細(xì)胞生物學(xué)翟中和編細(xì)胞質(zhì)膜

第4章細(xì)胞質(zhì)膜本文檔共67頁；當(dāng)前第1頁；編輯于星期二\5點(diǎn)32分第4章細(xì)胞質(zhì)膜

Chapter4PLASMAMEMBRANE細(xì)胞生物學(xué)教研室楊玥E-mail:yuepearl2005@163.com辦公室：實(shí)驗(yàn)樓A509Tel:6913225本文檔共67頁；當(dāng)前第2頁；編輯于星期二\5點(diǎn)32分本章主要內(nèi)容細(xì)胞質(zhì)膜的結(jié)構(gòu)模型與基本成分生物膜的基本特征與功能膜骨架重點(diǎn)：生物膜的結(jié)構(gòu)模型生物膜的特性本文檔共67頁；當(dāng)前第3頁；編輯于星期二\5點(diǎn)32分第一節(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

（plasmamembrane）真核細(xì)胞內(nèi)的膜（internalmembrane）系統(tǒng)真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)

（endomembranesystem）生物膜（biomembrane）本文檔共67頁；當(dāng)前第4頁；編輯于星期二\5點(diǎn)32分電鏡下的細(xì)胞膜紅細(xì)胞質(zhì)膜攝于20世紀(jì)50年代末ByRobertson體外培養(yǎng)的肌細(xì)胞示質(zhì)膜和肌質(zhì)網(wǎng)膜本文檔共67頁；當(dāng)前第5頁；編輯于星期二\5點(diǎn)32分質(zhì)膜的分子結(jié)構(gòu)質(zhì)膜的組成與分子結(jié)構(gòu)方面的早期資料，主要來源于對(duì)哺乳動(dòng)物血紅細(xì)胞的研究血影（ghost）哺乳動(dòng)物的血紅細(xì)胞本文檔共67頁；當(dāng)前第6頁；編輯于星期二\5點(diǎn)32分一、細(xì)胞質(zhì)膜的結(jié)構(gòu)模型三明治模型單位膜模型流動(dòng)鑲嵌模型脂筏模型每種模型對(duì)認(rèn)識(shí)生物膜的貢獻(xiàn)及其局限性？本文檔共67頁；當(dāng)前第7頁；編輯于星期二\5點(diǎn)32分質(zhì)膜的研究歷史本文檔共67頁；當(dāng)前第8頁；編輯于星期二\5點(diǎn)32分2、1925年，E.Gorter和F.GrendelTheareaoflipidfilmonthewaterwasabouttwicetheestimatedtotalsurfaceareaoftheerythrocytes，sotheyconcludedthattheerythro-cyteplasmamembraneconsistedofnotonebuttwolayersoflipids質(zhì)膜的研究歷史本文檔共67頁；當(dāng)前第9頁；編輯于星期二\5點(diǎn)32分質(zhì)膜的研究歷史三明治模型本文檔共67頁；當(dāng)前第10頁；編輯于星期二\5點(diǎn)32分質(zhì)膜的研究歷史本文檔共67頁；當(dāng)前第11頁；編輯于星期二\5點(diǎn)32分Unitmembranemodel單位膜提出了生物膜的共性單位膜無法解釋：膜結(jié)構(gòu)不斷的發(fā)生動(dòng)態(tài)變化；各種膜沒有一成不變的統(tǒng)一性；各種膜均具有各自的特定厚度（5-10nm）；提取膜蛋白的難易程度不同；各種膜的蛋白質(zhì)與脂類的成分比率不同等。本文檔共67頁；當(dāng)前第12頁；編輯于星期二\5點(diǎn)32分5、1972年，Singer和Nicolson流動(dòng)鑲嵌模型質(zhì)膜的研究歷史A.Thecorelipidbilayerexistsinafluidstate,capableofdynamicmovementB.Membraneproteinsfromamosaicofparticlespenetratingthelipidtovaryingdegrees本文檔共67頁；當(dāng)前第13頁；編輯于星期二\5點(diǎn)32分Fluidmosaicmodel本文檔共67頁；當(dāng)前第14頁；編輯于星期二\5點(diǎn)32分6、1988年，Simons脂筏模型膽固醇、鞘磷脂等富集區(qū)域形成相對(duì)有序的脂相，如同漂浮在脂雙層上的“脂筏”載著執(zhí)行特定生物學(xué)功能膜蛋白質(zhì)膜的研究歷史本文檔共67頁；當(dāng)前第15頁；編輯于星期二\5點(diǎn)32分Lipidraftmodel本文檔共67頁；當(dāng)前第16頁；編輯于星期二\5點(diǎn)32分Atomicforcemicroscopyrevealssphyingomyelinrafts(orange)protrudingfromadioleoylphatidylcholinebackground(black)inamica-supportedlipidbilayer.Lipidraftmodel本文檔共67頁；當(dāng)前第17頁；編輯于星期二\5點(diǎn)32分目前對(duì)生物膜結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)磷脂分子在水相中具有自發(fā)封閉的性質(zhì)蛋白質(zhì)分子以不同方式鑲嵌在脂雙層分子中或結(jié)合在其表面生物膜可看成是蛋白質(zhì)在雙層脂分子中的二維溶液細(xì)胞生命活動(dòng)中，生物膜處于不斷的動(dòng)態(tài)變化中變形蟲吞噬草履蟲本文檔共67頁；當(dāng)前第18頁；編輯于星期二\5點(diǎn)32分細(xì)胞膜的化學(xué)組成脂類（L）50%

