秋CB第04章细胞膜上.ppt

CB第4章,细胞膜的结构与功能,2,质膜与细胞内膜,3,细胞的生物膜体系,4,电镜下的细胞膜,5,细胞膜的结构模式图,6,与细胞膜相关的概念,细胞被（cell coat）- 糖蛋白、糖脂 的糖链向膜外伸展、交织而成的毯状构造。也称糖被（glycocalyx）。 细胞表面（cell surface）- 由细胞被、 细胞膜和胞质溶胶 构成的复合结构。 广义上，还包括鞭毛、纤毛、微绒毛等表面特化结构 & 细胞连接。,7,细胞膜 （cell membrane） 细胞表面（cell surface）,8,细胞表面的范畴,9,本章内容,4.1 细胞膜的化学组成 4.2 细胞膜的分子结构模型与特性 4.3 细胞表面及其功能 4.4 细胞表面的特化结构,10,4.1 细胞膜的化学组成,膜脂 - 构成膜的主体。 蛋白 -参与构成膜主体。 糖类 -3% 10%（糖脂、糖蛋白） 水 -膜的内外表面，80自由水。 无机盐-少量，为膜蛋白组分。 不同细胞的膜，三种主要物质比例相差大 。,11,膜中各成分的比例,膜脂,膜蛋白,膜糖,其它,12,膜结构研究的好材料,13,The Erythrocyte Membrane,Red Blood Cell是结构最简单的细胞: 成熟的红细胞没有细胞器； 质膜是红细胞惟一的膜结构； 红细胞质膜易于提纯和分离； 人们对膜结构的认识，大多来自于对 红细胞膜结构的研究。,14,红细胞膜超微结构,15,4.1.1 膜脂 （磷脂、胆固醇、糖脂）,1、磷脂 磷脂酰胆碱 （卵磷脂） 磷脂酰乙醇胺（脑磷脂） 鞘磷脂-神经鞘磷脂 磷脂酰肌醇 磷脂酰丝氨酸,16,卵磷脂的结构,l 头部: 胆碱+磷酸+甘油 极性、亲水 l 尾部: 脂肪酸 非极性、疏水,17,磷脂分子的性质,18,脂质体(Liposome),除作为生物膜的研究模型，更重要的用途是作为临床上各种药物的载体；遗传性疾病基因疗法中靶基因的运载体，可将靶基因高效率地导入待治疗的细胞。,19,脂质体的形成,20,膜中磷脂分子的排列,21,2、胆固醇（结构、分布、功能）,* 极性头部 （第1环的羟基） * 非极性尾部（甾环 + 碳氢链）,22,胆固醇与磷脂的关系,23,3、糖脂的结构与功能,结构：磷脂衍生物 糖基取代磷酸胆碱 。 神经细胞富含。eg： 半乳糖脑苷脂 最简单、半乳糖头 神经节苷脂 最复杂、糖链末端为唾液酸（NANA） 功能：膜受体 。,半乳糖,唾液酸,N-乙酰半乳糖胺,24,4.1.2 膜蛋白种类、 分布和功能,膜蛋白 约占细胞总蛋白 25 膜各种功能的执行者。 功能上，分为：运输蛋白、催化蛋白、 连接蛋白、受体蛋白 分布上，分为： 外周蛋白膜内外表面，非共价结合 镶嵌蛋白嵌在脂双分子层中 or 跨膜 （跨膜蛋白），共价结合。,25,膜蛋白的分布,26,膜蛋白的6种类型： 1-单次跨膜蛋白、 2-多次跨膜蛋白、3-膜内表面的外在蛋白、 4-膜外表面的外在蛋白、5-膜内表面非共价结合的外周蛋白、6-膜外表面非共价结合的外周蛋白,27,膜蛋白的功能分类,28,4.1.3 膜糖与细胞被,细胞被（糖被）-糖蛋白与糖脂分子上的 糖基在膜外表面形成的覆盖性构造。,29,细胞被的功能： 保护作用、细胞识别、细胞通讯、物质转运,30,本章内容,4.1 细胞膜的化学组成 4.2 细胞膜的分子结构模型与特性 4.3 细胞表面及其功能 4.4 细胞表面的特化结构,31,4.2 细胞膜结构模型及特性,4.2.1 膜的分子结构模型 eg：单位膜模型、流动镶嵌模型,32,流动镶嵌模型,33,4.2.2 细胞膜的特性,1、膜的不对称性（膜脂、膜蛋白不对称）,eg 受体在外表面， 环化酶在内表面,34,2、细胞膜的流动性,膜的动态结构，由膜分子的运动决定。 * 磷脂双分子层 具流动性。 生理温度下，处于液态与晶态间的过渡状态 -液晶态（由磷脂的各种运动引起）。 温度下降，可转变成晶态（相变）。 膜脂的运动： 旋转运动 钟摆运动 测向扩散 翻转运动,35,膜的相变,36,膜脂的流动性示意,37,膜蛋白的运动,运动方式：转动、侧向扩散 膜蛋白漂浮在磷脂海洋中的冰山。 证明膜蛋白流动性的实验： 人鼠细胞融合实验,38,人鼠细胞融合实验,39,3. 细胞膜的选择透性,选择透性（半透性）：让部分物质通过。 细胞膜对不同性质物质的通透性差异大 一般地： 脂溶性 、分子小、不带电物质易透过。 eg： 水分子、磺胺药，易透过膜,40,本章内容,4.1 细胞膜的化学组成 4.2 细胞膜的分子结构模型与特性 4.3 细胞表面及其功能 4.4 细胞表面的特化结构,41,4.3 细胞膜的功能,保护屏障、物质和信号交换的门户 物质转运、信息传递、能量转换、 细胞识别、细胞免疫、细胞分裂、 细胞分化、细胞凋亡,42,4.3.1 细胞表面的概念,功能： 支撑保护、物质交换、 信息传导、 细胞识别、 细胞通信、 细胞连接、 ,43,4.3.2 物质转运功能,不同物质（小分子、大分子） 以不同方式转运。 跨膜转运：主动转运、被动转运 膜泡转运：入胞作用、出胞作用,44,物质的跨膜转运概况,45,1、跨膜转运（被动、主动）,（1）被动运输：不需ATP，顺浓度梯度 * 简单扩散（自由扩散）-仅要浓度梯度 * 易化扩散（帮助扩散）-还要载体蛋白 * 通道扩散 -还要通道蛋白,46,小分子穿膜转运图解,47,自由扩散（Free diffusion）,又称简单扩散（simple diffusion）。它不要膜蛋白的帮助,也不消耗ATP, 仅靠膜的两侧被转运的物质保持一定的浓度差。,48,扩散与渗透,49,红细胞的膨胀与收缩,50,膜简单扩散转运图解,51,易化扩散（帮助扩散）图解,52,载体蛋白（carrier proteins）,* 概念:载体蛋白是多回旋折叠的跨膜蛋白，它与被转运的分子特异结合使其越过质膜。 * 特点: 1.具有特异性； 2.参与被动运输； 3.参与主动运输。,53,Carrier proteins,54,简单扩散与易化扩散,55,通道扩散通道蛋白介导的跨膜转运, 典型的膜通道： 水通道蛋白（aquaporin） 离子通道蛋白（ion channel） eg：神经细胞、肌肉细胞的离子通道。 离子通道转运的特点： 1、速度快（百万每秒，比载体快千倍）； 2、选择性：Na+ K+ Ca+ Cl-通道不同； 3、多数非持续开放（闸门控制）； 4、被动转运，无需ATP。,56,通道蛋白（Channel proteins）,已发现通道蛋白50多种，主要是离子通道(ion channel)。 通道蛋白持续开放的、非持续开放（闸门） 闸门通道(gated channel)：间断开放通道。,57,闸门通道(gated channel), 电压闸门通道-电位差变化时开放 。 （要电压刺激） 配体闸门通道-配体受体结合时开放 （要配体刺激） 离子闸门通道-离子浓度变化时开放 （要离子刺激）,58,配体闸门通道图解,59,电压闸门通道示意（动画）,60,三种闸门通道的比较,61,水的转运与膜上的水通道,水分子不溶于脂, 并具有极性,理应不能自由通过质膜, 但实际却是很容易过膜。原因是: The plasma membranes of many cell