細胞膜與細胞表面課件

第四章細胞質膜細胞質膜細胞內膜生物膜本章主要內容細胞膜的結構模型與組成生物膜的基本特征與功能膜骨架細胞膜的流動鑲嵌模型細胞膜的流動鑲嵌模型強調膜的流動性和不對稱性細胞膜由流動的雙脂層和嵌在其中的蛋白質組成。磷脂分子以疏水性尾部相對，極性頭部朝向水相組成生物膜的基本結構支架；蛋白質或嵌在雙脂層表面，或嵌在其內部，或橫跨整個雙脂層，表現(xiàn)出分布的不對稱性。生物膜可看成是在雙層脂分子中嵌有蛋白質的二維溶液。細胞膜流動鑲嵌模型的補充完善液晶態(tài)模型、板塊鑲嵌模型、脂筏模型脂質微區(qū)的發(fā)現(xiàn)使生物膜的結構更加完善。在真實的細胞膜上，脂質雙分子層不是一個完全均勻的二維流體，一些脂分子可以形成相對穩(wěn)定的凝膠狀態(tài)或液態(tài)有序狀態(tài)。脂質微區(qū)就是這樣一種有序的穩(wěn)定結構。二、細胞膜的結構組成質膜主要由膜脂和膜蛋白組成，另外還有少量糖，主要以糖脂和糖蛋白的形式存在。蛋白質約占30-40%，脂質約40-50%，糖約占5%。頭部尾部含氮基團磷酸基團甘油極性頭部非極性尾部甘油磷脂分子甘油磷脂磷脂酰乙醇胺磷脂酰絲氨酸磷脂酰膽堿---卵磷脂磷脂酰肌醇心磷脂（雙磷脂酰甘油）DPG鞘磷脂鞘磷脂在腦和神經細胞膜中特別豐富。原核細胞、植物中沒有鞘磷脂。膽固醇膜脂的功能磷脂是生物膜的基本結構支架，而且與膜蛋白相互作用，協(xié)助膜蛋白功能的實現(xiàn)。膜脂在細胞信號傳導中具有重要的作用：如磷脂酰肌醇的衍生物—PIP、PIP2、PIP3、DG、磷脂酸（PA）、神經酰胺等都是信號分子。而且膜脂還參與了膜的運輸、離子通道的調節(jié)、膜的粘連等其他細胞重要的生命活動過程。膜脂特點的應用研究：2、平面脂雙層膜的研究：平面脂雙層膜被稱作黑脂膜（blacklipidmembrane），作為研究生物膜滲透性、物質跨膜運輸、跨膜轉移的模型。膜脂特點的應用研究：3、脂質體技術：封閉的脂雙分子層結構。生物膜研究的模型，作為藥物，目的基因等的分子載體。2、膜蛋白根據膜蛋白分離的難易程度及與脂分子的結合方式可分為：

膜外周蛋白膜內在蛋白脂錨定蛋白：GPI（糖基磷脂酰肌醇錨定蛋白）膜蛋白是生物膜功能的主要體現(xiàn)者Figure10-19.Solubilizingmembraneproteinswithamilddetergent.Thedetergentdisruptsthelipidbilayerandbringstheproteinsintosolutionasprotein-lipid-detergentcomplexes.Thephospholipidsinthemembranearealsosolubilizedbythedetergent.3、膜糖為短的分支寡聚糖，以糖脂或糖蛋白的形式存在。提高膜的穩(wěn)定性，幫助蛋白質的正確折疊和維持正確的構象，參與細胞識別、細胞粘著，決定細胞的抗原特異性等。一、細胞膜的流動性1、膜脂的運動方式側向擴散運動旋轉運動擺動運動翻轉運動影響膜脂流動性的因素膜的組成成分：膽固醇、脂肪酸鏈的飽和程度、脂肪酸鏈的長短等。其他因素：溫度、酸堿度、離子強度等。Figure10-7.Influenceofcis-doublebondsinhydrocarbonchains.Thedoublebondsmakeitmoredifficulttopackthechainstogetherandthereforemakethelipidbilayermoredifficulttofreeze.Figure10-9.Cholesterolinalipidbilayer.Schematicdrawingofacholesterolmoleculeinteractingwithtwophospholipidmoleculesinoneleafletofalipidbilayer.2、膜蛋白的流動性膜蛋白的流動性可用免疫標記細胞融合技術和光脫色恢復技術檢測。

膜蛋白的流動性限制膜蛋白運動的影響因素：細胞骨架結構、細胞外基質、細胞間、膜蛋白間以及膜蛋白與膜脂間的相互作用。Figure10-37.Diagramofanepithelialcellshowinghowaplasmamembraneproteinisrestrictedtoaparticulardomainofthemembrane.膜蛋白運動的有限性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.)膜流動性的生理意義質膜的流動性是保證其正常功能的必要條件。當膜的流動性低于一定的閾值時，許多酶的活動和跨膜運輸將停止，反之如果流動性過高，又會造成膜的溶解。二、膜的不對稱性質膜內外兩層的組分和功能的差異，稱為膜的不對稱性。1、膜脂的不對稱性2、膜蛋白的不對稱性3、復合糖的不對稱性各種生物膜結構相似，不同結構的膜各種成分的種類和比例不同，從而具備不同的功能。三、細胞膜的功能細胞屏障、物質運輸、細胞識別、信號傳導、酶的結合位點、形成細胞連接及細胞特化結構、與疾病及其治療有關等。脂筏、質膜微囊或胞膜窖1、生物膜的結構特點2、影響膜流動性的因素3、檢測膜蛋白流動性的生物技術4、什么是膜的不對稱性？表現(xiàn)在哪些方面？5、脂質微區(qū)的特點第三節(jié)膜骨架是由質膜下與膜蛋白相連的由纖維蛋白組成的網架結構；參與維持質膜的形狀并協(xié)助質膜完成多種生理功能。位于細胞質膜下約0.2μm厚的溶膠層。研究膜骨架的材料成熟的哺乳動物血紅細胞沒有核和內膜系統(tǒng)，是研究膜骨架的理想材料。紅細胞經低滲處理，細胞破裂釋放出內容物，留下一個保持原形的空殼，稱為血影（ghost）。血影蛋白成分：血影蛋白、錨蛋白帶3蛋白、血型糖蛋白、帶4.1蛋白肌動蛋白。血影蛋白的分析改變處理的離子強度：血影蛋白、肌動蛋白條帶消失，血影形狀變的不規(guī)則；去垢劑處理：帶3蛋白、血型蛋白條帶消失，血影維持原狀；RBC膜骨架蛋白：血影蛋白、肌動蛋白、錨蛋白和帶4.1蛋白。①血影蛋白與帶4.1蛋白、