医学细胞生物学-第四章--细胞膜及表面结构多媒体VIP

第四章细胞膜及其表面结构,第一节细胞膜,第二节细胞表面,第三节细胞表面的特化结构,第四节细胞连接,思考题,返回,细胞膜：是指围在细胞质表面的一层单位膜，又称质膜或原生质膜。,图示光学显微镜下人肝细胞模式图,细胞膜出现的意义及作用：,原始生命进化的关键，细胞形成的前提；限定细胞范围，保持细胞内外的区别；物质运输（进行细胞内外物质的运输）；可识别、接受外界信号，进行信息传递。即：保持细胞有相对独立和稳定的内环境，它是细胞膜内外物质流、信息流、能量流的出入门户。,关于“膜”的几个概念：,生物膜：细胞中所有的膜结构统称生物膜。生物膜=细胞膜+胞内膜胞内膜：细胞内所有的膜结构。膜相结构：具有膜的一切细胞结构。内膜系统：在结构、功能及发生上为连续统一体的细胞内膜相结构。单位膜：生物膜的结构单位。电镜下观察生物膜，可见为“两暗一明”的三层结构通常将这三层结构型式作为一个单位，称为单位膜。,图示示单位膜,暗,明,暗,“两暗一明”,内膜系统膜相结构胞内膜包括：包括：包括：内质网内质网内质网高尔基复合体高尔基复合体高尔基复合体溶酶体溶酶体溶酶体过氧化酶体过氧化酶体过氧化酶体核膜核膜核膜小泡、液泡等小泡、液泡等小泡、液泡等线粒体线粒体细胞膜,细胞膜,细胞膜的化学组成,细胞膜的分子结构模型,细胞膜的特性,细胞膜的性质,动画,细胞膜的化学组成,膜脂50%膜蛋白40%膜糖类10%左右,膜蛋白质（）脂类（）糖类（）蛋白质脂类髓鞘187930.23质膜血小板33-4250-517.5人红细胞494381.1变形虫544241.3小鼠肝细胞46542-4淋巴细胞60405-101.5Hela细胞60402.41.5牛视网膜杆状细胞514941.0革兰氏阳性菌75253.0类菌质体58371.51.6,表：各种生物膜组成近似值,（一）膜脂,磷脂（主要）占50%以上糖脂胆固醇,磷脂,磷脂酰胆碱（卵磷脂）磷脂酰乙醇胺（脑磷脂）磷脂酰丝氨酸鞘磷脂肌醇磷脂（含量少、在信息传递中起作用）,图示膜磷脂的分子结构模型,图示四种磷脂分子结构模式图,（头部无磷酸）糖基（极性）+脂肪酸链（尾部）,糖脂,胆固醇羟基（极性头部）+脂肪酸链（尾部）,膜脂的分子结构特点：膜脂分子都是兼性分子（双亲媒性分子）即：有一个极性的“头部”（含磷酸等极性基团，有亲水性），两条非极性的“尾部”（脂肪酸链、有疏水性）。,实验证明：膜脂分子在水溶液中能自动形成双分子层结构，为了更进一步减少双分子层两端疏水部与水接触的机会，脂质分子在水中排成双分子层后往往易于形成一种自我封闭的结构-脂质体,膜脂分子在水溶液中的排列特性,（二）膜蛋白,膜蛋白的类型：膜内在蛋白（integralprotein），占70-80%镶嵌蛋白跨膜蛋白膜外在蛋白（peripheralprotein），占20-30%,膜蛋白与脂双层分子的结合方式,A,B,C,E,F,膜蛋白的功能,膜内在蛋白的功能：受体（识别，传递信息）载体蛋白（物质运输）酶（催化、供能如ATP酶）通道蛋白抗原（镶嵌在膜中的糖蛋白或糖脂如血型抗原）G蛋白（介导信号转导）,膜脂双分子层构成膜的主体或骨架。膜蛋白插入脂双分子层中或附于脂双层表面。膜蛋白是膜功能的承担者。如图示：人红细胞膜的血型糖蛋白为膜内在蛋白（跨膜蛋白），决定血型。