細胞生物學(xué)細胞膜

回顧1.細胞生物學(xué)的概念及細胞學(xué)說；2.真核細胞和原核細胞的結(jié)構(gòu)差異；3.細胞的大分子物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能。1細胞生物學(xué)細胞膜5/9/20241.原核細胞與真核細胞的主要區(qū)別在于有無完整的（）A.細胞膜B.細胞器C.細胞核D細胞質(zhì)2.原核細胞與真核細胞共有的細胞器是（）A.核糖體B.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)C.高爾基體D線粒體3.關(guān)于真核細胞的遺傳物質(zhì)，下列哪項敘述有誤（）A、為多條DNA分子B、均分布在細胞核中C、其DNA分子常與組蛋白結(jié)合形成染色質(zhì)D、在細胞生命活動的不同階段有不同的形態(tài)4.關(guān)于原核細胞的遺傳物質(zhì)，下列哪些敘述有誤（）A、由多條染色體組成B、分布在核區(qū)C、其DNA裸露而無組蛋白結(jié)合D、其遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯同時進行多選1.下列哪些物質(zhì)屬于生物大分子（）A、胃蛋白酶B、血紅蛋白C、脂肪酸D、蔗糖2.蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)包括（）A、α-螺旋B、β-折疊C、三股螺旋D、雙螺旋CABAABABC2細胞生物學(xué)細胞膜5/9/2024試述細胞學(xué)說的基本觀點：細胞是動物、植物等有機體的結(jié)構(gòu)和功能的基本單位；動物、植物各種組織的細胞具有共同的基本結(jié)構(gòu)、基本特征，并按共同規(guī)律發(fā)育，有共同的生命過程；細胞只能來源于細胞。3細胞生物學(xué)細胞膜5/9/2024第二講細胞膜的分子結(jié)構(gòu)與特性4細胞生物學(xué)細胞膜5/9/2024本節(jié)課的重點1.膜脂的種類、膜蛋白種類及跨膜方式2.細胞質(zhì)膜的結(jié)構(gòu)模型3.膜的流動性和不對稱4.膜骨架的概念第五章第一節(jié)第十一章第一、二節(jié)5細胞生物學(xué)細胞膜5/9/2024細胞膜（CellMembrane）：包圍在細胞質(zhì)表面的一層界膜，使得細胞質(zhì)與外界環(huán)境相隔開，構(gòu)成細胞的邊界。功能：屏障作用物質(zhì)交換信息傳遞6細胞生物學(xué)細胞膜5/9/2024概念細胞內(nèi)的膜系統(tǒng)細胞內(nèi)膜系統(tǒng)細胞質(zhì)膜生物膜胞質(zhì)面非胞質(zhì)面7細胞生物學(xué)細胞膜5/9/2024第一節(jié)細胞膜的化學(xué)組成和分子結(jié)構(gòu)※膜的化學(xué)組成膜脂膜蛋白膜糖流動性及影響因素不對稱性膜的主要理化特性結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)歷史流動鑲嵌模型脂筏結(jié)果膜的分子結(jié)構(gòu)8細胞生物學(xué)細胞膜5/9/2024膜脂，占膜干重的30~80％膜蛋白，占20~70％膜糖，占2~10％，（以糖脂和糖蛋白的形式存在）基本骨架功能體現(xiàn)者一、細胞膜的化學(xué)組成保護/粘附/識別9細胞生物學(xué)細胞膜5/9/2024（一）膜脂（membranelipid）磷酸甘油脂和鞘磷脂；膜脂的基本成（50％以上）具有極性頭部和非極性的尾部，屬于雙親媒性分子，稱為兩性分子，兼性分子等。類型：磷脂、膽固醇、糖脂1.