細(xì)胞質(zhì)膜與細(xì)胞表面(3學(xué)時).ppt

1、1、第二章細(xì)胞質(zhì)膜和細(xì)胞表面(3學(xué)時)、細(xì)胞質(zhì)膜和細(xì)胞表面特化結(jié)構(gòu)細(xì)胞連接到細(xì)胞外基質(zhì)，2、第一節(jié)細(xì)胞質(zhì)膜和細(xì)胞表面特化結(jié)構(gòu)、細(xì)胞外周包括脂肪二分子和蛋白質(zhì)構(gòu)成的單位膜被稱為細(xì)胞質(zhì)膜(plasma membrane )、細(xì)胞膜(細(xì)胞膜) 細(xì)胞內(nèi)膜(intracellular membrane )生物膜(biomembrane )不僅是細(xì)胞分離其內(nèi)部和周圍環(huán)境的邊界，更重要的是細(xì)胞與周圍環(huán)境、細(xì)胞與細(xì)胞之間進(jìn)行物質(zhì)交換和信息傳遞的重要通道。 質(zhì)膜是細(xì)胞可控制的動態(tài)屏障，具有控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞運(yùn)輸?shù)淖饔谩?3，1，細(xì)胞質(zhì)膜結(jié)構(gòu)模型2，膜脂生物膜的基本組成部分3，膜蛋白4，生物膜結(jié)構(gòu)特征5，細(xì)胞質(zhì)膜的

2、功能6，膜骨架與細(xì)胞表面的特殊結(jié)構(gòu)4，第二節(jié)細(xì)胞連接，細(xì)胞與細(xì)胞之間或細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)的連接結(jié)構(gòu)稱為細(xì)胞連接(celljjj )的封閉連接“緊密連接”“錨點(diǎn)連接”“通信連接”“間隙連接”“神經(jīng)細(xì)胞之間的化學(xué)突觸”命名為chemunicating junctions 細(xì)胞表面的粘附分子，5，一，細(xì)胞質(zhì)膜的結(jié)構(gòu)模型簡單的歷史結(jié)構(gòu)模型E.Gorter和FGrendel(1925):“蛋白質(zhì)脂蛋白質(zhì)”三板質(zhì)膜結(jié)構(gòu)模型J.D.Robertson(1959年):單位膜模型(unitmeeel s.j.sing :生物膜的流動馬賽克模型k.Simon set al (1997 ) 3360脂肪拔模模型fun

3、ctionalraftsincellmembranes.nature 380 磷脂雙分子層是構(gòu)成生物膜的基本結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)分子以不同的方式嵌入或結(jié)合在脂雙分子的表面，膜蛋白質(zhì)是賦予生物膜功能的主要決定者，生物膜是在磷脂雙分子層嵌入蛋白質(zhì)的二維流體。7、二、膜脂生物膜的基本構(gòu)成成分，成分：膜脂主要包括磷脂、糖脂和膽固醇3種。 膜脂的熱運(yùn)動方式為沿膜平面的側(cè)向運(yùn)動(基本運(yùn)動方式)，其擴(kuò)散系數(shù)為10-8cm2/s的脂肪分子繞軸心的自旋運(yùn)動脂肪分子尾部的搖擺雙重脂肪分子間的反轉(zhuǎn)運(yùn)動，其發(fā)生頻率小于脂肪分子側(cè)交換頻率的1010。 但是，在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜中，新合成的磷脂分子反轉(zhuǎn)運(yùn)動的發(fā)生頻率很高。 脂質(zhì)體(lipo

4、some )、8、膜脂成分、磷脂：膜脂的基本成分(50以上)為被分為兩種：甘油磷脂和鞘脂的主要特征的脂肪酸碳鏈的碳原子為偶數(shù)，多數(shù)碳鏈由16、18或20個組成的軟脂肪酸等飽和脂肪酸和油糖脂：糖脂普遍存在于原核和真核細(xì)胞的質(zhì)膜上(5以下)，神經(jīng)細(xì)胞的糖脂含量高的膽固醇：膽固醇存在于真核細(xì)胞膜上(30%以下)，細(xì)菌質(zhì)膜不含膽固醇，但有些細(xì)菌的膜脂含有甘油脂等中性脂質(zhì)。 9、磷脂、1、甘油磷脂是以甘油為骨架的磷脂類，骨架上有2個脂肪酸鏈和1個磷酸基結(jié)合，膽堿、乙醇胺、絲氨酸或肌醇等分子戶籍磷酸基結(jié)合在脂肪分子上。 主要類型為磷脂酰膽堿(phosphatidyl choline，PC，舊稱卵磷脂)、磷