細(xì)胞膜的主體蛋白（P）40-50%糖類

2-10%以糖脂、糖蛋白形式存在水、無機(jī)鹽、金屬離子少量Ｐ／Ｌ(變化范圍1:4-4:1之間)越高說明功能越復(fù)雜多樣本文檔共67頁；當(dāng)前第19頁；編輯于星期二\5點(diǎn)32分Thebasiccompositionsofsomebio-membrane本文檔共67頁；當(dāng)前第20頁；編輯于星期二\5點(diǎn)32分二、膜脂(membranelipid)本文檔共67頁；當(dāng)前第21頁；編輯于星期二\5點(diǎn)32分1.磷脂具有一個(gè)極性頭和兩個(gè)非極性的尾脂肪酸碳鏈為偶數(shù)除飽和脂肪酸外常含1-2個(gè)雙鍵的不飽和脂本文檔共67頁；當(dāng)前第22頁；編輯于星期二\5點(diǎn)32分脂分子極性頭空間占位對(duì)脂雙層曲度的影響PE極性頭較小，更多地分布在脂雙層曲度較大的一側(cè)(磷脂酰乙醇胺)(磷脂酰膽堿)本文檔共67頁；當(dāng)前第23頁；編輯于星期二\5點(diǎn)32分甘油磷脂與鞘磷脂腦磷脂卵磷脂本文檔共67頁；當(dāng)前第24頁；編輯于星期二\5點(diǎn)32分鞘磷脂主要在高爾基體合成鞘磷脂形成的脂雙層厚度較甘油磷脂厚度大A.卵磷脂B.鞘磷脂C.卵磷脂和膽固醇D.鞘磷脂和膽固醇本文檔共67頁；當(dāng)前第25頁；編輯于星期二\5點(diǎn)32分2.固醇：膽固醇及其類似物含4個(gè)閉環(huán)，親水的頭部為一個(gè)羥基調(diào)節(jié)膜的流動(dòng)性，增加膜的穩(wěn)定性以及降低水溶性物質(zhì)通透性脂筏基本結(jié)構(gòu)成分，還是很多重要生物活性分子的前體化合物非極性的類固醇環(huán)極性的頭部非極性的碳?xì)湮膊勘疚臋n共67頁；當(dāng)前第26頁；編輯于星期二\5點(diǎn)32分膽固醇分子散布于磷脂分子之間,

