细胞生物学细胞膜

回顾1.细胞生物学的概念及细胞学说；2.真核细胞和原核细胞的结构差异；3.细胞的大分子物质的结构和功能。1细胞生物学细胞膜5/9/20241.原核细胞与真核细胞的主要区别在于有无完整的（）A.细胞膜B.细胞器C.细胞核D细胞质2.原核细胞与真核细胞共有的细胞器是（）A.核糖体B.内质网C.高尔基体D线粒体3.关于真核细胞的遗传物质，下列哪项叙述有误（）A、为多条DNA分子B、均分布在细胞核中C、其DNA分子常与组蛋白结合形成染色质D、在细胞生命活动的不同阶段有不同的形态4.关于原核细胞的遗传物质，下列哪些叙述有误（）A、由多条染色体组成B、分布在核区C、其DNA裸露而无组蛋白结合D、其遗传信息的转录和翻译同时进行多选1.下列哪些物质属于生物大分子（）A、胃蛋白酶B、血红蛋白C、脂肪酸D、蔗糖2.蛋白质的二级结构包括（）A、α-螺旋B、β-折叠C、三股螺旋D、双螺旋CABAABABC2细胞生物学细胞膜5/9/2024试述细胞学说的基本观点：细胞是动物、植物等有机体的结构和功能的基本单位；动物、植物各种组织的细胞具有共同的基本结构、基本特征，并按共同规律发育，有共同的生命过程；细胞只能来源于细胞。3细胞生物学细胞膜5/9/2024第二讲细胞膜的分子结构与特性4细胞生物学细胞膜5/9/2024本节课的重点1.膜脂的种类、膜蛋白种类及跨膜方式2.细胞质膜的结构模型3.膜的流动性和不对称4.膜骨架的概念第五章第一节第十一章第一、二节5细胞生物学细胞膜5/9/2024细胞膜（CellMembrane）：包围在细胞质表面的一层界膜，使得细胞质与外界环境相隔开，构成细胞的边界。功能：屏障作用物质交换信息传递6细胞生物学细胞膜5/9/2024概念细胞内的膜系统细胞内膜系统细胞质膜生物膜胞质面非胞质面7细胞生物学细胞膜5/9/2024第一节细胞膜的化学组成和分子结构※膜的化学组成膜脂膜蛋白膜糖流动性及影响因素不对称性膜的主要理化特性结构的发现历史流动镶嵌模型脂筏结果膜的分子结构8细胞生物学细胞膜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）基本骨架功能体现者一、细胞膜的化学组成保护/粘附/识别9细胞生物学细胞膜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）具有极性头部和非极性的尾部，属于双亲媒性分子，称为两性分子，兼性分子等。类型：磷脂、胆固醇、糖脂1.磷脂：10细胞生物学细胞膜5/9/20241.1磷酸甘油脂最简单的磷酸甘油酯是磷脂酸，它以甘油为骨架，甘油分子1位、2位羟基与脂肪酸形成酯键，3位羟基与磷酸形成酯键，是其他磷酸甘油酯的前体，磷酸基团与其他分子结合形成多种磷脂。11细胞生物学细胞膜5/9/2024123丝氨酸胆碱乙醇胺肌醇卵磷脂脑磷脂12细胞生物学细胞膜5/9/2024以甘油为骨架，主要有：磷脂酰乙醇胺磷脂酰丝氨酸磷脂酰胆碱磷脂酰肌醇13细胞生物学细胞膜5/9/20241.2鞘磷脂鞘磷脂在脑和神经细胞膜中特别丰富。原核细胞、植物中没有。以鞘胺醇为骨架，与一条脂肪酸链组成疏水尾部，亲水头部也含磷酸胆碱（磷酸乙醇胺）结合。