5、脂酰絲氨酸(phosphatidyl serine， PS )，磷脂酰乙醇胺(phosphatidylethanol.鞘脂鞘脂(Sphngomydins，SM )在腦和神經(jīng)細(xì)胞膜中特別豐富，又稱為神經(jīng)醇磷脂，以鞘脂為骨架原核細(xì)胞和植物中沒有神經(jīng)醯胺。、10、糖脂、糖脂是含糖、不含磷酸的脂質(zhì)，普遍存在于原核和真核細(xì)胞的質(zhì)膜上，其含量約占膜脂總量的5以下，神經(jīng)細(xì)胞膜上的糖脂含量約占5-10。 糖脂也是兩性分子。 其結(jié)構(gòu)與SM非常相似，只是一個或多個糖殘基代替磷脂酰膽堿與鞘氨醇的羥基結(jié)合。 葡萄糖、11、脂質(zhì)體(liposome )、脂質(zhì)體是由磷脂分子在水相中形成穩(wěn)定的脂雙膜的傾向而制成的人工膜。

6、脂質(zhì)體的類型。 脂質(zhì)體的應(yīng)用：研究膜脂、膜蛋白及其生物學(xué)性質(zhì)脂質(zhì)體包裹的DNA可用于基因轉(zhuǎn)移。 在臨床治療中，脂質(zhì)體成為藥物和酶等載體。 (12，3 )膜蛋白、基本型外(外周)膜蛋白(extrinsic/peripheralmembraneproteins ) :水溶性蛋白通過離子鍵或其他弱鍵與膜內(nèi)表面的蛋白質(zhì)分子或脂分子極性頭部非共價鍵內(nèi)在(匹配)膜蛋白(匹配) 水不溶性蛋白質(zhì)形成跨膜螺旋，與膜緊密結(jié)合，可以用清洗劑使膜崩解后分離。 脂錨蛋白(lipid-anchored proteins )通過磷脂或脂肪酸錨定、共價鍵合。 膜蛋白與膜脂結(jié)合的方式、13、生物膜結(jié)構(gòu)特征、膜流動性：膜流動性的

7、生理意義膜流動性是保證其正常功能的必要條件。 例如膜間物質(zhì)運(yùn)輸、細(xì)胞信息傳遞、細(xì)胞識別、細(xì)胞免疫、細(xì)胞分化及激素作用等與膜的流動性密切相關(guān)。 如果膜的流動性低于一定的閾值，很多酶的活動和膜貫通運(yùn)輸停止，相反，如果流動性過高，會導(dǎo)致膜的溶解。 膜脂的流動膜蛋白質(zhì)的流動膜的非對稱性膜的分相現(xiàn)象。 14、膜流動性、膜脂流動性側(cè)擴(kuò)散旋轉(zhuǎn)運(yùn)動、擺動運(yùn)動、伸縮振動、反轉(zhuǎn)運(yùn)動、旋轉(zhuǎn)異構(gòu)體； 影響膜流動性的因素：影響膜流動的因素主要來自膜自身的成分、基因及環(huán)境因素等。 含有膽固醇：膽固醇含量增加會降低膜的流動性。 脂肪酸鏈的飽和度：脂肪酸鏈中含有的雙鍵越多，就越不飽和，使膜流動性增加。 脂肪酸鏈的鏈長：長鏈脂

8、肪酸相變溫度高，膜流動性降低。 卵磷脂/鞘脂：這個比例高的話膜流動性增加是因為鞘脂粘度比卵磷脂高。 其他因素：膜蛋白與膜脂的結(jié)合方式、溫度、酸堿度、離子強(qiáng)度等。 膜蛋白的流動主要有側(cè)向擴(kuò)散和旋轉(zhuǎn)擴(kuò)散兩種運(yùn)動方式。 可通過熒光漂白技術(shù)和熒光抗體免疫標(biāo)記實驗、貼片或壓蓋現(xiàn)象檢測側(cè)向擴(kuò)散。 旋轉(zhuǎn)擴(kuò)散是指膜蛋白以垂直于膜平面的軸為中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，膜蛋白的側(cè)向運(yùn)動受到細(xì)胞骨架的限制，破壞微絲的藥物如細(xì)胞弛豫素b促進(jìn)膜蛋白的側(cè)向運(yùn)動。 15、膜的非對稱性，質(zhì)膜的內(nèi)外兩層成分和功能有明顯差異，被稱為膜的非對稱性。 膜脂、膜蛋白和復(fù)合糖在膜上非對稱分布，膜功能的非對稱性和方向性，即膜內(nèi)外兩層的流動性不同。