其極性頭部緊靠磷脂極性頭部,

其余部分游離本文檔共67頁；當(dāng)前第27頁；編輯于星期二\5點(diǎn)32分含1個(gè)或幾個(gè)糖基的類脂腦苷脂（神經(jīng)髓鞘膜）神經(jīng)節(jié)苷脂（神經(jīng)元細(xì)胞膜）無論那一種膜脂，都是雙親性分子3.糖脂本文檔共67頁；當(dāng)前第28頁；編輯于星期二\5點(diǎn)32分◆構(gòu)成膜的基本骨架；◆是膜蛋白的溶劑；◆為某些膜蛋白(酶)維持構(gòu)象、表現(xiàn)活性提供環(huán)境。膜脂的功能本文檔共67頁；當(dāng)前第29頁；編輯于星期二\5點(diǎn)32分膜脂的運(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)脂分子尾部擺動(dòng)雙層脂分子之間的翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)本文檔共67頁；當(dāng)前第30頁；編輯于星期二\5點(diǎn)32分脂質(zhì)體(liposome)脂質(zhì)體：根據(jù)磷脂分子可在水相中形成穩(wěn)定脂雙層膜的現(xiàn)象而制備的人工膜用途：可嵌入不同的膜蛋白，是研究膜脂與膜蛋白生物學(xué)性質(zhì)以及轉(zhuǎn)基因、藥物靶向的好材料本文檔共67頁；當(dāng)前第31頁；編輯于星期二\5點(diǎn)32分三、膜蛋白(membraneprotein)膜蛋白種類繁多賦予生物膜重要的生物學(xué)功能本文檔共67頁；當(dāng)前第32頁；編輯于星期二\5點(diǎn)32分（一）膜蛋白的三種基本類型外在膜蛋白或外周膜蛋白內(nèi)在膜蛋白或整合膜蛋白脂錨定膜蛋白本文檔共67頁；當(dāng)前第33頁；編輯于星期二\5點(diǎn)32分脂錨定膜蛋白的3種類型A：脂肪酸結(jié)合到膜蛋白N端的甘氨酸殘基上B：烴鏈結(jié)合到膜蛋白C端的半胱氨酸殘基上C：通過糖脂錨定在細(xì)胞質(zhì)膜上本文檔共67頁；當(dāng)前第34頁；編輯于星期二\5點(diǎn)32分（二）內(nèi)在膜蛋白與膜脂結(jié)合的方式內(nèi)在膜蛋白為跨膜蛋白可分為：胞質(zhì)外結(jié)構(gòu)域、跨膜結(jié)構(gòu)域和胞質(zhì)內(nèi)結(jié)構(gòu)域本文檔共67頁；當(dāng)前第35頁；編輯于星期二\5點(diǎn)32分內(nèi)在膜蛋白與膜脂結(jié)合的方式膜蛋白的跨膜結(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)域兩端帶正電荷的氨基酸殘基或帶負(fù)電的氨基酸殘基通過Ca2+、Mg2+與帶負(fù)電的磷脂極性頭部相互作用通過自身在胞質(zhì)一側(cè)的半胱氨酸殘基共價(jià)結(jié)合到膜脂肪酸分子上本文檔共67頁；當(dāng)前第36頁；編輯于星期二\5點(diǎn)32分內(nèi)在膜蛋白跨膜結(jié)構(gòu)域與膜脂跨膜結(jié)構(gòu)域形成α螺旋跨膜結(jié)構(gòu)域主要由β折疊片組成某些α螺旋外側(cè)非極性鏈與膜脂相互作用，內(nèi)側(cè)極性鏈形成特異極性分子的跨膜通道本文檔共67頁；當(dāng)前第37頁；編輯于星期二\5點(diǎn)32分三種膜蛋白的比較本文檔共67頁；當(dāng)前第38頁；編輯于星期二\5點(diǎn)32分◆運(yùn)輸?shù)鞍祝恨D(zhuǎn)運(yùn)特殊的分子和離子進(jìn)出細(xì)胞;◆酶：催化相關(guān)的代謝反應(yīng);◆連接蛋白：起連接作用；◆受體：起信號(hào)接收和傳遞作用。膜蛋白的功能本文檔共67頁；當(dāng)前第39頁；編輯于星期二\5點(diǎn)32分（三）去垢劑一端親水、一端疏水的兩性小分子，是分離與研究膜蛋白的常用試劑插入膜脂與膜脂或膜蛋白的跨膜結(jié)構(gòu)域等疏水部位結(jié)合，形成可溶性的微粒本文檔共67頁；當(dāng)前第40頁；編輯于星期二\5點(diǎn)32分（三）去垢劑離子型去垢劑：如SDS，可破壞蛋白質(zhì)中離子鍵和氫鍵等非共價(jià)鍵，甚至改變蛋白質(zhì)親水部分的構(gòu)象非離子去垢劑：如TritonX-100，對(duì)蛋白質(zhì)作用比較溫和，用于膜蛋白的分離與純化本文檔共67頁；當(dāng)前第41頁；編輯于星期二\5點(diǎn)32分（三）去垢劑本文檔共67頁；當(dāng)前第42頁；編輯于星期二\5點(diǎn)32分四、膜糖糖脂糖蛋白細(xì)胞質(zhì)膜上的膜糖都位于質(zhì)膜外表面，內(nèi)膜系統(tǒng)中的膜糖則面向細(xì)胞器腔面！