第四章质膜

细胞生物学第四章 质膜霍 静 细胞膜又称质膜，围绕着整个细胞，是细胞结构上的边界使细胞拥有一个相对稳定的内环境。 细胞膜作为细胞与外界的屏障，具有高度的选择通透性。 细胞膜能够在物质运输、信息流动、能量传递、吸收分泌、免疫反应等生命活动中发挥重要作用。 在生命的进化史上，正是细胞膜的出现，才有了细胞，使得生命物质向更高形式进化。 41岁的白人 Timothy Doyle ，面部苍白，有很明显的黄疸；心肺正常，腹部隆起，脐部周围有放射状的静脉突起 ，腹部有明显腹水 ，脾脏触诊似乎有正常人体积的 2倍大。触摸肝脏边缘明显且有表面结节。 在神经病学检查，能确定方向、方位、辨认人。闭上双眼，双臂前举，手腕剧烈震颤。 血红蛋白为 6.8g，网织红细胞计数为 19%，有明显的溶血性贫血；白细胞数为 11000，血小板大约降为 70000；多数红细胞膜形成的不规则刺状延伸。 胆红素为 8.7，碱性磷酸酶活性为 50，天门冬氨酸转移酶活性为 270，丙氨酸转移酶活性为 115。凝血酶原时间国际标准化比值为 3.7。 Timothy Doyle患有难治性酗酒继发的 Laennec肝硬化临床案例 胆固醇与鞘磷脂失衡造成的红细胞膜产生 “刺突 ”Cell biology 晚期肝病患者 ,门静脉压升高 , 凝血时间延长和血小板数量降低，胃肠道极易出血，。 腹部明显的 “ 水母头状突起 ” 表示升高的血压引起食道静脉血管的破裂，最终可导致了出血。 肝细胞的细胞质和红细胞膜脂中的胆固醇都严重失衡，肝功能的失常。 重症患者常死于肝细胞变化引起的肝功能的失常。Diagnosis Treatment第四章 质膜第一节 质膜的结构第二节 小分子的穿膜运输第三节 离子通道与膜电位第四节 大分子膜泡运输第五节 质膜与疾病一、质膜的化学组成 质膜的化学成分主要有 脂类、蛋白质、糖类、水、无机盐及金属离子 等。 脂类 与 蛋白质 以非共价键结合，构成质膜的的主体。 膜脂 质膜中的脂类以 磷脂 和 胆固醇 为主，有些膜还含有 糖脂 磷脂 （ phospholipid） 磷脂是构成膜的基本成分。 磷脂主要有 甘油磷脂 和 鞘磷脂 两大类。 常见的磷脂分子有 磷脂酰丝氨酸、磷脂酰乙醇胺、磷脂酰胆碱 及 鞘磷脂 。 磷脂酰胆碱胆固醇及其与磷脂分子的结合方式调节细胞膜的流动性，增加细胞膜的稳定性，降低水溶性物质的通透性 糖脂 （ glycolipid） 糖脂存在于所有细胞膜外层膜脂中。 膜脂都具有相同的特点，即都有一个极性头部（亲水）和两个非极性尾部（疏水）。这种一头亲水一头疏水的分子，称为 兼性分子 。脂质体 用于基因转导单层脂分子微团双层脂分子的脂质体水空气医学应用用于药物制备，可增加药物在病灶部位的浓度，减少了药物对正常组织细胞的伤害，又可以避免药物被机体酶系统或免疫系统降解，提高药物的稳定性。 膜蛋白 分为 膜整合蛋白 和 膜周边蛋白 两种类型 12345膜周边蛋白3 通过寡糖链与膜脂分 子连接的周边蛋白4 通过离子键与周边蛋白连接的蛋白5 通过离子键与膜脂分子连接的周边蛋白膜整合蛋白1 单次穿膜糖蛋白2 多次穿膜糖蛋白膜糖 多数真核细胞的表面，富含糖类的周边被称为 糖萼，也称 细胞外被 。 包括与细胞膜连接的糖蛋白和糖脂的寡糖链以及膜蛋白上的多糖链。 构成寡糖链的糖基在 数量、种类、结合方式、排列顺序以及有无分支 等方面存在差异，因而使得寡糖链具有极端多样性。 糖蛋白糖脂寡糖链 磷脂膜整合蛋白膜周边蛋白二、质膜的分子结构片层结构模型单位膜模型液态镶嵌模型晶格镶嵌模型板块模型 片层结构模型 1935年， J FDanielli和 HDavson提出 该模型认为，脂质双分子层构成细胞膜主体，质膜是蛋白质 磷脂 蛋白质形成的三夹板结构。 该模型奠定了细胞膜分子结构模型研究的基础 球形蛋白质分子磷脂单位膜模型 1959年， J D Robertson在电镜下观察到细胞膜及细胞内膜都有两暗夹一明的三层结构，膜两侧为电子密度高的暗线，中间为电子密度低的明线，命名为 单位膜 。 单位膜 总厚度为 7.5nm。 “ 两暗 ” 是指细胞膜两侧为两条致密的蛋白质层，每层厚度为2nm； “ 一明 ” 指细胞膜中间为脂双层分子，厚度为 3.5nm。Robertson还认为膜两侧蛋白质是以 折叠的形式存在， 电镜下的细胞膜 蛋白质蛋白质脂质双层单位膜模型 液态镶嵌模型 液态镶嵌模型糖蛋白糖脂寡糖链磷脂膜整合蛋白膜周边蛋白三、质膜的特性 （一）膜的流动性 （二）膜的不对称性膜的流动性 膜脂分子的运动侧向扩散运动 旋转运动 弯曲运动 翻转运动 A B C D膜的流动性 膜蛋白的运动侧向扩散 旋转扩散 荧光抗体标记膜蛋白人细胞鼠细胞诱导融合40min激光照射光致漂白后的荧光恢复 人 -鼠细胞融合过程中膜蛋白的扩散运动 影响膜流动性的因素 脂肪酸链的长度与不饱和程度 胆固醇的影响 卵磷脂与鞘磷脂的比值 蛋白质的影响 温度及其他因素 膜的不对称性 膜脂的不对称分布 膜蛋白的不对称分布50%25%25%50%TPLSPH PCPEPS 外层内层总含量百分比人红细胞膜内外层磷脂的不对称分布 小分子穿膜运输 一、小分子物质穿膜运输的基本原则 二、小分子物质穿膜运输的方式 小分子物质穿膜运输的基本原则通道蛋白 载体蛋白小分子物质穿膜运输的方式 简单扩散 协助扩散 主动运输 ATP ADP+ Pi电化学梯度高低简单扩散 协助扩散 主动运输主动运输 由 ATP直接供能的主动运输 离子泵 间接消耗 ATP的主动运输 协同运输 离子泵 Na+-K+泵 Ca2+-泵动物细胞靠 ATP水解供能驱动 Na+-K+泵 工作