磷脂：10細胞生物學(xué)細胞膜5/9/20241.1磷酸甘油脂最簡單的磷酸甘油酯是磷脂酸，它以甘油為骨架，甘油分子1位、2位羥基與脂肪酸形成酯鍵，3位羥基與磷酸形成酯鍵，是其他磷酸甘油酯的前體，磷酸基團與其他分子結(jié)合形成多種磷脂。11細胞生物學(xué)細胞膜5/9/2024123絲氨酸膽堿乙醇胺肌醇卵磷脂腦磷脂12細胞生物學(xué)細胞膜5/9/2024以甘油為骨架，主要有：磷脂酰乙醇胺磷脂酰絲氨酸磷脂酰膽堿磷脂酰肌醇13細胞生物學(xué)細胞膜5/9/20241.2鞘磷脂鞘磷脂在腦和神經(jīng)細胞膜中特別豐富。原核細胞、植物中沒有。以鞘胺醇為骨架，與一條脂肪酸鏈組成疏水尾部，親水頭部也含磷酸膽堿（磷酸乙醇胺）結(jié)合。14細胞生物學(xué)細胞膜5/9/2024鞘氨醇神經(jīng)酰胺鞘磷脂CRONHNHCROPOOOCH2CH2N(CH3)3OH鞘脂類結(jié)構(gòu)母體15細胞生物學(xué)細胞膜5/9/2024磷酸甘油脂鞘磷脂脂肪酸碳鏈碳原子為偶數(shù)（16,18或20）長度、不飽和度、雙鍵含量不同雙鍵引起30°的彎曲16細胞生物學(xué)細胞膜5/9/20242.膽固醇在動物細胞膜中含量較高，一般不超過膜脂的1/3。功能：提高脂雙層的穩(wěn)定性降低水溶性物質(zhì)的通透性。調(diào)節(jié)脂雙層流動性17細胞生物學(xué)細胞膜5/9/20243.糖脂含有一個或者幾個糖基的脂類，存在于細胞膜外層（5％以下）。鞘氨醇衍生物，其結(jié)構(gòu)與鞘磷脂很相似，兩性分子，由一個或多個糖殘基代替了磷脂酰膽堿而與鞘氨醇的羥基結(jié)合。18細胞生物學(xué)細胞膜5/9/2024Gal半乳糖GalNAcN-乙酰半乳糖胺NANA唾液酸Glc葡萄糖半乳糖腦苷脂GM1神經(jīng)節(jié)苷脂19細胞生物學(xué)細胞膜5/9/20244.脂質(zhì)體兼性分子或雙親媒性分子在水環(huán)境中存在的三種形式：單分子團（層）雙分子層脂質(zhì)體直徑：25nm—1000nm20細胞生物學(xué)細胞膜5/9/2024（二）膜蛋白（MembraneProtein）能夠與生物膜脂質(zhì)雙分子層直接或者間接結(jié)合，并在膜上發(fā)揮特定作用的蛋白質(zhì)。根據(jù)與脂分子的結(jié)合方式分為：1.整合膜蛋白2.膜周邊蛋白3.脂錨定蛋白21細胞生物學(xué)細胞膜5/9/20241.跨膜蛋白（整合膜蛋白或鑲嵌蛋白）鑲嵌到脂雙層中，占膜總蛋白的70%~80%，分為膜外區(qū)、跨膜區(qū)、膜內(nèi)區(qū)。整合膜蛋白與膜脂結(jié)合的方式：①②③疏水作用正負電氨基酸殘基半胱氨酸殘基共價結(jié)合22細胞生物學(xué)細胞膜5/9/2024α螺旋穿膜β折疊穿膜跨膜蛋白有的是一次穿膜，有的是多次穿膜?？缒^(qū)是由大約20個疏水氨基酸形成的α螺旋組成，范德華力多個α螺旋或者β折疊片圍成的桶狀親水通道通道蛋白使用去垢劑去除，常用離子去垢劑SDS和非離子去垢劑Triton-X10023細胞生物學(xué)細胞膜5/9/202424細胞生物學(xué)細胞膜5/9/20242.膜周邊蛋白（膜外在蛋白）以離子鍵或其它較弱的鍵與膜表面的蛋白質(zhì)或脂分子的親水部分結(jié)合。改變?nèi)芤旱碾x子濃度或提高溫度就可以由膜上分離。25細胞生物學(xué)細胞膜5/9/20243.脂錨定膜蛋白（脂連接蛋白）位于膜的兩側(cè)，類似于膜周邊蛋白，但是是通過共價鍵與脂雙層結(jié)合。采用去垢劑或有機溶劑分離兩種結(jié)合方式：GPI脂錨定蛋白甘氨酸半胱胺酸1.通過寡糖鏈間接與之分子結(jié)合，如GPI（糖基化磷脂酰肌醇）2.