细胞生物学04细胞膜与细胞表面

1、 主讲主讲 李桂兰李桂兰第四章第四章 细胞质膜细胞质膜细胞质膜细胞质膜 细胞内膜细胞内膜 生物膜生物膜本章主要内容本章主要内容第一节第一节 细胞膜的结构模型细胞膜的结构模型第二节第二节 生物膜的基本特征与功能生物膜的基本特征与功能第三节第三节 膜骨架膜骨架兴趣资料积累：兴趣资料积累：LangmuirLangmuir水盘脂水盘脂类展层类展层细胞膜由脂类物质组成细胞膜由脂类物质组成脂双分子层脂双分子层三明治夹心模型三明治夹心模型单位膜模型单位膜模型流动镶嵌模型流动镶嵌模型一、细胞膜的结构模型一、细胞膜的结构模型1.1.细胞膜的流动镶嵌模型细胞膜的流动镶嵌模型F细胞膜的流动镶嵌模型强调膜的细胞膜的流

2、动镶嵌模型强调膜的流动性流动性和和不对称性不对称性F内容内容细胞膜由流动的双脂层和嵌在其中的蛋白质组成。细胞膜由流动的双脂层和嵌在其中的蛋白质组成。磷脂分子以疏水性尾部相对，极性头部朝向水相组成生磷脂分子以疏水性尾部相对，极性头部朝向水相组成生物膜的物膜的基本结构支架基本结构支架；蛋白质或嵌在双脂层表面，或嵌在其内部，或横跨整个蛋白质或嵌在双脂层表面，或嵌在其内部，或横跨整个双脂层，表现出分布的不对称性。双脂层，表现出分布的不对称性。生物膜可看成是在双层脂分子中嵌有蛋白质的二维溶液。生物膜可看成是在双层脂分子中嵌有蛋白质的二维溶液。F补充完善：液晶态模型、板块镶嵌模型、脂筏模型补充完善：液晶态

3、模型、板块镶嵌模型、脂筏模型2.2.细胞膜的脂筏模型细胞膜的脂筏模型F脂筏：在以甘油磷脂为主的生物膜上，由鞘脂和胆固醇脂筏：在以甘油磷脂为主的生物膜上，由鞘脂和胆固醇等形成相对有序的脂相，如同漂浮在脂双层上的等形成相对有序的脂相，如同漂浮在脂双层上的“脂筏脂筏”一样载着执行某些特定功能的各种膜蛋白一样载着执行某些特定功能的各种膜蛋白F是生物膜在低温条件下不被非离子去垢剂溶解的部分，是生物膜在低温条件下不被非离子去垢剂溶解的部分，呈现液态有序相。呈现液态有序相。F可将生物膜看成由很多脂质微区组成的体系。这些微区可将生物膜看成由很多脂质微区组成的体系。这些微区四周被流动的、液态无序相的脂分子包围，

4、犹如很多小四周被流动的、液态无序相的脂分子包围，犹如很多小筏漂浮在流动的脂质海洋中。筏漂浮在流动的脂质海洋中。F脂质微区的发现使生物膜的结构更加完善。脂质微区的发现使生物膜的结构更加完善。 在真实的细胞膜上，脂质双分子层不是一个完在真实的细胞膜上，脂质双分子层不是一个完全均匀的二维流体，一些脂分子可以形成相对稳定全均匀的二维流体，一些脂分子可以形成相对稳定的凝胶状态或液态有序状态。脂质微区就是这样一的凝胶状态或液态有序状态。脂质微区就是这样一种有序的稳定结构。种有序的稳定结构。3.3.脂筏模型的意义脂筏模型的意义二、细胞膜的结构组成二、细胞膜的结构组成F质膜主要由质膜主要由膜脂膜脂和和膜蛋白膜

5、蛋白组成，另外还有组成，另外还有少量糖少量糖，主要以糖脂和糖蛋白的形式存在。主要以糖脂和糖蛋白的形式存在。F蛋白质约占蛋白质约占30-40%30-40%，脂质约，脂质约40-50%40-50%，糖约占，糖约占5%5%。1 1、膜脂、膜脂F 膜脂的种类：磷脂、糖脂和胆固醇。膜脂的种类：磷脂、糖脂和胆固醇。 甘油磷脂分子的主要特征是（甘油磷脂分子的主要特征是（P87P87）F 一个极性头部，两个非极性尾。心磷脂一个极性头部，两个非极性尾。心磷脂除外，有除外，有4 4个非极性尾。个非极性尾。F 脂肪酸链碳原子数为偶数脂肪酸链碳原子数为偶数F 除饱和脂肪酸外，常含有不饱和脂肪酸。除饱和脂肪酸外，常含有

