医学专题—细胞膜课件

1、医学专题细胞膜第一页，共八十四页。医学专题细胞膜第二页，共八十四页。医学专题细胞膜细胞质膜模式图细胞质膜模式图 第三页，共八十四页。医学专题细胞膜第四页，共八十四页。医学专题细胞膜 生物膜生物膜（biomembrane）：围绕各种细胞器的膜，称）：围绕各种细胞器的膜，称为为细胞细胞(xbo)内膜内膜。质膜和内膜在起源、结构和化学组。质膜和内膜在起源、结构和化学组成的等方面具有相似性，故总称成的等方面具有相似性，故总称生物膜生物膜。第五页，共八十四页。医学专题细胞膜细胞细胞(xbo)内主要的胞质膜内主要的胞质膜 第六页，共八十四页。医学专题细胞膜细胞细胞(xbo)的生物膜结的生物膜结构构 第七页

2、，共八十四页。医学专题细胞膜思考题：比较思考题：比较(bjio)质膜、内膜和生物膜在概念上的异质膜、内膜和生物膜在概念上的异同同?第八页，共八十四页。医学专题细胞膜研究研究(ynji)材料材料电子显微镜下的红细胞电子显微镜下的红细胞 第九页，共八十四页。医学专题细胞膜第十页，共八十四页。医学专题细胞膜2. E. Gorter & F. Grendel 1925 推测推测(tuc)细胞膜由双细胞膜由双 层脂分子组成。层脂分子组成。第十一页，共八十四页。医学专题细胞膜3. J. Danielli & H. Davson 1935 提出了提出了”蛋白质蛋白质-脂类脂类-蛋蛋白质白质”

3、的三明治模型的三明治模型(mxng)。认为质膜由双层脂类分子及。认为质膜由双层脂类分子及其内外表面附着的蛋白质构成的。其内外表面附着的蛋白质构成的。1959年提出了修正模年提出了修正模型，认为膜上还具有贯穿脂双层的蛋白质通道，供亲水物型，认为膜上还具有贯穿脂双层的蛋白质通道，供亲水物质通过。质通过。第十二页，共八十四页。医学专题细胞膜plasma membrane这就是这就是(jish)(jish)所谓的所谓的“单位膜单位膜”模模型。型。第十三页，共八十四页。医学专题细胞膜暗线暗线明线明线暗线暗线 单位单位(dnwi)(dnwi)膜模型膜模型的不足之处在于把膜的的不足之处在于把膜的动态结构动态

4、结构描写描写成成静止的不变静止的不变的。的。第十四页，共八十四页。医学专题细胞膜将免疫学方法(抗原抗体特异结合)与荧光标记技术结合起来研究特异蛋白抗原在细胞内分布的方法。 第十五页，共八十四页。医学专题细胞膜第十六页，共八十四页。医学专题细胞膜磷磷 脂分子（基本脂分子（基本(jbn)支架）支架）蛋白质分子（贯穿蛋白质分子（贯穿(gunchun)，嵌插，覆盖），嵌插，覆盖）糖蛋白（糖被）糖蛋白（糖被）第十七页，共八十四页。医学专题细胞膜第十八页，共八十四页。医学专题细胞膜1、双层脂类分子构成了质膜的基本结构(jigu)骨架 二二、质膜流动、质膜流动镶嵌镶嵌(xingqin)(xingqin)模型

5、模型( (一一) )膜的镶嵌性膜的镶嵌性第十九页，共八十四页。医学专题细胞膜2、膜的另一种、膜的另一种(y zhn)主要成份是蛋白主要成份是蛋白质质ESEFPSPF第二十页，共八十四页。医学专题细胞膜蛋白与膜的结合蛋白与膜的结合(jih)(jih)方式方式 第二十一页，共八十四页。医学专题细胞膜第二十二页，共八十四页。医学专题细胞膜质膜的流动性质膜的流动性由由膜脂膜脂和和蛋白质蛋白质的的分子运动分子运动两个两个(lin )(lin )方面组成。方面组成。1 1膜脂分子膜脂分子(fnz)(fnz)的运的运动动第二十三页，共八十四页。医学专题细胞膜图示膜脂的几种主要流动图示膜脂的几种主要流动(li