14细胞生物学细胞膜5/9/2024鞘氨醇神经酰胺鞘磷脂CRONHNHCROPOOOCH2CH2N(CH3)3OH鞘脂类结构母体15细胞生物学细胞膜5/9/2024磷酸甘油脂鞘磷脂脂肪酸碳链碳原子为偶数（16,18或20）长度、不饱和度、双键含量不同双键引起30°的弯曲16细胞生物学细胞膜5/9/20242.胆固醇在动物细胞膜中含量较高，一般不超过膜脂的1/3。功能：提高脂双层的稳定性降低水溶性物质的通透性。调节脂双层流动性17细胞生物学细胞膜5/9/20243.糖脂含有一个或者几个糖基的脂类，存在于细胞膜外层（5％以下）。鞘氨醇衍生物，其结构与鞘磷脂很相似，两性分子，由一个或多个糖残基代替了磷脂酰胆碱而与鞘氨醇的羟基结合。18细胞生物学细胞膜5/9/2024Gal半乳糖GalNAcN-乙酰半乳糖胺NANA唾液酸Glc葡萄糖半乳糖脑苷脂GM1神经节苷脂19细胞生物学细胞膜5/9/20244.脂质体兼性分子或双亲媒性分子在水环境中存在的三种形式：单分子团（层）双分子层脂质体直径：25nm—1000nm20细胞生物学细胞膜5/9/2024（二）膜蛋白（MembraneProtein）能够与生物膜脂质双分子层直接或者间接结合，并在膜上发挥特定作用的蛋白质。根据与脂分子的结合方式分为：1.整合膜蛋白2.膜周边蛋白3.脂锚定蛋白21细胞生物学细胞膜5/9/20241.跨膜蛋白（整合膜蛋白或镶嵌蛋白）镶嵌到脂双层中，占膜总蛋白的70%~80%，分为膜外区、跨膜区、膜内区。整合膜蛋白与膜脂结合的方式：①②③疏水作用正负电氨基酸残基半胱氨酸残基共价结合22细胞生物学细胞膜5/9/2024α螺旋穿膜β折叠穿膜跨膜蛋白有的是一次穿膜，有的是多次穿膜。跨膜区是由大约20个疏水氨基酸形成的α螺旋组成，范德华力多个α螺旋或者β折叠片围成的桶状亲水通道通道蛋白使用去垢剂去除，常用离子去垢剂SDS和非离子去垢剂Triton-X10023细胞生物学细胞膜5/9/202424细胞生物学细胞膜5/9/20242.膜周边蛋白（膜外在蛋白）以离子键或其它较弱的键与膜表面的蛋白质或脂分子的亲水部分结合。改变溶液的离子浓度或提高温度就可以由膜上分离。25细胞生物学细胞膜5/9/20243.脂锚定膜蛋白（脂连接蛋白）位于膜的两侧，类似于膜周边蛋白，但是是通过共价键与脂双层结合。采用去垢剂或有机溶剂分离两种结合方式：GPI脂锚定蛋白甘氨酸半胱胺酸1.通过寡糖链间接与之分子结合，如GPI（糖基化磷脂酰肌醇）2.与脂双层的长碳氢链共价结合（直接与脂分子结合）26细胞生物学细胞膜5/9/2024糖蛋白：低聚糖或多聚糖共价结合于膜蛋白。糖脂：低聚糖链共价结合于脂类。（三）膜糖真核细胞的表面均含有糖类（糖链），连接于膜蛋白和膜脂分子上。这些糖类均位于细胞的非胞质面一侧，从而在细胞表面形成细胞外被。27细胞生物学细胞膜5/9/2024保护细胞表面,参与细胞识别和黏着、信息传递。构成寡糖链主要的7种单糖葡萄糖半乳糖甘露糖岩藻糖28细胞生物学细胞膜5/9/2024ABO血型抗原1.ABO血型决定子：红细胞膜脂上寡糖链部分2.抗原寡糖链共同结构基础（4个单糖组成）：