與脂雙層的長碳氫鏈共價結(jié)合（直接與脂分子結(jié)合）26細胞生物學(xué)細胞膜5/9/2024糖蛋白：低聚糖或多聚糖共價結(jié)合于膜蛋白。糖脂：低聚糖鏈共價結(jié)合于脂類。（三）膜糖真核細胞的表面均含有糖類（糖鏈），連接于膜蛋白和膜脂分子上。這些糖類均位于細胞的非胞質(zhì)面一側(cè)，從而在細胞表面形成細胞外被。27細胞生物學(xué)細胞膜5/9/2024保護細胞表面,參與細胞識別和黏著、信息傳遞。構(gòu)成寡糖鏈主要的7種單糖葡萄糖半乳糖甘露糖巖藻糖28細胞生物學(xué)細胞膜5/9/2024ABO血型抗原1.ABO血型決定子：紅細胞膜脂上寡糖鏈部分2.抗原寡糖鏈共同結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)（4個單糖組成）：

葡萄糖－半乳糖－乙酰氨基葡萄糖－半乳糖N-乙酰半乳糖胺半乳糖29細胞生物學(xué)細胞膜5/9/2024第一節(jié)細胞膜的化學(xué)組成和分子結(jié)構(gòu)※膜的化學(xué)組成膜脂膜蛋白膜糖流動性及影響因素不對稱性膜的主要理化特性結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)歷史流動鑲嵌模型脂筏模型膜的分子結(jié)構(gòu)30細胞生物學(xué)細胞膜5/9/2024二、細胞膜的分子結(jié)構(gòu)1902年

E.Overton提出細胞膜由連續(xù)的脂類物質(zhì)組成。1925年E.Gorter

和F.Grendel提出細胞膜由雙層脂分子組成。31細胞生物學(xué)細胞膜5/9/2024二、細胞膜的分子結(jié)構(gòu)3、J.Danielli&H.Davson1935發(fā)現(xiàn)質(zhì)膜的表面張力比油－水界面的張力低得多，提出三明治模型或稱片層結(jié)構(gòu)模型（蛋白質(zhì)-脂類-蛋白質(zhì)）。32細胞生物學(xué)細胞膜5/9/20244、JD.Robertson1957根據(jù)電鏡觀察提出單位膜模型。厚約7.5nm。二、細胞膜的分子結(jié)構(gòu)33細胞生物學(xué)細胞膜5/9/20245、Singer和Nicolson1972根據(jù)免疫熒光、冰凍蝕刻的研究結(jié)果，提出了“流動鑲嵌模型”。二、細胞膜的分子結(jié)構(gòu)細胞膜由流動的雙脂層和嵌在其中的蛋白質(zhì)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骨架；蛋白質(zhì)鑲嵌在脂雙層中，并表現(xiàn)出分布的不對稱性。34細胞生物學(xué)細胞膜5/9/20246、膜中某些區(qū)域相對較厚，富含膽固醇和鞘磷脂，并聚集某些特定蛋白質(zhì)，直徑為70～l00nm，這樣的區(qū)域稱為微區(qū)，也稱為“脂筏”（lipidrafts）二、細胞膜的分子結(jié)構(gòu)許多蛋白聚集在脂筏上，參與信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、受體介導(dǎo)內(nèi)吞、膽固醇代謝35細胞生物學(xué)細胞膜5/9/2024第一節(jié)細胞膜的化學(xué)組成和分子結(jié)構(gòu)※膜的化學(xué)組成膜脂膜蛋白膜糖流動性及影響因素不對稱性膜的主要理化特性結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)歷史流動鑲嵌模型脂筏結(jié)果膜的分子結(jié)構(gòu)36細胞生物學(xué)細胞膜5/9/2024膜的特性膜的流動性膜的不對稱性膜脂的流動性膜蛋白的運動性37細胞生物學(xué)細胞膜5/9/20241、膜的流動性側(cè)向運動旋轉(zhuǎn)運動翻轉(zhuǎn)運動伸縮震蕩1.1膜脂流動性：磷脂分子的6種運動方式（※）旋轉(zhuǎn)異構(gòu)化運動尾部擺動38細胞生物學(xué)細胞膜5/9/20241.