6、dng)方式方式 第二十四页，共八十四页。医学专题细胞膜第二十五页，共八十四页。医学专题细胞膜影响影响(yngxing)(yngxing)膜脂分子膜脂分子流动性的因素流动性的因素第二十六页，共八十四页。医学专题细胞膜蛋白质蛋白质的几种运动的几种运动(yndng)方式方式 随机移动随机移动 定向移动定向移动 局部局部(jb)扩散扩散第二十七页，共八十四页。医学专题细胞膜19701970年年Larry FryeLarry Frye等人将等人将人人和和鼠鼠的的细细胞膜胞膜用不同用不同荧光抗体荧光抗体(kngt)(kngt)标记后，让两种标记后，让两种细胞融合细胞融合。主要主要(zhyo)(zhyo)

7、有有侧向扩散侧向扩散和和旋转扩散旋转扩散两种运动两种运动方方式。可用式。可用细胞融合技术细胞融合技术检测侧向扩散。检测侧向扩散。第二十八页，共八十四页。医学专题细胞膜利用利用(lyng)(lyng)细胞融合技术观察蛋白质运动细胞融合技术观察蛋白质运动1970年年Larry Frye等人将等人将人人和和鼠鼠的的细细胞膜胞膜用不同用不同(b tn)荧光抗体荧光抗体标记后，让两种标记后，让两种细胞融合细胞融合。第二十九页，共八十四页。医学专题细胞膜第三十页，共八十四页。医学专题细胞膜光脱色光脱色(tu s)(tu s)恢复技术恢复技术（fluorescence recovery fluorescen

8、ce recovery after photobleaching, FRAPafter photobleaching, FRAP）可以研究）可以研究膜蛋白膜蛋白也可以研究也可以研究膜脂膜脂的流动性。的流动性。光脱色光脱色(tu s)荧光恢复技术检测膜流动性荧光恢复技术检测膜流动性 第三十一页，共八十四页。医学专题细胞膜膜蛋白的运动性的制约膜蛋白的运动性的制约(zhyu)(zhyu)因素：因素：第三十二页，共八十四页。医学专题细胞膜膜流动性的膜流动性的生理生理(shngl)(shngl)意意义：义：质膜的流动性是保证其质膜的流动性是保证其正常功能正常功能(gngnng)的必要条件的必要条件细胞间

9、通过表面黏附分子形成专一性黏附的相互作用。 广义指经特异性细胞（如细胞毒T淋巴细胞）和非特异性细胞（如巨噬细胞、自然杀伤细胞）活性增强的免疫反应；狭义指T细胞介导的免疫。 第三十三页，共八十四页。医学专题细胞膜细胞膜具有(jyu)流动性第三十四页，共八十四页。医学专题细胞膜外表面(biomin)第三十五页，共八十四页。医学专题细胞膜细胞细胞(xbo)外小叶外小叶原生质小叶原生质小叶(xioy)第三十六页，共八十四页。医学专题细胞膜在人在人RBC(红细胞）质膜中，红细胞）质膜中，卵磷脂卵磷脂(lecithin)(磷磷脂脂(ln zh)酰胆碱酰胆碱)和和鞘磷脂鞘磷脂(sphingomyelin)存

10、在于脂双存在于脂双层的层的外单层外单层。外层外层内层内层脂脂双双层层第三十七页，共八十四页。医学专题细胞膜红细胞血型红细胞血型(xuxng)糖蛋白糖蛋白A在质膜中不对称分在质膜中不对称分布布 第三十八页，共八十四页。医学专题细胞膜1. 1. 膜脂的不对称膜脂的不对称(duchn)(duchn)质膜的内外两侧分布的磷脂质膜的内外两侧分布的磷脂(ln zh)(ln zh)的的含量比例含量比例不同。不同。2. 2. 膜蛋白的不对称性膜蛋白的不对称性某些膜蛋白只有在特定膜脂存在时才能发挥其某些膜蛋白只有在特定膜脂存在时才能发挥其功能，如：线粒体内膜的功能，如：线粒体内膜的细胞细胞(xbo)(xbo)色

