第四章 细胞膜及其表面结构课件

第四章细胞质膜与细胞表面第四章细胞膜及其表面结构质膜（plasmamembrane）：包围在细胞质表面的一层薄膜，又称细胞膜（cellmembrane）。细胞内膜(intracellularmembrane)：围绕各种细胞器的膜。生物膜（biomembrane）：细胞所有膜结构统称生物膜，包括细胞膜和胞内膜。单位膜(unitmembrane)：在电镜下可见生物膜为“两暗一明”的三层结构，通常将这三层结构形式作为一个单位，称单位膜。关于“膜”的相关概念第四章细胞膜及其表面结构单位膜第四章细胞膜及其表面结构一、质膜的化学组成膜脂(50%)膜蛋白(40-50%)膜糖类(5-10%)第一节细胞膜第四章细胞膜及其表面结构一）膜脂膜脂主要包括磷脂、糖脂和胆固醇三种类型。1、磷脂是构成膜脂的基本成分，约占整个膜脂的50％以上。磷脂分子的主要特征是：分为头部和尾部；头部由磷酸和碱基组成，有极性，亲水性；尾部由两条脂肪酸链构成，非极性，疏水性；为双亲媒性分子（兼性分子）。第四章细胞膜及其表面结构X极性头部基团（亲水）非极性尾部基团（疏水）碱基第四章细胞膜及其表面结构第四章细胞膜及其表面结构根据头部的不同可分为：①磷脂酰胆碱phosphatidylcholine，PC，旧称卵磷脂;②磷脂酰丝氨酸phosphatidylserine，PS；③磷脂酰乙醇胺phosphatidylethanolamine，PE，旧称脑磷脂；④磷脂酰肌醇phosphatidylinositol，PI。第四章细胞膜及其表面结构第四章细胞膜及其表面结构2、糖脂是含糖而不含磷酸的脂类；也是双亲媒性分子。极性头部含有糖基,非极性尾部是鞘氨醇；包括脑苷脂（最简单的糖脂）、神经节苷脂等。第四章细胞膜及其表面结构葡萄糖脑苷脂半乳糖脑苷脂神经节苷脂第四章细胞膜及其表面结构3、胆固醇一般多存在于动物细胞中；头尾部之间含有固醇环；双亲媒性分子。第四章细胞膜及其表面结构双亲媒性分子双亲媒性分子既具有极性的头部和非极性尾部，在所有的膜脂都都是双亲媒性分子水溶液中膜脂自动形成双分子层，尾部相内，头部向外，并且可以形成不同的形状，如平面形，球形等。第四章细胞膜及其表面结构膜脂分子层第四章细胞膜及其表面结构4、脂质体（liposome）

——是一种人工脂膜在水中，搅动后磷脂形成双层脂分子的球形脂质体，直径25~1000nm不等。人工脂质体可用于：1.研究生物膜的特性。2.转基因；3.在临床治疗中,脂质体作为药物或酶等载体；

第四章细胞膜及其表面结构第四章细胞膜及其表面结构二）、膜蛋白外在(外周)膜蛋白(extrinsic/peripheralmembraneproteins)；

亲水性蛋白,靠离子键或其它弱键与膜表面的蛋白质分子或脂分子结合，易分离。内在（整合）膜蛋白（intrinsic/integralmembraneproteins)。

兼性蛋白，与膜结合紧密，需用去垢剂使膜崩解后才可分离。第四章细胞膜及其表面结构第四章细胞膜及其表面结构膜蛋白镶嵌蛋白占70～80％；周边蛋白占30％左右嵌入脂质双分子层中；嵌入部分疏水，露出部分亲水，因此也是双亲媒性分子功能：细胞膜功能的主要承担者。主要分布与细胞膜内表面，大部分为亲水性；功能：收缩，参与细胞的胞吞变形等。第四章细胞膜及其表面结构三）膜糖类与膜脂或膜蛋白结合成糖脂或糖蛋白，仅分布于膜的外表面。主要为一些低聚糖组成，如半乳糖、甘露糖、岩藻糖、半乳糖胺、葡萄糖、葡萄糖胺、唾液酸等七种。第四章细胞膜及其表面结构细胞质脂双层膜蛋白细胞被第四章细胞膜及其表面结构血型糖蛋白第四章细胞膜及其表面结构二、细胞膜的分子结构第四章细胞膜及其表面结构质膜的流动镶嵌模型

(fluidmosaicmodel)

