細(xì)胞課件文字版第04章細(xì)胞質(zhì)膜

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

2、脂類成分在水面展開的面積是紅細(xì)胞表面積的 2 倍，由此推測(cè)細(xì)胞膜由雙層脂分子組成。3、三明治式質(zhì)膜結(jié)構(gòu)模型 P83J. Danielli 和 H. Davson（1935） 發(fā)現(xiàn)：質(zhì)膜的表面張力油-水界面，推測(cè)膜中含有蛋白質(zhì)。1959 年提出了“蛋白質(zhì)脂質(zhì)蛋白質(zhì)”的三明治式的質(zhì)膜結(jié)構(gòu)模型4、膜模型（unit membrane m）J. D. Robertson （1959） 用超薄切片技術(shù)獲得了清晰的細(xì)胞膜，顯示暗-明-暗三層結(jié)構(gòu)；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(zhì)膜微囊（caveolae）（補(bǔ)充）（1）1988 年脂筏富含膽固醇和鞘磷脂的微結(jié)構(gòu)域 (直徑約 100nm)，是一種動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)，位于質(zhì)膜的外小頁；形成于基體；如同一個(gè)蛋白質(zhì)停泊的，與膜的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、跨膜、病源等有密切關(guān)系。（2）1995 年質(zhì)膜微囊細(xì)胞表面內(nèi)陷小孔結(jié)構(gòu)，以鞘脂和膽固醇為主，以微囊素/內(nèi)陷素（caveolin）為標(biāo)志蛋白。（3）脂筏和質(zhì)膜微囊（胞膜窖）的功能 P96：信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中心？物質(zhì)的內(nèi)吞、外排疾病關(guān)聯(lián)HIV、癌、動(dòng)脈粥樣硬化、老年性癡呆質(zhì)膜應(yīng)該視為脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和糖組成的一個(gè)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(jī)制？2、微區(qū)小，難以分離3、信號(hào)分子與微區(qū)的關(guān)系？4、微區(qū)在的應(yīng)用？細(xì)胞膜的化學(xué)組成 p85質(zhì)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(nèi)質(zhì)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(duì)脂雙層曲度的影響磷酸甘油酯的分子結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)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(tuán)組成親水頭部；在神經(jīng)系統(tǒng)中含量特別豐富。原核細(xì)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(gè)或多個(gè)糖殘基組成親水頭部，在神經(jīng)細(xì)胞膜上糖脂含量較高。最簡(jiǎn)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(fù)雜的糖脂神經(jīng)節(jié)苷脂。質(zhì)膜上的糖類：共價(jià)連接在膜脂和膜蛋白上90以共價(jià)鍵與蛋白質(zhì)糖蛋白；10連接到脂類糖脂。膜糖的功能：細(xì)胞與環(huán)境的相互作用接觸抑制信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白質(zhì)分選保護(hù)作用等。3、固醇包括膽固醇及類似物；動(dòng)物中含量最豐富的固醇類化合物；植物和細(xì)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(duì)細(xì)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(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng),這樣可以增強(qiáng)膜的性。膜脂的特性 厚度約 6nm；連續(xù)廣泛的網(wǎng)絡(luò)；可變形；自組裝（self assemble）。（二）膜脂的運(yùn)動(dòng)方式

7、（P87，58）1、沿膜平面的側(cè)向運(yùn)動(dòng)；*2、脂分子圍繞軸心的自旋運(yùn)動(dòng)；3、脂分子尾部的擺動(dòng)；4、雙層脂分子之間的翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。（三）脂（liome）p88，58本質(zhì)：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(dòng)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(jì)核組編碼的蛋白質(zhì)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(jié)合方式，分為三類：外在膜蛋白 （peripheral pr

8、otein）外周內(nèi)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(zhì)膜以弱鍵形式連接；容易從膜上分離下來。膜內(nèi)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(jié)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(nèi)在蛋白與膜脂的結(jié)合方式p89本節(jié)小結(jié)一、細(xì)胞質(zhì)膜的結(jié)構(gòu)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(zhì)膜性的意義1）有利于酶的側(cè)向擴(kuò)散和旋

9、轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；2）保證了物質(zhì)的；與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)有關(guān)；和能量轉(zhuǎn)換有關(guān)；與細(xì)胞的發(fā)育和衰老相關(guān)。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(qiáng)。脂肪酸鏈的長(zhǎng)度：長(zhǎng)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?yàn)榍柿字扯雀哂诼蚜字?其他：溫度、酸堿度、離子強(qiáng)度等。（二） 膜蛋白的性 （P92，62）是自發(fā)的熱運(yùn)動(dòng)（側(cè)向），不需要代謝產(chǎn)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(duì)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(xì)胞骨架相結(jié)合，受限。膜蛋白的實(shí)驗(yàn)熒光抗體免疫標(biāo)記細(xì)胞融合整合膜蛋白的運(yùn)動(dòng)方式影響膜蛋白移動(dòng)的溫度整合蛋白相互間的影

10、響膜骨架的影響細(xì)胞外基質(zhì)的影響相鄰細(xì)胞的影響細(xì)胞外配體、抗體、及藥物大分子的影響（三）膜脂和膜蛋白運(yùn)動(dòng)速率的檢測(cè) P93，63光脫色熒光恢復(fù)技術(shù) FRAPfluorescencerecovery afthotobleaching熒光素標(biāo)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?nèi)酢Ｓ捎谀さ男?，粹滅區(qū)域亮度會(huì)逐漸恢復(fù)，最后與周圍亮度等同?；謴?fù)的速度間接反映出膜蛋白或者膜脂擴(kuò)散的速度。二、膜的不對(duì)稱性 P93，63質(zhì)膜內(nèi)外兩層的組分和功能的差異（一） 細(xì)胞質(zhì)膜各膜面的名稱ESEFPFPS小鼠肝細(xì)胞膜冰凍蝕刻（二）膜脂的不對(duì)稱性p93，（三）膜蛋白的不對(duì)稱性三、質(zhì)膜相關(guān)的膜骨架6

11、4（一）膜骨架（membrane asso定義：質(zhì)膜下與膜蛋白相連的ted cytoskeleton）蛋白組成的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。作用：維持質(zhì)膜的形狀并協(xié)助質(zhì)膜完成多種生理功能。材料：成哺乳動(dòng)物血紅細(xì)胞二、紅細(xì)胞的生物學(xué)特性不貴，可大量獲得；游離，無需從復(fù)雜組織中分離；無核膜和內(nèi)膜，避免膜樣品的污染；簡(jiǎn)單處理溶血，就能獲得血影。紅細(xì)胞血影三、紅細(xì)胞質(zhì)膜蛋白及膜骨架紅細(xì)胞膜骨架：在紅細(xì)胞膜的內(nèi)側(cè)，由膜蛋白和蛋白組成的網(wǎng)架。人紅細(xì)胞膜蛋白 SDSPAGE 電泳分布紅細(xì)胞膜內(nèi)存在的蛋白質(zhì)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）：?jiǎn)未慰缒さ鞍?，富含唾液酸，類似的還有血型糖蛋白 B、C、 D；肌動(dòng)蛋白（actin）：又稱帶 5 蛋白，是膜骨架的主要成分，肌動(dòng)蛋白白結(jié)合的位點(diǎn)。上有多個(gè)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(dòng)蛋白結(jié)合；紅細(xì)胞膜