本文檔共67頁；當(dāng)前第43頁；編輯于星期二\5點(diǎn)32分第二節(jié)細(xì)胞質(zhì)膜的基本特征與功能流動(dòng)性不對(duì)稱性膜骨架質(zhì)膜的基本功能本文檔共67頁；當(dāng)前第44頁；編輯于星期二\5點(diǎn)32分一、膜的流動(dòng)性膜的流動(dòng)性是是所有的生物膜的基本特征，是細(xì)胞生長增殖等生命活動(dòng)的必要條件膜的流動(dòng)狀態(tài)受細(xì)胞代謝過程的調(diào)節(jié)本文檔共67頁；當(dāng)前第45頁；編輯于星期二\5點(diǎn)32分（一）膜脂的流動(dòng)性脂肪酸鏈越短、不飽和程度越高，流動(dòng)性越大溫度對(duì)膜脂的運(yùn)動(dòng)有明顯影響膽固醇對(duì)膜的流動(dòng)性起著雙重調(diào)節(jié)作用相變溫度本文檔共67頁；當(dāng)前第46頁；編輯于星期二\5點(diǎn)32分膜蛋白的可能運(yùn)動(dòng)方式隨機(jī)移動(dòng)、定向運(yùn)動(dòng)、局部擴(kuò)散本文檔共67頁；當(dāng)前第47頁；編輯于星期二\5點(diǎn)32分（二）膜蛋白的流動(dòng)性熒光標(biāo)記人-鼠細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)成斑現(xiàn)象（patching）或成帽現(xiàn)象（capping）本文檔共67頁；當(dāng)前第48頁；編輯于星期二\5點(diǎn)32分（二）膜蛋白的流動(dòng)性膜蛋白流動(dòng)性受多種因素限制：如緊密連接、細(xì)胞骨架的影響等本文檔共67頁；當(dāng)前第49頁；編輯于星期二\5點(diǎn)32分（三）膜脂和膜蛋白運(yùn)動(dòng)速率的檢測熒光漂白恢復(fù)（FRAP）技術(shù)本文檔共67頁；當(dāng)前第50頁；編輯于星期二\5點(diǎn)32分二、膜的不對(duì)稱性膜脂和膜蛋白在生物膜上呈不對(duì)稱分布糖蛋白和糖脂的糖基部分均位于細(xì)胞質(zhì)膜的外側(cè)電鏡冷凍蝕刻技術(shù)本文檔共67頁；當(dāng)前第51頁；編輯于星期二\5點(diǎn)32分（一）細(xì)胞質(zhì)膜各膜面的名稱質(zhì)膜的細(xì)胞外表面（extrocytoplasmicsurface，ES）質(zhì)膜的原生質(zhì)表面（protoplasmicsurface，PS）細(xì)胞外小葉斷裂面（extrocytoplasmicface，EF）原生質(zhì)小葉斷裂面（protoplasmicface，PF）本文檔共67頁；當(dāng)前第52頁；編輯于星期二\5點(diǎn)32分（二）膜脂的不對(duì)稱性膜脂的不對(duì)稱性是指同一種膜脂分子在膜的脂雙層中呈不均勻分布糖脂分布表現(xiàn)出完全不對(duì)稱性：非胞質(zhì)側(cè)本文檔共67頁；當(dāng)前第53頁；編輯于星期二\5點(diǎn)32分（二）膜脂的不對(duì)稱性本文檔共67頁；當(dāng)前第54頁；編輯于星期二\5點(diǎn)32分（三）膜蛋白的不對(duì)稱性所有的膜蛋白在質(zhì)膜上都呈不對(duì)稱分布，每種膜蛋白分子在質(zhì)膜上都具有明確的方向性糖蛋白的糖殘基均分布在生物膜的非胞質(zhì)一側(cè)本文檔共67頁；當(dāng)前第55頁；編輯于星期二\5點(diǎn)32分本文檔共67頁；當(dāng)前第56頁；編輯于星期二\5點(diǎn)32分三、細(xì)胞質(zhì)膜相關(guān)的膜骨架Figure10-42aMolecularBiologyoftheCell(?GarlandScience2008)本文檔共67頁；當(dāng)前第57頁；編輯于星期二\5點(diǎn)32分（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)，參與維持質(zhì)膜形狀并協(xié)助質(zhì)膜完成多種生理功能哺乳動(dòng)物紅細(xì)胞具有很好的彈性和強(qiáng)度本文檔共67頁；當(dāng)前第58頁；編輯于星期二\5點(diǎn)32分（二）紅細(xì)胞的生物學(xué)特性血影(ghost)本文檔共67頁；當(dāng)前第59頁；編輯于星期二\5點(diǎn)32分（三）紅細(xì)胞質(zhì)膜蛋白及膜骨架紅細(xì)胞質(zhì)膜的剛性與韌性主要由質(zhì)