1、连续的脂质双分子构成膜的主体（骨架），它具有液晶态特性；2、球形蛋白质分子嵌入，贯穿或附着于脂双分子层中；3、糖类附着在膜的外表面，与表层的脂类和蛋白质结合形成糖蛋白和糖脂；4、生物膜具有流动性。第四章细胞膜及其表面结构第四章细胞膜及其表面结构1、质膜的流动性1）膜脂分子的运动三、细胞膜的特性旋转运动摆动伸缩震荡运动翻转运动侧向扩散运动第四章细胞膜及其表面结构影响膜脂流动性的因素①胆固醇②脂肪酸链的饱和度③脂肪酸链的链长短④卵磷脂/鞘磷脂⑤其他因素：温度、酸碱度、离子强度等。第四章细胞膜及其表面结构2）膜蛋白的分子运动侧向扩散例：成斑现象成帽现象旋转扩散第四章细胞膜及其表面结构小鼠细胞标记人膜蛋白抗体+人膜蛋白（抗原）异核细胞抗小鼠膜蛋白抗体+荧光素B抗人膜蛋白抗体+荧光素A标记小鼠膜蛋白抗体+小鼠膜蛋白（抗原）人细胞孵育（370C,40分钟）诱导融合膜蛋白(抗原）第四章细胞膜及其表面结构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。3）膜流动性的生理意义第四章细胞膜及其表面结构2、质膜的不对称性膜脂分布的不对称性：脂类双分子层内外两层脂质分子种类、含量和比例均不相同；膜蛋白分布的不对称性：没有任何一种蛋白是既分布于膜内层又分布于膜外层；膜糖类分布的不对称性：糖类主要分布于细胞膜的外表面。思考：膜的不对称性有何生物学意义？第四章细胞膜及其表面结构第四章细胞膜及其表面结构第二节细胞表面细胞表面：指包围在细胞质外层的一个复合的结构体系和多功能体系，包括细胞膜、细胞被和膜下胞质溶胶层。第四章细胞膜及其表面结构细胞表面结构示意图第四章细胞膜及其表面结构细胞被细胞被：细胞膜中糖蛋白和糖脂外表面的糖链相互交织形成的一层绒毛状的多糖物质。是细胞膜结构的一部分；具有保护作用和信号接受作用；特殊的：哺乳动物的小肠上皮细胞的细胞被具有吸收的作用，称为糖萼。第四章细胞膜及其表面结构电镜下细胞被结构图第四章细胞膜及其表面结构胞质溶胶层是细胞膜下0.1～0.2nm的溶胶层；含高浓度的蛋白质和微管、微丝（细胞骨架的组成成份）；维持细胞的形态、极性（微丝、微管具有极性）、运动、参与细胞的物质运输。第四章细胞膜及其表面结构思考题1、膜蛋白有哪些类型？各有何功能？2、细胞膜主要由哪些分子组成？3、如何理解膜的不对称性和流动性？第四章细胞膜及其表面结构第四节细胞连接第四章细胞膜及其表面结构细胞连接(celljunction)：分为三种：封闭连接锚定连接通讯连接

定义：多细胞生物体组织中，相邻细胞膜的接触区域特化形成的一些连接结构。第四章细胞膜及其表面结构第四章细胞膜及其表面结构一、封闭连接（occludingjunction）

主要形式为紧密连接（tightjunction)；分子机制：相邻细胞的特殊膜蛋白相互交联（嵴线）封闭了细胞之间的空隙。特点：细胞膜之间连接紧密，无空隙；分布：广泛存在于各种上皮细胞之间。第四章细胞膜及其表面结构细胞膜细胞间隙（嵴线）第四章细胞膜及其表面结构紧密连接的功能1、形成渗漏屏障，起重要的封闭作用；例：血脑屏障和血胎屏障2、支持功能；3、隔离作用，使游离端与基底面质膜上的膜蛋白行使各自不同的膜功能。第四章细胞膜及其表面结构第四章细胞膜及其表面结构是由一个细胞的骨架和另一个细胞的骨架相连或与细胞外基质连接形成；二、锚定连接（anchoringjunction）分布：上皮组织、心肌、子宫颈、平滑肌细胞类型：1、桥粒连接：中间丝介导（桥粒、半桥粒）2、黏合连接：肌动蛋白丝介导（粘合带、粘合斑）第四章细胞膜及其表面结构问:为什么要有细胞骨架的参与？第四章细胞膜及其表面结构细胞膜之间有约30nm的空隙，由连接蛋白与中间丝连接形成纽扣状结构。包括桥粒和半桥粒连接。1、桥粒连接第四章细胞膜及其表面结构桥粒：是细胞间连接起中心作用的结构。细胞膜细胞间隙桥粒蛋白中间纤维盘状致密斑（30nm)(15-20nm)半桥粒：是使细胞与其下方的基底膜相连的结构。细胞膜基底膜中间纤维桥粒蛋白第四章细胞膜及其表面结构第四章细胞膜及其表面结构桥粒连接的功能：将相邻细胞或细胞与基质牢牢连接起来，起支持、附着、抵抗外界压力与张力的作用。例：天疱疮患者对自身的桥粒连接蛋白产生抗体并使皮肤上皮的桥粒连接破坏消失，从而导致细胞过早脱落，形成严重的表皮大疮。第四章细胞膜及其表面结构天疱疮第四章细胞膜及其表面结构粘合带：位于上皮细胞紧密连接的下方,在相邻细胞间形成一个连续的带状结构。紧密连接粘合带

微丝束（肌动蛋白纤维）细胞间隙(15-20nm)粘合斑：是肌动蛋白与细胞外基质之间的连接方式。2、粘合连接（中间连接）第四章细胞膜及其表面结构粘合连接的功能：均起着附着与支持的功能。总之：锚定连接将相邻细胞的骨架系统或将细胞与基质相连形成一个坚强、有序的细胞群体。第四章细胞膜及其表面结构三、通讯连接（communicatingjunction）除了连接作用以外，还具有介导细胞间通讯的作用；是动物细胞（包括人）间最主要的一种连接方式；包括：间隙连接和突触连接。第四章细胞膜及其表面结构细胞膜细胞间隙2-4nm连接子跨摸蛋白亚单位孔道φ1.5nm个间隙连接单位9-10nm两个连接子为一间隙连接连接处有2～4nm的缝隙；基本单位称连接子，由6个跨膜蛋白亚单位环绕而成，相邻细胞膜上的两个连接子对接便形成间