9、細(xì)胞質(zhì)膜各部分的名稱ES、質(zhì)膜的細(xì)胞外表面(extrocytopasmic surface) PS、質(zhì)膜的原形質(zhì)表面(protoplasmic surface )； EF(extrocytopasmic face )、質(zhì)膜的細(xì)胞外頁斷面PF(protoplasmic face )、原形質(zhì)頁斷面。 膜脂和糖脂的非對稱性糖脂只存在于質(zhì)膜的ES面，完成其生理功能的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)膜蛋白和糖蛋白的非對稱性膜蛋白的非對稱性是指各膜蛋白分子在細(xì)胞膜上有明確的方向性。 糖蛋白糖殘基均分布在質(zhì)膜ES面(GO 3HBH4 labeling )的膜蛋白不對稱性是生物膜完成復(fù)雜的時間和空間有序的各種生理功能的保證。、16、

10、7、細(xì)胞質(zhì)膜的功能，為細(xì)胞的生命活動提供了相對穩(wěn)定的環(huán)境，包括代謝基質(zhì)的輸入和代謝產(chǎn)物的排除在內(nèi)的選擇性物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)，其中提供了伴隨能量轉(zhuǎn)運(yùn)的細(xì)胞識別部位，為完成細(xì)胞內(nèi)外信息跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)的多種酶提供了結(jié)合點(diǎn)， 有效有序地進(jìn)行酶反應(yīng)的細(xì)胞與細(xì)胞、介導(dǎo)細(xì)胞與基質(zhì)之間的聯(lián)系的質(zhì)膜參與了具有不同功能的細(xì)胞表面特化結(jié)構(gòu)的形成。17、8、膜骨架和細(xì)胞表面的特殊結(jié)構(gòu)，膜骨架和膜骨架是由細(xì)胞質(zhì)膜下和膜蛋白相連的纖維蛋白組成的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，可維持細(xì)胞質(zhì)膜的形狀，協(xié)助質(zhì)膜完成多種生理功能。 膜骨架位于細(xì)胞質(zhì)膜下約0.2m厚的溶膠層。 紅細(xì)胞生物學(xué)特性成熟的動物血紅細(xì)胞無細(xì)胞核、細(xì)胞器、內(nèi)膜系，是研究膜骨架的理想材料。 紅血球

11、經(jīng)過低滲透處理，細(xì)胞破裂釋放出內(nèi)容物，留下保持原形的空間，稱為血影(ghost )。 紅細(xì)胞膜蛋白質(zhì)和膜骨架膜骨架為紅細(xì)胞膜提供了良好的彈性和高強(qiáng)度。 18、紅細(xì)胞膜蛋白及膜骨架、紅細(xì)胞膜蛋白的SDS-PAGE SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳分析結(jié)果表明，紅細(xì)胞膜蛋白的主要成分為血影蛋白(spectrin )、錨蛋白(ankyrin )、帶4.2蛋白血型糖蛋白和帶3蛋白為整合蛋白，經(jīng)TritonX-100處理，這兩個帶消失，但血影維持原來的形狀。 血影蛋白四聚體的游離端與短絲切蛋白纖維(約1315單體)相連，形成血影蛋白網(wǎng)絡(luò)。 然后，通過帶4.1蛋白質(zhì)與血型糖蛋白質(zhì)連接，通過錨定蛋白質(zhì)與帶3蛋白質(zhì)

12、連接。 紅細(xì)胞膜骨架的結(jié)構(gòu)、19、閉合連接、緊密連接是閉合連接的主要形式，普遍存在于脊椎動物體表及體內(nèi)各種腔道與腺體上皮細(xì)胞之間。 緊密結(jié)構(gòu)：電子顯微鏡下，連接區(qū)域可見蛋白質(zhì)形成的鍵合線網(wǎng)絡(luò)，鍵合線也稱棱線，封閉細(xì)胞與細(xì)胞之間的空隙。 上皮細(xì)胞層對小分子的滲透性與棱線的數(shù)量有關(guān)，一部分連水分子都無法滲透的程度緊密相連。20、錨固連接(anchoring junctions )、錨固連接廣泛分布于組織內(nèi)，上皮組織、心肌、宮頸等組織含量特別豐富。 通過錨定連接形成鄰接細(xì)胞的骨架系統(tǒng)，或連接細(xì)胞和基質(zhì)形成牢固有序的細(xì)胞群。 錨鏈的類型、結(jié)構(gòu)和功能連接到中間纖維的錨鏈橋(desmosome):鉚接相鄰