膜的流動性1.2膜蛋白運動性：側(cè)向擴散和旋轉(zhuǎn)擴散（3個實驗※）實驗①：細胞融合39細胞生物學(xué)細胞膜5/9/20241.膜的流動性實驗②：成斑或成帽現(xiàn)象40細胞生物學(xué)細胞膜5/9/2024證明蛋白質(zhì)在細胞中運動還可以測定蛋白質(zhì)的遷移速率。1.膜的流動性實驗③：熒光漂白恢復(fù)技術(shù)41細胞生物學(xué)細胞膜5/9/20241.3膜脂流動性的影響因素①溫度；②脂肪酸鏈的長短及不飽和程度；③膽固醇與磷脂的比值：雙向調(diào)節(jié)；④卵磷脂和鞘磷脂的比值；⑤膜蛋白與脂質(zhì)分子的相互作用；其他因素：pH；離子強度；金屬離子等。1.膜的流動性（※）42細胞生物學(xué)細胞膜5/9/2024膜的特性膜的流動性膜的不對稱性膜脂的不對稱性膜蛋白的不對稱性43細胞生物學(xué)細胞膜5/9/20242.膜的不對稱性同一種脂分子在脂雙層中呈不均勻分布。糖脂只分布于細胞膜的外表面，其不對稱行分布是絕對的。指膜脂在組成成分上的不對稱性。（※）2.1膜脂不對稱性44細胞生物學(xué)細胞膜5/9/20242.膜的不對稱性跨膜蛋白跨越脂質(zhì)雙分子層有一定方向性，不對稱性是絕對的。指每種膜蛋白分子在細胞膜上都具有明確的方向性。2.2膜蛋白不對稱性

45細胞生物學(xué)細胞膜5/9/20242.膜的不對稱性糖蛋白糖蛋白糖殘基均分布在細胞膜外表面，不對稱性是絕對性。46細胞生物學(xué)細胞膜5/9/20242.膜的不對稱性冰凍蝕刻技術(shù)膜蛋白顆粒在內(nèi)外兩層中分布的不對稱。47細胞生物學(xué)細胞膜5/9/20243.膜流動性和不對稱性的生理意義流動性質(zhì)膜的流動性是保證其正常功能的必要條件。膜流動性過大，會破壞膜結(jié)構(gòu)，不利于生命活動的進行，甚至使細胞死亡；膜流動性下降，黏度增加，運輸功能下降，嚴重的使膜結(jié)構(gòu)破壞，通透性增大，內(nèi)容物大量排出，引起細胞死亡。不對稱性細胞間的識別、運動、物質(zhì)運輸、信號傳遞等都具有方向性。這些方向性的維持就靠分布不對稱的膜蛋白、膜脂和膜糖來提供。48細胞生物學(xué)細胞膜5/9/2024細胞表面是一個復(fù)合的結(jié)構(gòu)體系，細胞膜是細胞表面的主體結(jié)構(gòu)，與質(zhì)膜外側(cè)的細胞外被和質(zhì)膜內(nèi)側(cè)的胞質(zhì)溶膠共同組成了細胞表面。參與細胞形態(tài)的維持、細胞運動、細胞的物質(zhì)交換等功能第十一章細胞表面及其特化結(jié)構(gòu)※49細胞生物學(xué)細胞膜5/9/2024一、細胞外被與細胞質(zhì)溶膠（一）細胞外被又稱糖萼，是動物細胞膜外的一層絨毛狀的多糖物質(zhì)，厚5～20nm，由細胞膜糖蛋白、蛋白聚糖和糖脂的糖鏈向外伸展、交織而成。糖鏈通常不超過15個單糖殘基，稱低聚糖鏈。保護識別信號傳遞免疫應(yīng)答細胞粘附50細胞生物學(xué)細胞膜5/9/2024一、細胞外被與細胞質(zhì)溶膠（二）細胞質(zhì)溶膠

質(zhì)膜下面一層厚0.01-0.02μm的較粘滯無結(jié)構(gòu)的液體物質(zhì)。特點：含較高濃度的蛋白質(zhì)，分布著較多的微絲和微管。功能：賦予細胞強的抗張強度，維持細胞的極性、形態(tài)