細(xì)胞生物學(xué)四細(xì)胞質(zhì)膜

1、細(xì)胞生物學(xué)四細(xì)胞質(zhì)膜1959J.D.Robertson pr-脂質(zhì)-pr 電鏡超薄切片 “暗-亮-暗”三條帶“2-3.5-2”nm1972S.J.Singer & G.Nicolson 提出“流動(dòng)鑲嵌模型”膜的流動(dòng)性：膜蛋白和膜脂均可側(cè)向運(yùn)動(dòng)膜pr分布的不對(duì)稱(chēng)性：鑲在表面、嵌入或橫跨脂雙份子層“液晶態(tài)模型”“板塊鑲嵌模型”“脂筏模型”膜脂：無(wú)序（流動(dòng)態(tài)）有序（晶態(tài)）有流動(dòng)性程度不同的“板塊”鑲嵌而成膽固醇、鞘磷脂等組成“脂筏”，運(yùn)載膜pr磷脂分子具有極性頭部和非極性尾部，且疏水性（非極性）尾部相對(duì)，極性頭部朝外，在水相中可自發(fā)形成封閉的膜系統(tǒng)。蛋白分子以不同方式鑲嵌再脂雙層分子中或結(jié)合在其表面

2、，蛋白的類(lèi)型、分布及與脂分子協(xié)同作用，賦予其不同的特性和功能。膜pr-膜脂、膜pr-膜pr、膜pr-生物大分子等相互作用，限制了膜蛋白和膜脂的流動(dòng)性，形成脂筏結(jié)構(gòu)。對(duì)生物膜的認(rèn)識(shí)細(xì)胞質(zhì)膜結(jié)構(gòu)模式圖二、膜脂（一）成分磷脂 (phospholipid)糖脂 (glycolipid)膽固醇 (cholesterol)磷脂膜脂的基本成分，50磷脂甘油磷脂（phosphoglyceride）鞘磷脂（sphingolipid）磷脂酰膽堿（卵磷脂）磷脂酰絲氨酸磷脂酰乙醇胺（腦磷脂）磷脂酰肌醇主要特征：具有一個(gè)極性頭部和兩個(gè)非極性尾部（脂肪酸鏈）脂肪酸碳鏈為偶數(shù)，16、18、20含飽和脂肪酸和不飽和脂肪酸（3

3、0）糖脂5，神經(jīng)元質(zhì)膜上糖脂含量較高（5-10 ）不同細(xì)胞糖脂種類(lèi)不同神經(jīng)細(xì)胞：神經(jīng)節(jié)苷脂紅細(xì)胞：ABO血型脂葡萄糖N-乙酰葡糖胺半乳糖巖藻糖無(wú)： O型N-乙酰氨基半乳糖：A型半乳糖： B型腦細(xì)胞：腦苷脂膽固醇1/3調(diào)節(jié)膜的流動(dòng)性、增加膜的穩(wěn)定性、降低水溶性物質(zhì)的通透性脂筏的基本結(jié)構(gòu)成分（二）膜脂的運(yùn)動(dòng)方式沿膜平面的側(cè)向運(yùn)動(dòng)脂分子圍繞軸心的自旋運(yùn)動(dòng)脂分子尾部的擺動(dòng)雙層脂分子之間的翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（三）脂質(zhì)體 (liposome)根據(jù)磷脂分子可在水相中形成穩(wěn)定的脂雙層膜的趨勢(shì)而制備的人工膜，球形脂質(zhì)直徑在25-1000nm之間?？晒隓NA,用于轉(zhuǎn)基因；可裹入藥物，用于診斷與治療。三、膜蛋白（一）膜蛋白

4、的類(lèi)型外在（周邊）膜蛋白內(nèi)在（整合）膜蛋白脂錨定膜蛋白水溶性，易分離（離子強(qiáng)度、溫度）結(jié)合緊密，去垢劑通過(guò)與脂肪酸或糖脂相連錨定（二）內(nèi)在膜蛋白與膜脂結(jié)合的方式跨膜結(jié)構(gòu)域與脂雙層分子的疏水核心相互作用跨膜結(jié)構(gòu)域兩端攜帶的氨基酸正電荷的氨基酸殘基（Arg+、Lys+）負(fù)電荷的氨基酸殘基Ca2+/Mg2+磷脂帶負(fù)電的極性頭細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)側(cè)的Cys殘基與脂肪酸分子共價(jià)結(jié)合跨膜結(jié)構(gòu)域與膜脂的結(jié)合方式：含有20個(gè)左右的疏水氨基酸殘基，形成螺旋嗜鹽菌的膜蛋白螺旋：21aa螺旋同時(shí)具有極性側(cè)鏈和非極性側(cè)鏈，形成特異極性分子的跨膜通道帶3 pr：Cl-/HCO3-的跨膜運(yùn)輸10-12個(gè)aa殘基，形成折疊（三）去垢

