:10-10 Sec ●这种快速的构象动态转变是脂双层流动性的分 子基础 流动性高→ gauche构象占的比例高(平均每个脂 肪酰链可有2个 gauche构象) 流动性低→ gauche构象占的比例减少

脂肪酰链内的旋转异构化运动 (内旋转) 碳氢链中各亚甲基 (-CH2 -) 处于 trans 与 gauche 构象之间的转换之中 ⚫ trans  gauche ⚫ correlation time: 10-10 Sec 这种快速的构象动态转变是脂双层流动性的分 子基础 ⚫ 流动性高 → gauche 构象占的比例高 (平均每个脂 肪酰链可有2个gauche构象) ⚫ 流动性低 → gauche 构象占的比例减少

C C 饱和胎肪酰链旋转异构化 运动可能产生的几种构象 C C (A)二面角ψ定义:键C2 (A) C1与键C1-C形成一个平 面,键CH1-C与键CCH形 成另一个平面,这两个平 面间的夹角为ψ。 (B)饱和脂肪酰链的三种稳 定构象。其中,反式(t构 扭式(g) 反式(t1) 歪扭式(g 象为d=180,是一种能量 最低的状态;歪扭式+ 和歪扭式(g)分别对应 +60和φ=-60,它们的 能量比反式构象略高~0.5千 卡克分子,因此也称为亚稳 转动角,中 (B)

饱和脂肪酰链旋转异构化 运动可能产生的几种构象 (A) 二面角 i定义：键Ci-2 - Ci-1与键Ci-1 -Ci形成一个平 面，键Ci-1 -Ci与键Ci -CI+1形 成另一个平面，这两个平 面间的夹角为 i 。 (B) 饱和脂肪酰链的三种稳 定构象。其中，反式(ti )构 象为 i＝1800，是一种能量 最低的状态；歪扭式＋(g+ ) 和歪扭式－(g- )分别对应 i＝ ＋600和 i＝－600，它们的 能量比反式构象略高0.5千 卡/克分子,因此也称为亚稳 态

饱和指应酚链旋转是构 体的说明及其示意模型。 (4)直链全反式; (B)单一扭异构1g0导致 的链弯曲; COOH COOH (O两个超构象相同 (gg形成的单一"kink” 构象。 Itttgttit tttgtgttt ttttgtttt tttttttt tttgtgtit

饱和脂肪酰链旋转异构 体的说明及其示意模型。 (A)直链全反式； (B)单一歪扭异构(tgt)导致 的链弯曲； (C)两个歪扭构象相间 (tgtgt)形成的单一”kink” 构象

trans构象: COOH COOH C(H 链间距离最近,适 合于晶态脂双层 gauche构象: 链长度缩短,链间 距离增大 kink构象 ttttitttt tug tit teig tett ttg tg ttt tttg tgt (A) (B)

trans构象： 链间距离最近，适 合于晶态脂双层 gauche构象： 链长度缩短，链间 距离增大 kink构象：-gtg-

Ramn光谱方送研究 膜流动性: trans I1064及 DMPC 1133 DMPC DPP gauche / trans 1100/1064 波长(cm-2 彼长(cm1 (A)

Raman 光谱方法研究 膜流动性： Itrans:  I1064 及  I1133 Igauche:  I1100 Igauche /Itrans  I1100 /I1064