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细胞生物学细胞膜5/9/2024第一节细胞膜的化学组成和分子结构※膜的化学组成膜脂膜蛋白膜糖流动性及影响因素不对称性膜的主要理化特性结构的发现历史流动镶嵌模型脂筏模型膜的分子结构30细胞生物学细胞膜5/9/2024二、细胞膜的分子结构1902年

E.Overton提出细胞膜由连续的脂类物质组成。1925年E.Gorter

和F.Grendel提出细胞膜由双层脂分子组成。31细胞生物学细胞膜5/9/2024二、细胞膜的分子结构3、J.Danielli&H.Davson1935发现质膜的表面张力比油－水界面的张力低得多，提出三明治模型或称片层结构模型（蛋白质-脂类-蛋白质）。32细胞生物学细胞膜5/9/20244、JD.Robertson1957根据电镜观察提出单位膜模型。厚约7.5nm。二、细胞膜的分子结构33细胞生物学细胞膜5/9/20245、Singer和Nicolson1972根据免疫荧光、冰冻蚀刻的研究结果，提出了“流动镶嵌模型”。二、细胞膜的分子结构细胞膜由流动的双脂层和嵌在其中的蛋白质组成。磷脂分子以疏水性尾部相对，极性头部朝向水相组成生物膜骨架；蛋白质镶嵌在脂双层中，并表现出分布的不对称性。34细胞生物学细胞膜5/9/20246、膜中某些区域相对较厚，富含胆固醇和鞘磷脂，并聚集某些特定蛋白质，直径为70～l00nm，这样的区域称为微区，也称为“脂筏”（lipidrafts）二、细胞膜的分子结构许多蛋白聚集在脂筏上，参与信号转导、受体介导內吞、胆固醇代谢35细胞生物学细胞膜5/9/2024第一节细胞膜的化学组成和分子结构※膜的化学组成膜脂膜蛋白膜糖流动性及影响因素不对称性膜的主要理化特性结构的发现历史流动镶嵌模型脂筏结果膜的分子结构36细胞生物学细胞膜5/9/2024膜的特性膜的流动性膜的不对称性膜脂的流动性膜蛋白的运动性37细胞生物学细胞膜5/9/20241、膜的流动性侧向运动旋转运动翻转运动伸缩震荡1.1膜脂流动性：磷脂分子的6种运动方式（※）旋转异构化运动尾部摆动38细胞生物学细胞膜5/9/20241.膜的流动性1.2膜蛋白运动性：侧向扩散和旋转扩散（3个实验※）实验①：细胞融合39细胞生物学细胞膜5/9/20241.膜的流动性实验②：成斑或成帽现象40细胞生物学细胞膜5/9/2024证明蛋白质在细胞中运动还可以测定蛋白质的迁移速率。1.膜的流动性实验③：荧光漂白恢复技术41细胞生物学细胞膜5/9/20241.3膜脂流动性的影响因素①温度；②脂肪酸链的长短及不饱和程度；③胆固醇与磷脂的比值：双向调节；④卵磷脂和鞘磷脂的比值；⑤膜蛋白与脂质分子的相互作用；其他因素：pH；离子强度；金属离子等。1.膜的流动性（※）42细胞生物学细胞膜5/9/2024膜的特性膜的流动性膜的不对称性膜脂的不对称性膜蛋白的不对称性43细胞生物学细胞膜5/9/20242.膜的不对称性同一种脂分子在脂双层中呈不均匀分布。糖脂只分布于细胞膜的外表面，其不对称行分布是绝对的。指膜脂在组成成分上的不对称性。（※）2.1膜脂不对称性44细胞生物学细胞膜5/9/20242.膜的不对称性跨膜蛋白跨越脂质双分子层有一定方向性，不对称性是绝对的。指每种膜蛋白分子在细胞膜上都具有明确的方向性。2.2膜蛋白不对称性

45细胞生物学细胞膜5/9/20242.膜的不对称性糖蛋白糖蛋白糖残基均分布在细胞膜外表面，不对称性是绝对性。46细胞生物学细胞膜5/9/20242.膜的不对称性冰冻蚀刻技术膜蛋白颗粒在内外两层中分布的不对称。47细胞生物学细胞膜5/9/20243.膜流动性和不对称性的生理意义流动性质膜的流动性是保证其正常功能的必要条件。膜流动性过大，会破坏膜结构，不利于生命活动的进行，甚至使细胞死亡；膜流动性下降，黏度增加，运输功能下降，严重的使膜结构破坏，通透性增大，内容物大量排出，引起细胞死亡。不对称性细胞间的识别、运动、物质运输、信号传递等都具有方向性。这些方向性的维持就靠分布不对称的膜蛋白、膜脂和膜糖来提供。48细胞生物学细胞膜5/9/2024细胞表面是一个复合的结构体系，细胞膜是细胞表面的主体结构，与质膜外侧的细胞外被和质膜内侧的胞质溶胶共同组成了细胞表面。参与细胞形态的维持、细胞运动、细胞的物质交换等功能第十一章细胞表面及其特化结构※49细胞生物学细胞膜5/9/2024一、细胞外被与细胞质溶胶（一）细胞外被又称糖萼，是动物细胞膜外的一层绒毛状的多糖物质，厚5～20nm，由细胞膜糖蛋白、蛋白聚糖和糖脂的糖链向外伸展、交织而成。糖链通常不超过15个单糖残基，称低聚糖链。保护识别信号传递免疫应答细胞粘附50细胞生物学细胞膜5/9/2024一、细胞外被与细胞质溶胶（二）细胞质溶胶

质膜下面一层厚0.01-0.02μm的较粘滞无结构的液体物质。特点：含较高浓度的蛋白质，分布着较多的微丝和微管。功能：赋予细胞强的抗张强度，维持细胞的极性、形态