6、不饱和脂肪酸。鞘磷脂在脑和神经细鞘磷脂在脑和神经细胞膜中特别丰富。原胞膜中特别丰富。原核细胞、植物中没有核细胞、植物中没有鞘磷脂。鞘磷脂。膜脂的功能膜脂的功能F 磷脂是生物膜的基本结构支架，而且与膜蛋白相磷脂是生物膜的基本结构支架，而且与膜蛋白相互作用，协助膜蛋白功能的实现。互作用，协助膜蛋白功能的实现。 膜脂在细胞信号传导中具有重要的作用：如磷脂膜脂在细胞信号传导中具有重要的作用：如磷脂酰肌醇的衍生物酰肌醇的衍生物PIPPIP、PIPPIP2 2、PIPPIP3 3、DGDG、磷脂酸、磷脂酸（PAPA）、神经酰胺等都是信号分子。而且膜脂还参与）、神经酰胺等都是信号分子。而且膜脂还参与了膜的运

7、输、离子通道的调节、膜的粘连等其他细胞了膜的运输、离子通道的调节、膜的粘连等其他细胞重要的生命活动过程。重要的生命活动过程。膜脂的共同特点膜脂的共同特点F都是双亲性的两性分子都是双亲性的两性分子膜脂特点的应用研究膜脂特点的应用研究1 1、脂单分子层技术、脂单分子层技术2 2、平面脂双层膜、平面脂双层膜( (黑膜黑膜) )3 3、脂质体技术、脂质体技术2 2、膜蛋白、膜蛋白根据膜蛋白分离的难易根据膜蛋白分离的难易程度及与脂分子的结合程度及与脂分子的结合方式可分为：方式可分为： 膜外周蛋白膜外周蛋白 膜内在蛋白膜内在蛋白 脂锚定蛋白：脂锚定蛋白：GPIGPI（糖（糖基磷脂酰肌醇锚定蛋白）基磷脂酰肌

8、醇锚定蛋白）膜蛋白是生物膜功能的主要体现者膜蛋白是生物膜功能的主要体现者去垢剂去垢剂F去垢剂是一端亲水一端疏水的双亲媒性分子，去垢剂是一端亲水一端疏水的双亲媒性分子， 是是分离与研究膜蛋白的常用试剂分离与研究膜蛋白的常用试剂3 3、膜、膜 糖糖F为短的分支寡聚糖，以糖脂或糖蛋白的形式存在。为短的分支寡聚糖，以糖脂或糖蛋白的形式存在。F提高膜的稳定性，帮助蛋白质的正确折叠和维持正提高膜的稳定性，帮助蛋白质的正确折叠和维持正确的构象，参与细胞识别、细胞粘着，决定细胞的确的构象，参与细胞识别、细胞粘着，决定细胞的抗原特异性等。抗原特异性等。一、一、生物膜的基本特征生物膜的基本特征F膜的流动性膜的流动

9、性膜脂的流动膜脂的流动膜蛋白的流动：膜蛋白的流动：F膜的不对称性：膜的不对称性：二、细胞膜的基本功能二、细胞膜的基本功能一、细胞膜的流动性一、细胞膜的流动性1 1、膜脂的流动性、膜脂的流动性（1 1）膜脂运动方式）膜脂运动方式F侧向扩散运动侧向扩散运动F旋转运动旋转运动F摆动运动摆动运动F翻转运动翻转运动（2 2）影响膜脂流动性的因素）影响膜脂流动性的因素（3 3）胆固醇对膜流动性的调节）胆固醇对膜流动性的调节2 2、膜蛋白的流动性、膜蛋白的流动性（1 1）实验证据）实验证据F膜蛋白的流动性可用免膜蛋白的流动性可用免疫标记细胞融合技术和疫标记细胞融合技术和光脱色恢复技术检测。光脱色恢复技术检测

10、。（2）膜蛋白流动性的限制因素）膜蛋白流动性的限制因素F限制膜蛋白运动的影响因素：限制膜蛋白运动的影响因素：细胞骨架结构、细胞外基质、细胞骨架结构、细胞外基质、细胞间、膜蛋白间以及膜蛋细胞间、膜蛋白间以及膜蛋白与膜脂间的相互作用。白与膜脂间的相互作用。3 3、膜流动性的生理意义、膜流动性的生理意义F质膜的流动性是保证其正常功能的必要条质膜的流动性是保证其正常功能的必要条件。当膜的流动性低于一定的阈值时，许件。当膜的流动性低于一定的阈值时，许多酶的活动和跨膜运输将停止，反之如果多酶的活动和跨膜运输将停止，反之如果流动性过高，又会造成膜的溶解。流动性过高，又会造成膜的溶解。二、膜的不对称性二、膜的