5、劑一端親水另一端疏水的兩性小分子，分離與研究膜蛋白的常用試劑離子型去垢劑：十二烷基磺酸鈉（SDS）引起細(xì)胞質(zhì)膜崩解，或與膜pr疏水部結(jié)合從而使其與膜分離引起蛋白質(zhì)變性非離子型去垢劑：Triton-100引起細(xì)胞質(zhì)膜崩解，但對(duì)pr作用溫和第二節(jié) 生物膜的基本特征與功能一、膜的流動(dòng)性（一）膜脂的流動(dòng)性脂肪酸鏈越短、不飽和程度越高，膜脂的流動(dòng)性越大在相變溫度范圍內(nèi)，溫度越高，膜脂的流動(dòng)性越大膽固醇對(duì)膜的流動(dòng)性起重要的雙重調(diào)節(jié)作用，多數(shù)情況下，防止膜脂由液相變成固相，保證膜處于流動(dòng)狀態(tài)（二）膜蛋白的流動(dòng)性經(jīng)典實(shí)驗(yàn)：熒光抗體免疫標(biāo)記實(shí)驗(yàn)?zāi)さ鞍椎倪\(yùn)動(dòng)是自發(fā)的熱運(yùn)動(dòng)，不需要代謝產(chǎn)物，也不需要能量成斑現(xiàn)象：成

6、帽現(xiàn)象：熒光標(biāo)記聚集在細(xì)胞表面的某些部位熒光標(biāo)記聚集在細(xì)胞的一端部分膜蛋白不能自由運(yùn)動(dòng)，其分布具有區(qū)域性，被限制在某個(gè)特定區(qū)域內(nèi)膜蛋白與細(xì)胞骨架結(jié)構(gòu)相結(jié)合細(xì)胞松弛素B影響膜的流動(dòng)性的因素：細(xì)胞骨架膜蛋白與膜脂的相互作用（三）熒光漂白恢復(fù)技術(shù)質(zhì)膜上膜蛋白擴(kuò)散速率：5X10-115X10-9CM2/S蛋白在水中的擴(kuò)散速率：10-7CM2/S脂分子-prPr-pr束縛了膜蛋白的自由擴(kuò)散二、膜的不對(duì)稱(chēng)性（一）細(xì)胞質(zhì)膜各部分的名稱(chēng)ES:細(xì)胞外表面PS:原生質(zhì)表面EF:PF:細(xì)胞外小頁(yè)斷裂面原生質(zhì)小頁(yè)斷裂面（二）膜脂的不對(duì)稱(chēng)性同一種膜脂分子在膜的脂雙層中呈不均勻分布磷脂甘油磷脂鞘磷脂磷脂酰膽堿（卵磷脂）

7、PC磷脂酰絲氨酸 PS磷脂酰乙醇胺（腦磷脂） PE磷脂酰肌醇 PIESPSPSPSES糖脂膽固醇ES50%膜脂不對(duì)稱(chēng)分布的影響因素磷脂：合成部位生物學(xué)功能空間形狀糖脂：執(zhí)行生理功能的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)膽固醇：（三）膜蛋白的不對(duì)稱(chēng)性每種膜蛋白在質(zhì)膜上都有確定的方向性所有的膜蛋白都在質(zhì)膜上不對(duì)稱(chēng)分布細(xì)胞表面受體膜上載體蛋白糖蛋白按一定方向傳遞信號(hào)、轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)糖殘基分布在質(zhì)膜ES面生物各膜面的名稱(chēng)及不對(duì)稱(chēng)性七、細(xì)胞膜的功能提供穩(wěn)定的內(nèi)環(huán)境選擇性的物質(zhì)運(yùn)輸信息識(shí)別位點(diǎn)多種酶的結(jié)合位點(diǎn)介導(dǎo)細(xì)胞與細(xì)胞、細(xì)胞與基質(zhì)間的連接參與具有不同功能的細(xì)胞表面特化結(jié)構(gòu)膜蛋白的異常與疾病相關(guān)，可作為治療的藥物靶標(biāo)第三節(jié) 膜骨架一、膜骨架細(xì)胞質(zhì)膜下與膜蛋白相連的由纖維蛋白組成的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，參與維持細(xì)胞質(zhì)膜的形狀并協(xié)助質(zhì)膜完成多種生理功能溶膠層中含豐富的骨架纖維，通過(guò)膜骨架與質(zhì)膜相連二、紅細(xì)胞的生物學(xué)特性紅細(xì)胞影（血影，blood ghost）當(dāng)紅細(xì)胞經(jīng)低滲處理后，質(zhì)膜破裂，同時(shí)釋放出血紅蛋白和胞內(nèi)其他可溶性蛋白，細(xì)