13、細(xì)胞，提供細(xì)胞內(nèi)中間纖維的錨點(diǎn)，形成整個網(wǎng)絡(luò)，起到支撐和抵抗外部壓力和張力的作用。 半橋粒(hemidesm osome):半橋粒與橋粒的形態(tài)相似，但功能和化學(xué)組成不同。 通過細(xì)胞質(zhì)膜上的膜蛋白整合子將上皮細(xì)胞固定在基膜上，不是半橋粒中間纖維通過，而是在半橋粒的致密斑內(nèi)結(jié)束。 絲切蛋白纖維的錨定膠帶(adhesion belt ) :位于緊貼的下方，在鄰接的細(xì)胞間形成連續(xù)的帶狀結(jié)構(gòu)。 間隙約為1520nm，也被稱為帶去體(belt desmosome )。 黏附斑(focal adhesion):細(xì)胞通過絲切蛋白纖維、整聯(lián)蛋白和細(xì)胞外基質(zhì)的連接方式。21、通信連接、間隙連接：分布廣泛，大多數(shù)動

14、物組織都存在間隙連接。 神經(jīng)細(xì)胞間的化學(xué)突觸存在于可興奮細(xì)胞間的細(xì)胞連接方式中，它通過釋放神經(jīng)遞質(zhì)來傳遞神經(jīng)沖動。 細(xì)胞間連線：高等植物細(xì)胞間通過細(xì)胞間連線相互連接，完成細(xì)胞間的通信聯(lián)系。細(xì)胞間連絲結(jié)構(gòu)：相鄰細(xì)胞質(zhì)膜共同構(gòu)成的直徑20-40nm的管狀結(jié)構(gòu)細(xì)胞間連絲的功能：實現(xiàn)細(xì)胞間通過信號的物質(zhì)選擇性轉(zhuǎn)運(yùn)實現(xiàn)細(xì)胞間電傳導(dǎo)的發(fā)育過程中，細(xì)胞間連絲結(jié)構(gòu)的變化可調(diào)節(jié)植物細(xì)胞間的物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)。22、間隙連接、間隙連接結(jié)構(gòu)：間隙連接處相鄰細(xì)胞質(zhì)膜間的間隙為23nm。 “連接符”(connexon )是間隙連接的基本單位。 各連接子由6個connexin分子組成。 在連接件中心形成有直徑約1.5nm的細(xì)孔。

15、連接單位由兩個連接端子的對接構(gòu)成。 縫合蛋白成分已分離出構(gòu)成20種連接子的蛋白，屬于同一蛋白家族，一級結(jié)構(gòu)比較保守，具有類似的抗原性。 不同種類的細(xì)胞表達(dá)不同的連接子蛋白，他們組裝的間隙連接的孔徑和調(diào)控機(jī)制不同。 間隙連接的功能及其調(diào)節(jié)機(jī)制、23、間隙連接的功能及其調(diào)節(jié)機(jī)制、間隙連接在代謝偶中的作用間隙連接允許小分子代謝物和信號分子通過，是細(xì)胞間代謝偶聯(lián)的基礎(chǔ)。 代謝偶聯(lián)作用在協(xié)調(diào)細(xì)胞群的生物學(xué)功能中發(fā)揮重要作用，間隙耦合在神經(jīng)沖激信息傳遞過程中的作用電突觸(electronic junction ) 是細(xì)胞間信號轉(zhuǎn)導(dǎo)間隙耦合調(diào)節(jié)和修飾相互獨(dú)立的神經(jīng)元組的行為間隙耦合為早期胚胎發(fā)育和細(xì)胞分化過

16、程中作用胚胎發(fā)育中的細(xì)胞間耦合提供了信號物質(zhì)途徑， 為某些特定細(xì)胞提供其位置信息，間隙耦合的透過性可以調(diào)節(jié)，降低細(xì)胞質(zhì)中的pH值，提高自由Ca2的濃度，都可以使其透過性降低間隙耦合的透過性，這可以受到兩側(cè)電壓梯度的控制和細(xì)胞外化學(xué)信號的控制，24、細(xì)胞表面的粘連分子、同種細(xì)胞間的相互粘連多細(xì)胞和細(xì)胞之間的粘連是由特定的細(xì)胞粘連分子來介導(dǎo)的。 細(xì)胞黏附分子都是跨膜糖蛋白，分子結(jié)構(gòu)包括細(xì)胞外區(qū)域、肽鏈的n末端部分、具有糖鏈、負(fù)責(zé)與配體識別的跨膜區(qū)、大多同時跨膜的細(xì)胞質(zhì)區(qū)、肽鏈的c末端部分一般較小、或與質(zhì)膜下的骨架成分直接相連、或與細(xì)胞內(nèi)的化學(xué)信號分子類型：降鈣素(Cadherins )選擇素(Selectin )； 免疫球蛋白超家族的CAM(Ig-Superfamily，IgSF )； 整合素(Integrins )質(zhì)膜整合素也是通過細(xì)胞間的粘連，介導(dǎo)25，細(xì)胞中