细胞膜及其表面结构.ppt

第四章 细胞质膜与细胞表面,质膜（plasma membrane）：包围在细胞质表面的一层薄膜，又称细胞膜（cell membrane） 。 细胞内膜(intracellular membrane )：围绕各种细胞器的膜。 生物膜（biomembrane）：细胞所有膜结构统称生物膜，包括细胞膜和胞内膜。 单位膜(unit membrane) ：在电镜下可见生物膜为“两暗一明”的三层结构，通常将这三层结构形式作为一个单位，称单位膜。,关于“膜”的相关概念,单 位 膜,一、质膜的化学组成,膜脂(50%) 膜蛋白 (40-50%) 膜糖类 (5-10%),第一节 细胞膜,一）膜脂,膜脂主要包括磷脂、糖脂和胆固醇三种类型。 1、磷脂 是构成膜脂的基本成分，约占整个膜脂的50以上。磷脂分子的主要特征是： 分为头部和尾部； 头部由磷酸和碱基组成，有极性，亲水性；尾部由两条脂肪酸链构成，非极性，疏水性； 为双亲媒性分子（兼性分子）。,X,极性头部基团（亲水）,非极性尾部基团（疏水）,根据头部的不同可分为： 磷脂酰胆碱phosphatidylcholine，PC，旧称 卵磷脂; 磷脂酰丝氨酸phosphatidylserine，PS； 磷脂酰乙醇胺phosphatidylethanolamine，PE， 旧称脑磷脂； 磷脂酰肌醇phosphatidylinositol，PI。,2、糖脂 是含糖而不含磷酸的脂类； 也是双亲媒性分子。 极性头部含有糖基,非极性尾部是鞘氨醇； 包括脑苷脂（最简单的糖脂）、神经节苷脂等。,葡萄糖脑苷脂,半乳糖脑苷脂,神经节苷脂,3、胆固醇,一般多存在于动物细胞中； 头尾部之间含有固醇环； 双亲媒性分子。,双亲媒性分子,双亲媒性分子既具有极性的头部和非极性尾部，在所有的膜脂都都是双亲媒性分子 水溶液中膜脂自动形成双分子层，尾部相内，头部向外，并且可以形成不同的形状，如平面形，球形等。,膜脂分子层,4、脂质体（liposome）,是一种人工脂膜 在水中，搅动后磷脂形成双层脂分子的球形脂质体，直径251000nm不等。 人工脂质体可用于： 1. 研究生物膜的特性。 2. 转基因； 3.在临床治疗中,脂质体作为药物或酶等载体；,二）、膜蛋白 外在(外周)膜蛋白(extrinsic/peripheral membrane proteins )； 亲水性蛋白,靠离子键或其它弱键与膜表面的 蛋白质分子或脂分子结合，易分离。 内在（整合）膜蛋白（intrinsic/ integral membrane proteins)。 兼性蛋白，与膜结合紧密，需用去垢剂使膜崩解后才可分离。,膜蛋白,镶嵌蛋白占7080；,周边蛋白占30左右,嵌入脂质双分子层中；,嵌入部分疏水，露出部 分亲水，因此也是双亲 媒性分子,功能：细胞膜功能的主 要承担者。,主要分布与细胞膜内表面，大部分为亲水性；,功能：收缩，参与细胞 的胞吞变形等。,三）膜糖类,与膜脂或膜蛋白结合成糖脂或糖蛋白，仅分布于膜的外表面。 主要为一些低聚糖组成，如半乳糖、甘露糖、岩藻糖、半乳糖胺、葡萄糖、葡萄糖胺、唾液酸等七种。,细胞质,脂双层,膜蛋白,细胞被,血型糖蛋白,二、细胞膜的分子结构,质膜的流动镶嵌模型 (fluid mosaic model),1、连续的脂质双分子构成膜的主体（骨架），它具有液晶态特性； 2、球形蛋白质分子嵌入，贯穿或附着于脂双分子层中； 3、糖类附着在膜的外表面，与表层的脂类和蛋白质结合形成糖蛋白和糖脂； 4、生物膜具有流动性。,1、质膜的流动性,1）膜脂分子的运动,三、细胞膜的特性,旋转运动,摆动,伸缩震荡运动,翻转运动,侧向扩散运动,影响膜脂流动性的因素 胆固醇 脂肪酸链的饱和度 脂肪酸链的链长短 卵磷脂/鞘磷脂 其他因素：温度、酸碱度、离子强度等。