細胞課件文字版第04章細胞質膜

1、課程內容結構（2012 年）13 章概論412、17 章 細胞靜態(tài)結構1316 章 細胞動態(tài)調節(jié)第四章 細胞質膜（Plasma Membrane）本章內容第一節(jié)第二節(jié)細胞質膜的結構模型與基本成分；細胞質膜的基本特征和功能，（包含“膜骨架”）；第一節(jié)細胞質膜的結構模型與基本成分本節(jié)主要內容一、細胞質膜的結構模型（m二、膜脂三、膜蛋白）一、 生物膜的結構模型 P83，541、Ernest Overton （1895） 發(fā)現(xiàn)：溶于脂肪的物質很容易透過植物的細胞膜；不溶于脂肪的物質則不易透過。推測細胞膜由連續(xù)的脂類物質組成。2、E. Gorter 和 F. Grendel（1925）發(fā)現(xiàn)：紅細胞質膜的

2、脂類成分在水面展開的面積是紅細胞表面積的 2 倍，由此推測細胞膜由雙層脂分子組成。3、三明治式質膜結構模型 P83J. Danielli 和 H. Davson（1935） 發(fā)現(xiàn)：質膜的表面張力油-水界面，推測膜中含有蛋白質。1959 年提出了“蛋白質脂質蛋白質”的三明治式的質膜結構模型4、膜模型（unit membrane m）J. D. Robertson （1959） 用超薄切片技術獲得了清晰的細胞膜，顯示暗-明-暗三層結構；5、鑲嵌模型（fluid mosaic m）S. J. Singer 和 G. L.Nicolson（ 1972） 提出了“鑲嵌模型”。6、脂筏（lirafts）和

3、質膜微囊（caveolae）（補充）（1）1988 年脂筏富含膽固醇和鞘磷脂的微結構域 (直徑約 100nm)，是一種動態(tài)結構，位于質膜的外小頁；形成于基體；如同一個蛋白質停泊的，與膜的信號轉導、跨膜、病源等有密切關系。（2）1995 年質膜微囊細胞表面內陷小孔結構，以鞘脂和膽固醇為主，以微囊素/內陷素（caveolin）為標志蛋白。（3）脂筏和質膜微囊（胞膜窖）的功能 P96：信號轉導中心？物質的內吞、外排疾病關聯(lián)HIV、癌、動脈粥樣硬化、老年性癡呆質膜應該視為脂質、蛋白質和糖組成的一個不均勻的超分子體系，膜脂以甘油酯為主體，大的、以鞘脂和膽固醇為主要成分的微區(qū)分散在主體中。主體和微區(qū)都含有

4、數(shù)量不等的膜蛋白。question ？1、微區(qū)的功能機制？2、微區(qū)小，難以分離3、信號分子與微區(qū)的關系？4、微區(qū)在的應用？細胞膜的化學組成 p85質膜主要由膜脂和膜蛋白組成。膜脂膜的基本骨架；膜蛋白膜功能的主要體現(xiàn)者。二、膜脂（membrane li生物膜的基本成分（一）成分）P85，56主要包括甘油磷脂、鞘酯（包括糖脂）和固醇三種類型。1、甘油磷脂：是膜脂的基本成分，占膜脂的 50以上；在內質網(wǎng)。甘油磷脂phosphoglyceride主要類型有： 磷脂酰膽堿(PC)，舊稱卵磷脂 磷脂酰絲氨酸(PS) 磷脂酰乙醇胺(PE), 舊稱腦磷脂 磷脂酰肌醇(PI) 雙磷脂酰甘油( DPG) ,舊稱心

5、磷脂脂分子極性頭部的空間占位對脂雙層曲度的影響磷酸甘油酯的分子結構特征1）頭尾： “一頭”（心磷脂 4 尾）；碳鏈：碳原子多為 16 或 18，偶數(shù)。飽和性：飽和、單不飽和、多不飽和。 30o轉角2、鞘酯（sphingolis）含量較少，是鞘胺醇的衍生物。鞘磷脂（sphingomyelin）以鞘胺醇為骨架，與一條脂肪酸鏈組成疏水尾部，與含膽堿的磷酸基團組成親水頭部；在神經(jīng)系統(tǒng)中含量特別豐富。原核細胞、植物中無鞘磷脂。糖脂（glycoli）以鞘胺醇為骨架，與一條脂肪酸鏈組成疏水尾部，與一個或多個糖殘基組成親水頭部，在神經(jīng)細胞膜上糖脂含量較高。最簡單的糖脂半乳糖腦苷脂，在髓鞘的多層膜中含量豐富；變

6、化最多、最復雜的糖脂神經(jīng)節(jié)苷脂。質膜上的糖類：共價連接在膜脂和膜蛋白上90以共價鍵與蛋白質糖蛋白；10連接到脂類糖脂。膜糖的功能：細胞與環(huán)境的相互作用接觸抑制信號轉導蛋白質分選保護作用等。3、固醇包括膽固醇及類似物；動物中含量最豐富的固醇類化合物；植物和細菌中少；在腦、神經(jīng)組織及腎上腺中含量豐富，其次是在肝、腎、脾、皮膚和脂肪組織中。膽固醇對細胞膜性的影響在相變溫度以上,它可使磷脂分子的脂酰鏈末端的運動減小,即限制膜的性。在相變溫度以下,可增加脂類分子脂酰鏈的運動,這樣可以增強膜的性。膜脂的特性 厚度約 6nm；連續(xù)廣泛的網(wǎng)絡；可變形；自組裝（self assemble）。（二）膜脂的運動方式

