第四章 细胞膜与细胞表面课件

第四章细胞质膜第四章++细胞膜与细胞表面细胞质膜细胞内膜生物膜第四章++细胞膜与细胞表面本章主要内容细胞膜的结构模型与组成生物膜的基本特征与功能膜骨架第四章++细胞膜与细胞表面一、细胞膜的结构模型兴趣资料积累：Langmuir水盘脂类展层细胞膜由脂类物质组成脂双分子层三明治夹心模型单位膜模型流动镶嵌模型第四章++细胞膜与细胞表面细胞膜的流动镶嵌模型细胞膜的流动镶嵌模型强调膜的流动性和不对称性第四章++细胞膜与细胞表面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物膜的基本结构支架；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。第四章++细胞膜与细胞表面细胞膜流动镶嵌模型的补充完善液晶态模型、板块镶嵌模型、脂筏模型第四章++细胞膜与细胞表面脂筏：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“脂筏”一样载着执行某些特定功能的各种膜蛋白。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。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，犹如很多小筏漂浮在流动的脂质海洋中。第四章++细胞膜与细胞表面第四章++细胞膜与细胞表面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种有序的稳定结构。第四章++细胞膜与细胞表面二、细胞膜的结构组成质膜主要由膜脂和膜蛋白组成，另外还有少量糖，主要以糖脂和糖蛋白的形式存在。蛋白质约占30-40%，脂质约40-50%，糖约占5%。第四章++细胞膜与细胞表面1、膜脂膜脂的种类：磷脂、糖脂和胆固醇。

第四章++细胞膜与细胞表面头部尾部含氮基团磷酸基团甘油极性头部非极性尾部甘油磷脂分子第四章++细胞膜与细胞表面甘油磷脂磷脂酰乙醇胺磷脂酰丝氨酸磷脂酰胆碱---卵磷脂磷脂酰肌醇第四章++细胞膜与细胞表面心磷脂（双磷脂酰甘油）

DPG第四章++细胞膜与细胞表面甘油磷脂分子的主要特征是（P87）：一个极性头部，两个非极性尾。心磷脂除外，有4个非极性尾。脂肪酸链碳原子数为偶数除饱和脂肪酸外，常含有不饱和脂肪酸。第四章++细胞膜与细胞表面鞘磷脂鞘磷脂在脑和神经细胞膜中特别丰富。原核细胞、植物中没有鞘磷脂。第四章++细胞膜与细胞表面胆固醇第四章++细胞膜与细胞表面膜脂的功能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。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—PIP、PIP2、PIP3、DG、磷脂酸（PA）、神经酰胺等都是信号分子。而且膜脂还参与了膜的运输、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。第四章++细胞膜与细胞表面膜脂的共同特点都是双亲性的两性分子

补充资料：膜脂特点的应用研究

1、脂单分子层技术：在气液界面自发形成脂单层，可以看成生物膜的一个单层，提供了一个几乎可以完全控制的研究生物膜多种性质的人工模拟系统。第四章++细胞膜与细胞表面膜脂特点的应用研究：2、平面脂双层膜的研究：平面脂双层膜被称作黑脂膜（blacklipidmembrane），作为研究生物膜渗透性、物质跨膜运输、跨膜转移的模型。第四章++细胞膜与细胞表面膜脂特点的应用研究：3、脂质体技术：封闭的脂双分子层结构。生物膜研究的模型，作为药物，目的基因等的分子载体。第四章++细胞膜与细胞表面2、膜蛋白根据膜蛋白分离的难易程度及与脂分子的结合方式可分为：