11、不对称性F定义：质膜内外两层的组分和定义：质膜内外两层的组分和功能的差异，称为膜的不对称性。功能的差异，称为膜的不对称性。F表现：表现：膜蛋白的不对称性膜蛋白的不对称性复合糖的不对称性复合糖的不对称性膜脂的不对称性膜脂的不对称性三、细胞膜的功能三、细胞膜的功能F细胞屏障、物质运输、细胞识别、信号传导、细胞屏障、物质运输、细胞识别、信号传导、酶的结合位点、形成细胞连接及细胞特化结酶的结合位点、形成细胞连接及细胞特化结构、与疾病及其治疗有关等。构、与疾病及其治疗有关等。F脂筏、质膜微囊或胞膜窖脂筏、质膜微囊或胞膜窖什么是膜骨架？什么是膜骨架？F是由质膜下与膜蛋白相连的由纤维蛋白组成的是由质膜下与膜

12、蛋白相连的由纤维蛋白组成的网架结构；参与维持质膜的形状并协助质膜完网架结构；参与维持质膜的形状并协助质膜完成多种生理功能。位于细胞质膜下约成多种生理功能。位于细胞质膜下约0.20.2mm厚厚的溶胶层。的溶胶层。研究膜骨架的材料研究膜骨架的材料F成熟的哺乳动物血红细胞没有核和内膜系统，是研成熟的哺乳动物血红细胞没有核和内膜系统，是研究膜骨架的理想材料。究膜骨架的理想材料。F红细胞经低渗处理，细胞破裂释放出内容物，留下红细胞经低渗处理，细胞破裂释放出内容物，留下一个保持原形的空壳，称为血影（一个保持原形的空壳，称为血影（ghostghost）。）。F血影蛋白成分：血影蛋白成分： 血影蛋白、锚蛋白、

13、带血影蛋白、锚蛋白、带3 3蛋白蛋白血型糖蛋白、血型糖蛋白、 带带4.14.1蛋白蛋白 肌动蛋白。肌动蛋白。血影分析血影分析F改变处理的离子强度：改变处理的离子强度：血影蛋血影蛋白、肌动蛋白条带消失，血影白、肌动蛋白条带消失，血影形状变的不规则；形状变的不规则；F去垢剂处理：去垢剂处理：带带3 3蛋白、血型蛋蛋白、血型蛋白条带消失，血影维持原状；白条带消失，血影维持原状；FRBCRBC膜骨架蛋白：膜骨架蛋白：血影蛋白、肌血影蛋白、肌动蛋白、锚蛋白和带动蛋白、锚蛋白和带4.14.1蛋白。蛋白。血影蛋白与带血影蛋白与带4.14.1蛋白、蛋白、肌动蛋白的相互作用肌动蛋白的相互作用带带4.14.1蛋白

14、与血型糖蛋蛋白与血型糖蛋白作用。白作用。锚蛋白与血影蛋白、带锚蛋白与血影蛋白、带3 3蛋白的相互作用蛋白的相互作用本章巩固练习本章巩固练习一、名词解释：一、名词解释：1 1、脂筏、脂筏 2 2、膜的不对称性、膜的不对称性 3 3、膜骨架、膜骨架二、填空题二、填空题1 1、用（）技术可以在电镜下观察膜蛋白的不对称性，（）技术可证明膜的、用（）技术可以在电镜下观察膜蛋白的不对称性，（）技术可证明膜的流动性。流动性。2 2、构成膜的脂肪酸链越长，膜的流动性越（），不饱和脂肪酸链越多，流、构成膜的脂肪酸链越长，膜的流动性越（），不饱和脂肪酸链越多，流动性越（）动性越（）, ,卵磷脂卵磷脂/ /鞘磷脂的比例越高，流动性越（）。鞘磷脂的比例越高，流动性越（）。3 3、细胞膜的流动镶嵌模型强调了膜的（）和（）。、细胞膜的流动镶嵌模型强调了膜的（）和（）。三、简答题三、简答题1 1、脂筏及其特点、脂筏及其特点2 2、影响膜流动性的主要因素。、影响膜流动性的主要因素。四、判断题四、判断题1 1、膜的不对称性是指膜蛋白在膜上的分布不对称。、膜的不对称性是指膜蛋白在膜上的分布不对称。2 2、胆