7、（P87，58）1、沿膜平面的側向運動；*2、脂分子圍繞軸心的自旋運動；3、脂分子尾部的擺動；4、雙層脂分子之間的翻轉運動。（三）脂（liome）p88，58本質：利用了磷脂分子在水相中自我組裝形成的穩(wěn)定的脂雙層膜現(xiàn)象而的人工膜。在水中，攪動磷脂形成的雙層脂分子球形體，直徑 251000nm 不等。liome人工脂1.的用途：物膜的特性2.藥物和 DNA 的載體隱形脂（stealth liomes）三、膜蛋白P88，58種類繁多, 是膜功能的主要體現(xiàn)者。據(jù)估計核組編碼的蛋白質中約 30%為膜蛋白。（一）膜蛋白的類型根據(jù)膜蛋白與脂分子的結合方式，分為三類：外在膜蛋白 （peripheral pr

8、otein）外周內在膜蛋白 （ egral protein ）整合脂錨定膜蛋白（li外在膜蛋白anchored protein）水溶性，在脂雙層的表面；與質膜以弱鍵形式連接；容易從膜上分離下來。膜內在蛋白p90，59占膜蛋白主體，多數(shù)為跨膜蛋白（tansmembrane proteins），是兩性分子；與膜的結合非常緊密，只有用去垢劑才能從膜上洗滌下來，如 SDS（離子型），TritonX-100（非離子型）p91，61。膜內在蛋白與膜脂的結合方式p89本節(jié)小結一、細胞質膜的結構模型二、膜脂三、膜蛋白第二節(jié)、生物膜的基本特征和功能一、膜的性（P92，62）質膜性的意義1）有利于酶的側向擴散和旋

9、轉運動；2）保證了物質的；與信號轉導有關；和能量轉換有關；與細胞的發(fā)育和衰老相關。影響膜脂性的膽固醇含量：含量增加，膜的性降低；脂肪酸鏈的飽和度：飽和度越低，膜性越強。脂肪酸鏈的長度：長鏈，相變溫度高，膜性低；卵磷脂/鞘磷脂比例：該比例膜性增加，是因為鞘磷脂粘度高于卵磷脂； 其他：溫度、酸堿度、離子強度等。（二） 膜蛋白的性 （P92，62）是自發(fā)的熱運動（側向），不需要代謝產物的參加和能量的提供，但受到溫度影響。膜蛋白的性是相對的：某些膜蛋白分布有區(qū)域性；有的蛋白不的因與膜下的細胞骨架相結合，受限。膜蛋白的實驗熒光抗體免疫標記細胞融合整合膜蛋白的運動方式影響膜蛋白移動的溫度整合蛋白相互間的影

10、響膜骨架的影響細胞外基質的影響相鄰細胞的影響細胞外配體、抗體、及藥物大分子的影響（三）膜脂和膜蛋白運動速率的檢測 P93，63光脫色熒光恢復技術 FRAPfluorescencerecovery afthotobleaching熒光素標記膜蛋白或膜脂，再用激光照射某一區(qū)域，被照射區(qū)的熒光因淬滅而變弱。由于膜的性，粹滅區(qū)域亮度會逐漸恢復，最后與周圍亮度等同。恢復的速度間接反映出膜蛋白或者膜脂擴散的速度。二、膜的不對稱性 P93，63質膜內外兩層的組分和功能的差異（一） 細胞質膜各膜面的名稱ESEFPFPS小鼠肝細胞膜冰凍蝕刻（二）膜脂的不對稱性p93，（三）膜蛋白的不對稱性三、質膜相關的膜骨架6

11、4（一）膜骨架（membrane asso定義：質膜下與膜蛋白相連的ted cytoskeleton）蛋白組成的網(wǎng)架結構。作用：維持質膜的形狀并協(xié)助質膜完成多種生理功能。材料：成哺乳動物血紅細胞二、紅細胞的生物學特性不貴，可大量獲得；游離，無需從復雜組織中分離；無核膜和內膜，避免膜樣品的污染；簡單處理溶血，就能獲得血影。紅細胞血影三、紅細胞質膜蛋白及膜骨架紅細胞膜骨架：在紅細胞膜的內側，由膜蛋白和蛋白組成的網(wǎng)架。人紅細胞膜蛋白 SDSPAGE 電泳分布紅細胞膜內存在的蛋白質約 15 種蛋白，其中主要的有 3 種:血影蛋白（spectrin）：又叫紅膜肽，是膜骨架主要成分，、 亞基，非膜蛋白；帶 3 蛋白（band 3 protein）：跨膜蛋白， “陰離子通道”；多次跨膜（1214 次）血型糖蛋白 A（glycophorin A）：單次跨膜蛋白，富含唾液酸，類似的還有血型糖蛋白 B、C、 D；肌動蛋白（actin）：又稱帶 5 蛋白，是膜骨架的主要成分，肌動蛋白白結合的位點。上有多個與血影蛋錨蛋白（yrin）：又稱帶 2.1 蛋白，一方面連接血影蛋白，一方面連接帶 3 蛋白；帶 4.1 蛋白（band 4.1 protein）：膜骨架成分，促使血影蛋白和肌動蛋白結合；紅細胞膜