膜外周蛋白膜内在蛋白脂锚定蛋白：GPI（糖基磷脂酰肌醇锚定蛋白）膜蛋白是生物膜功能的主要体现者第四章++细胞膜与细胞表面去垢剂去垢剂是一端亲水一端疏水的双亲媒性分子，是分离与研究膜蛋白的常用试剂第四章++细胞膜与细胞表面Figure10-19.Solubilizingmembraneproteinswithamilddetergent.Thedetergentdisruptsthelipidbilayerandbringstheproteinsintosolutionasprotein-lipid-detergentcomplexes.Thephospholipidsinthemembranearealsosolubilizedbythedetergent.第四章++细胞膜与细胞表面3、膜糖为短的分支寡聚糖，以糖脂或糖蛋白的形式存在。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，决定细胞的抗原特异性等。第四章++细胞膜与细胞表面1、生物膜结构模型的演化2、流动镶嵌模型对膜结构的描述，及其强调的膜结构特点3、脂筏结构模型对流动镶嵌模型的补充完善4、膜的基本组成及各成分的主要作用5、去垢剂的作用第四章++细胞膜与细胞表面第二节生物膜基本特征与功能一、膜的流动性膜脂的流动：膜蛋白的流动：二、膜的不对称性：三、细胞膜的基本功能第四章++细胞膜与细胞表面一、细胞膜的流动性1、膜脂的运动方式侧向扩散运动旋转运动摆动运动翻转运动第四章++细胞膜与细胞表面第四章++细胞膜与细胞表面影响膜脂流动性的因素膜的组成成分：胆固醇、脂肪酸链的饱和程度、脂肪酸链的长短等。其他因素：温度、酸碱度、离子强度等。第四章++细胞膜与细胞表面Figure10-7.Influenceofcis-doublebondsinhydrocarbonchains.Thedoublebondsmakeitmoredifficulttopackthechainstogetherandthereforemakethelipidbilayermoredifficulttofreeze.第四章++细胞膜与细胞表面Figure10-9.Cholesterolinalipidbilayer.Schematicdrawingofacholesterolmoleculeinteractingwithtwophospholipidmoleculesinoneleafletofalipidbilayer.第四章++细胞膜与细胞表面2、膜蛋白的流动性膜蛋白的流动性可用免疫标记细胞融合技术和光脱色恢复技术检测。第四章++细胞膜与细胞表面

第四章++细胞膜与细胞表面第四章++细胞膜与细胞表面膜蛋白的流动性限制膜蛋白运动的影响因素：细胞骨架结构、细胞外基质、细胞间、膜蛋白间以及膜蛋白与膜脂间的相互作用。第四章++细胞膜与细胞表面Figure10-37.Diagramofanepithelialcellshowinghowaplasmamembraneproteinisrestrictedtoaparticulardomainofthemembrane.膜蛋白运动的有限性第四章++细胞膜与细胞表面Figure10-38.Threedomainsintheplasmamembraneofguineapigspermdefinedwithmonoclonalantibodies.Aguineapigspermisshownschematicallyin(A),whileeachofthethreepairsofmicrographsshownin(B),(C),and(D)showscell-surfaceimmunofluorescencestainingwithadifferentmonoclonalantibody(ontheright)nexttoaphase-contrastmicrograph(ontheleft)ofthesamecell.Theantibodyshownin(B)labelsonlytheanteriorhead,thatin(C)onlytheposteriorhead,whereasthatin(D)labelsonlythetail.(CourtesyofSelenaCarrollandDianaMyles.)第四章++细胞膜与细胞表面膜流动性的生理意义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。第四章++细胞膜与细胞表面二、膜的不对称性质膜内外两层的组分和功能的差异，称为膜的不对称性。1、膜脂的不对称性2、膜蛋白的不对称性3、复合糖的不对称性第四章++细胞膜与细胞表面第四章++细胞膜与细胞表面第四章++细胞膜与细胞表面各种生物膜结构相似，不同结构的膜各种成分的种类和比例不同，从而具备不同的功能。第四章++细胞膜与细胞表面三、细胞膜的功能细胞屏障、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构、与疾病及其治疗有关等。脂筏、质膜微囊或胞膜窖第四章++细胞膜与细胞表面第四章++细胞膜与细胞表面1、生物膜的结构特点2、影响膜流动性的因素3、检测膜蛋白流动性的生物技术4、什么是膜的不对称性？表现在哪些方面？5、脂质微区的特点第四章++细胞膜与细胞表面第三节膜骨架是由质膜下与膜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成多种生理功能。位于细胞质膜下约0.2μm厚的溶胶层。第四章++细胞膜与细胞表面研究膜骨架的材料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。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（ghost）。第四章++细胞膜与细胞表面血影蛋白成分：血影蛋白、锚蛋白带3蛋白、血型糖蛋白、带4.1蛋白肌动蛋白。血影蛋白的分析第四章++细胞膜与细胞表面改变处理的离子强度：血影蛋白、肌动蛋白条带消失，血影形状变的不规则；去垢剂处理：带3蛋白、血型蛋白条带消失，血影维持原状；RBC膜骨架蛋白：血影蛋白、肌动蛋白、锚蛋白和带4.1蛋白。第四章++细胞膜与细胞表面第四章++细胞膜与细胞表面