,图示血型糖蛋白的结构,运动蛋白（有肌动蛋白、肌球蛋白的性质）参入细胞胞吞作用参入细胞变形运动参入细胞质分裂时胞膜的分隘作用调节镶嵌蛋白的位置支持蛋白（桥粒蛋白）,膜外在蛋白的功能：,（三）膜糖类,分布：细胞膜表面（外侧）内膜系统的非质侧种类：半乳糖、甘露糖、岩藻糖、半乳糖胺、葡萄糖、葡萄糖胺、唾液酶，共七种。（自然界中有100多种）存在形式：与膜蛋白或膜脂共价结合形成糖蛋白和糖脂，即以糖蛋白和糖脂的形式存在于细胞膜表面形成细胞被。,一个膜蛋白可结合多个糖链；一个膜脂分子只结合一个糖链,细胞被（cellcoat）或糖萼细胞膜表面的糖蛋白和糖脂的糖链相互交织形成的一层绒毛状的多糖物质。,细胞被,二、细胞膜的分子结构,关于细胞膜的分子结构，提出的模型很多，但目前比较公认的是流动镶嵌模型，所以在此主要介绍这一模型。,动画,流动镶嵌模型,内容：把生物膜看成是嵌有球形蛋白质的脂类二维排列的液态体，是一种动态的、不对称性的具有流动性的结构。,主要论点：1、连续的脂质双分子构成膜的主体（骨架），它具有液晶态的流动特性，不仅有固体分子排列的有序，且有液体分子的流动性。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。故名流动镶嵌模型此模型是现在公认的膜结构模型,动画,优点：1、能解释许多膜功能现象，如物质运输、信号识别、能量转换等。2、说明了膜的动态性（流动性）。3、说明了膜功能的不对称性。,缺点：、未说明膜蛋白分子对脂类分子流动性的控制作用。实际上特定的膜蛋白酶周围需要有特定的磷脂才有活性，如钠、钾-ATP酶需要有磷脂酰丝氨酸、钙-ATP酶需要有磷脂酰胆碱和磷脂酰乙醇胺。、未说明膜各部分流动性的不均匀性。所以又提出“晶格镶嵌模型”和“板块模型”作为补充。,“晶格镶嵌模型”中提出“界两脂（boundarylipid）”(晶格)可控制脂类分子的运动。,界面脂：镶嵌蛋白周围，一个分子厚的不移动的脂质分子。,“板块模型”中提出膜的不同区域可形成大小、刚性不同的脂质区（板块）说明膜流动性的不均匀性。,不同板块,三、细胞膜的特性,不对称性流动性,不对称性：,膜脂分子分布不对称膜蛋白分子分布不对称膜糖类分子分布不对称,膜脂的不对称性：,内外两层的脂类分子不同。如红细胞膜：鞘磷脂和大多数磷脂酰胆碱位于外层磷脂酰丝氨酸和磷脂酰乙醇胺位于内层糖脂位于细胞膜脂双层的外侧(糖脂位于内膜系统的非细胞质侧),膜蛋白的不对称性,跨膜蛋白的方向性酶结合点的不对称性骨架蛋白结合的不对称性糖蛋白的不对称性,生物膜具有液晶态结构（介于液态与晶态之间的过渡状态），在生理常温下呈液晶态，当温度下降到某一点时，液晶态转变为晶态，温度上升时又转变为液晶态，这一引起相变的温度称为相变温度。液晶态的膜有流动性。,侧向扩散,翻转运动,弯曲运动,旋转运动,图示膜脂分子的运动形式,膜脂分子的运动形式：侧面扩散（lateral）翻转运动（flip-flop）旋转运动（rotation）弯曲运动（flexion）,流动性：膜脂分子和膜蛋白分子各种运动的总和,动画,膜蛋白的分子运动：,侧向移动（如图）旋转运动（如载体）,证明膜蛋白是不断运动的。,膜脂脂肪酸链的长短与不饱和度胆固醇含量膜脂组分（卵/鞘上升，流动性上升）嵌入蛋白质量,膜流动性的影响因素：,四、细胞膜的性质,（1）对水有很高的透性。（2）对脂溶性物质有优先的透性。（3）对电的阻力大。（4）膜表面存在很低的张力。（5）生理pH值下，膜表面带负电荷，但它有两性的性质。（6）可被脂类溶剂和蛋白酶处理后溶解。,思考题：,、生物膜主要由哪些分子组成？它们在膜结构中各起什么作用？、膜