细胞生物学-04-细胞膜与细胞表面

,细胞生物学,生命科学学院,主讲李桂兰,第四章细胞质膜,细胞质膜细胞内膜生物膜,第四章细胞膜与细胞表面,本章主要内容,第一节细胞膜的结构模型第二节生物膜的基本特征与功能第三节膜骨架,第四章细胞膜与细胞表面,第一节细胞膜的结构模型,兴趣资料积累：Langmuir水盘脂类展层,单位膜模型,流动镶嵌模型,一、细胞膜的结构模型,1.细胞膜的流动镶嵌模型,细胞膜的流动镶嵌模型强调膜的流动性和不对称性内容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的基本结构支架；蛋白质或嵌在双脂层表面，或嵌在其内部，或横跨整个双脂层，表现出分布的不对称性。生物膜可看成是在双层脂分子中嵌有蛋白质的二维溶液。补充完善：液晶态模型、板块镶嵌模型、脂筏模型,第一节细胞膜的结构模型,2.细胞膜的脂筏模型,脂筏：在以甘油磷脂为主的生物膜上，由鞘脂和胆固醇等形成相对有序的脂相，如同漂浮在脂双层上的“脂筏”一样载着执行某些特定功能的各种膜蛋白是生物膜在低温条件下不被非离子去垢剂溶解的部分，呈现液态有序相。可将生物膜看成由很多脂质微区组成的体系。这些微区四周被流动的、液态无序相的脂分子包围，犹如很多小筏漂浮在流动的脂质海洋中。,第一节细胞膜的结构模型,脂质微区的发现使生物膜的结构更加完善。在真实的细胞膜上，脂质双分子层不是一个完全均匀的二维流体，一些脂分子可以形成相对稳定的凝胶状态或液态有序状态。脂质微区就是这样一种有序的稳定结构。,第一节细胞膜的结构模型,3.脂筏模型的意义,二、细胞膜的结构组成,质膜主要由膜脂和膜蛋白组成，另外还有少量糖，主要以糖脂和糖蛋白的形式存在。蛋白质约占30-40%，脂质约40-50%，糖约占5%。,第一节细胞膜的结构模型,1、膜脂,膜脂的种类：磷脂、糖脂和胆固醇。,第一节细胞膜的结构模型,甘油磷脂分子的主要特征是（P87）一个极性头部，两个非极性尾。心磷脂除外，有4个非极性尾。脂肪酸链碳原子数为偶数除饱和脂肪酸外，常含有不饱和脂肪酸。,鞘磷脂在脑和神经细胞膜中特别丰富。原核细胞、植物中没有鞘磷脂。,膜脂的功能,磷脂是生物膜的基本结构支架，而且与膜蛋白相互作用，协助膜蛋白功能的实现。膜脂在细胞信号传导中具有重要的作用：如磷脂酰肌醇的衍生物PIP、PIP2、PIP3、DG、磷脂酸（PA）、神经酰胺等都是信号分子。而且膜脂还参与了膜的运输、离子通道的调节、膜的粘连等其他细胞重要的生命活动过程。,第一节细胞膜的结构模型,膜脂的共同特点,都是双亲性的两性分子膜脂特点的应用研究1、脂单分子层技术2、平面脂双层膜(黑膜)3、脂质体技术,第一节细胞膜的结构模型,2、膜蛋白,根据膜蛋白分离的难易程度及与脂分子的结合方式可分为：膜外周蛋白膜内在蛋白脂锚定蛋白：GPI（糖基磷脂酰肌醇锚定蛋白）,膜蛋白是生物膜功能的主要体现者,第一节细胞膜的结构模型,去垢剂,去垢剂是一端亲水一端疏水的双亲媒性分子，是分离与研究膜蛋白的常用试剂,第一节细胞膜的结构模型,3、膜糖,为短的分支寡聚糖，以糖脂或糖蛋白的形式存在。提高膜的稳定性，帮助蛋白质的正确折叠和维持正确的构象，参与细胞识别、细胞粘着，决定细胞的抗原特异性等。,第一节细胞膜的结构模型,第二节生物膜基本特征与功能,一、生物膜的基本特征膜的流动性膜脂的流动膜蛋白的流动：膜的不对称性：二、细胞膜的基本功能,一、细胞膜的流动性1、膜脂的流动性（1）膜脂运动方式,侧向扩散运动旋转运动摆动运动翻转运动,第二节生物膜基本特征与功能,第二节生物膜基本特征与功能,（2）影响膜脂流动性的因素,（3）胆固醇对膜流动性的调节,第二节生物膜基本特征与功能,2、膜蛋白的流动性（1）实验证据,膜蛋白的流动性可用免疫标记细胞融合技术和光脱色恢复技术检测。,第二节生物膜基本特征与功能,（2）膜蛋白流动性的限制因素,限制膜蛋白运动的影响因素：细胞骨架结构、细胞外基质、细胞间、膜蛋白间以及膜蛋白与膜脂间的相互作用。,第二节生物膜基本特征与功能,3、膜流动性的生理意义,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。,第二节生物膜基本特征与功能,二、膜的不对称性,定义：质膜内外两层的组分和功能的差异，称为膜的不对称性。表现：膜蛋白的不对称性复合糖的不对称性膜脂的不对称性,第二节生物膜基本特征与功能,三、细胞膜的功能,细胞屏障、物质运输、细胞识别、信号传导、酶的结合位点、形成细胞连接及细胞特化结构、与疾病及其治疗有关等。脂筏、质膜微囊或胞膜窖,第二节生物膜基本特征与功能,第三节膜骨架,什么是膜骨架？是由质膜下与膜蛋白相连的由纤维蛋白组成的网架结构；参与维持质膜的形状并协助质膜完成多种生理功能。位于细胞质膜下约0.2m厚的溶胶层。,研究膜骨架的材料,成熟的哺乳动物血红细胞没有核和内膜系统，是研究膜骨架的理想材料。红细胞经低渗处理，细胞破裂释放出内容物，留下一个保持原形的空壳，称为血影（ghost）。,第三节膜骨架,血影蛋白成分：血影蛋白、锚蛋白、带3蛋白血型糖蛋白、带4.1蛋白肌动蛋白。,血影分析,第三节膜骨架,改变处理的离子强度：血影蛋白、肌动蛋白条带消失，血影形状变的不规则；去垢剂处理：带3蛋白、血型蛋白条带消失，血影维持原状；RBC膜骨架蛋白：血影蛋白、肌动蛋白、锚蛋白和带4.1蛋白。,血影蛋白与带4.1蛋白、肌动蛋白的相互作用带4.1蛋白与血型糖蛋白作用。锚蛋白与血影蛋白、带3蛋白的相互作用,第三节膜骨架,本章巩固练习,一、名词解释：1、脂筏2、膜的不对称性3、膜骨架二、填空题1、用（）技术可以在电镜下观察膜蛋白的不对称性，（）技术可证明膜的流动性。2、构成膜的脂肪酸链越长，膜的流动性越（），不饱和脂肪酸链越多，流动性越（）,卵磷脂/鞘磷脂的比例越高，流动性越（）。3、细胞膜的流动镶