,2） 膜蛋白的分子运动 侧向扩散 例：成斑现象 成帽现象,旋转扩散,小鼠细胞,标记人膜蛋白抗体+人膜蛋白（抗原）,异核细胞,抗小鼠膜蛋白抗体+荧光素B,抗人膜蛋白抗体+荧光素A,标记小鼠膜蛋白抗体+小鼠膜蛋白（抗原）,人细胞,孵育（370C,40分钟）,质膜的流动性是保证其正常功能的必要条件。 当膜的流动性低于一定的阈值时，许多酶的活动和跨膜运输将停止； 反之如果流动性过高，又会造成膜的溶解。,3）膜流动性的生理意义,2、质膜的不对称性,膜脂分布的不对称性：脂类双分子层内外两层脂质分子种类、含量和比例均不相同； 膜蛋白分布的不对称性：没有任何一种蛋白是既分布于膜内层又分布于膜外层； 膜糖类分布的不对称性：糖类主要分布于细胞膜的外表面。,思考：膜的不对称性有何生物学意义？,第二节 细胞表面,细胞表面：指包围在细胞质外层的一个复合的结构体系和多功能体系，包括细胞膜、细胞被和膜下胞质溶胶层。,细胞表面结构示意图,细胞被,细胞被：细胞膜中糖蛋白和糖脂外表面的糖链相互交织形成的一层绒毛状的多糖物质。 是细胞膜结构的一部分； 具有保护作用和信号接受作用； 特殊的：哺乳动物的小肠上皮细胞的细胞被具有吸收的作用，称为糖萼。,电镜下细胞被结构图,胞质溶胶层,是细胞膜下0.10.2nm的溶胶层； 含高浓度的蛋白质和微管、微丝（细胞骨架的组成成份）； 维持细胞的形态、极性（微丝、微管具有极性）、运动、参与细胞的物质运输。,思考题,1、膜蛋白有哪些类型？各有何功能？ 2、细胞膜主要由哪些分子组成？ 3、如何理解膜的不对称性和流动性？,第四节 细胞连接,细胞连接(cell junction) ：,分为三种：封闭连接 锚定连接 通讯连接,定义：多细胞生物体组织中，相邻细 胞膜的接触区域特化形成的一 些连接结构。,一、封闭连接（occluding junction）,主要形式为紧密连接（tight junction) ；,分子机制：相邻细胞的特殊膜蛋白相互交联 （嵴线）封闭了细胞之间的空隙。,特点：细胞膜之间连接紧密，无空隙；,分布：广泛存在于各种上皮细胞之间。,细胞膜,细胞间隙,（嵴线）,紧密连接的功能,1、形成渗漏屏障，起重要的封闭作用； 例：血脑屏障和血胎屏障,2、支持功能；,3、隔离作用，使游离端与基底面质膜上的 膜蛋白行使各自不同的膜功能。,是由一个细胞的骨架和另一个细胞的骨架相连或与细胞外基质连接形成；,二、锚定连接（anchoring junction）,分布： 上皮组织、心肌 、子宫颈、平滑肌细胞,类型： 1、桥粒连接：中间丝介导（桥粒、半桥粒） 2、黏合连接：肌动蛋白丝介导（粘合带、粘合斑）,问:为什么要有细胞骨架的参与？,细胞膜之间有约30nm的空隙，由连接蛋白与中间丝连接形成纽扣状结构。包括桥粒和半桥粒连接。,1、桥粒连接,桥粒：是细胞间连接起中心作用的结构。,细胞膜,细胞间隙,桥粒蛋白,中间纤维,盘状致密斑,（30nm),(15-20nm),半桥粒：是使细胞与其下方的基底膜相连的结构。,细胞膜,基底膜,中间纤维,桥粒蛋白,桥粒连接的功能：将相邻细胞或细胞与基质牢牢连接起来，起支持、附着、抵抗外界压力与张力的作用。,例：天疱疮患者对自身的桥粒连接蛋白产生抗体并使皮肤上皮的桥粒连接破坏消失，从而导致细胞过早脱落，形成严重的表皮大疮。,天疱疮,粘合带：位于上皮细胞紧密连接的下方,在相邻细胞间形成一个连续的带状结构。,紧密连接,粘合带,微丝束 （肌动蛋白纤维）,细胞间隙,(15-20nm),粘合斑：是肌动蛋白与细胞外基质之间的连接方式。,2、粘合连接（中间连接）,粘合连接的功能：均起着附着与支持的功能。,总之：锚定连接将相邻细胞的骨架系统或将细胞与基质相连形成一个坚强、有序的细胞群体。,三、通讯连接（communicating junction）,除了连接作用以外，还具有介导细胞间通讯的作用； 是动物细胞（包括人）间最主要的一种连接方式； 包括：间隙连接和突触连接。,细胞膜,细胞间隙,2-4nm,连接子,跨摸蛋白亚单位,孔 道1.5nm,个间隙连接单位,9-10nm,间隙连接 连接处有24nm的缝隙；基本单位称连接子，由6个跨膜蛋