11、素氧化酶色素氧化酶，需，需要要心磷脂心磷脂存在才具活性。存在才具活性。膜脂的不对称性膜脂的不对称性还表现在膜表面还表现在膜表面具有胆固醇具有胆固醇和鞘磷脂等形成的微结构域和鞘磷脂等形成的微结构域脂筏脂筏。 第三十九页，共八十四页。医学专题细胞膜3. 3. 膜糖的不对称膜糖的不对称(duchn)(duchn)磷脂(ln zh)与糖脂分布的不对称性 第四十页，共八十四页。医学专题细胞膜膜糖分布膜糖分布(fnb)的不对称性的不对称性 膜脂、膜蛋白及膜糖分布膜脂、膜蛋白及膜糖分布(fnb)的不对称性导致了膜功能的不对称性和的不对称性导致了膜功能的不对称性和方向性。保证了生命活动的高度有序性。方向性。保

12、证了生命活动的高度有序性。 人红细胞上的人红细胞上的一种含量丰富一种含量丰富的穿膜糖蛋白。的穿膜糖蛋白。肽链由肽链由131131个个氨基酸残基组氨基酸残基组成，肽链被高成，肽链被高度度O-O-糖基化，糖基化，且富含末端且富含末端唾液酸，唾液酸，端携带有端携带有MNMN血型血型(xuxng)(xuxng)抗原。抗原。 人类红细胞中的人类红细胞中的一种分子质量为一种分子质量为90 kDa90 kDa的膜蛋白的膜蛋白质。可作为阴离质。可作为阴离子转运和交换的子转运和交换的对输载体，并具对输载体，并具有碳酸酐酶活性有碳酸酐酶活性催化二氧化碳生催化二氧化碳生成和二氧化碳运成和二氧化碳运输的作用。输的作用

13、。 第四十一页，共八十四页。医学专题细胞膜 流动性：流动性：流动性：流动性： 镶嵌性：镶嵌性：镶嵌性：镶嵌性： 不对称性：不对称性：不对称性：不对称性：第四十二页，共八十四页。医学专题细胞膜第四十三页，共八十四页。医学专题细胞膜强调强调(qing dio)膜的流动性、不对称性膜的流动性、不对称性膜的流动性膜的流动性膜脂的运动膜脂的运动(yndng)膜蛋白的运动膜蛋白的运动(yndng)膜脂的运动种类膜脂的运动种类影响质膜流动的因素影响质膜流动的因素光脱色恢复技术光脱色恢复技术细胞融合技术细胞融合技术膜流动性的意义膜流动性的意义膜不对称性：膜各组分分布、功能的差异膜不对称性：膜各组分分布、功能的

14、差异膜脂、膜蛋白、复合糖膜脂、膜蛋白、复合糖 在膜两侧分布的差异在膜两侧分布的差异膜流动镶嵌模型膜流动镶嵌模型第四十四页，共八十四页。医学专题细胞膜提供细胞提供细胞(xbo)(xbo)识别识别位点位点为多种酶提供为多种酶提供(tgng)(tgng)结合结合位点位点介导细胞的连接介导细胞的连接参与形成细胞表面特化结构参与形成细胞表面特化结构选择性的物质运输选择性的物质运输稳定的内环境稳定的内环境药物靶标药物靶标第四十五页，共八十四页。医学专题细胞膜细胞膜的功能细胞膜的功能(gngnng) 第四十六页，共八十四页。医学专题细胞膜第四十七页，共八十四页。医学专题细胞膜第四十八页，共八十四页。医学专题

15、细胞膜第四十九页，共八十四页。医学专题细胞膜第五十页，共八十四页。医学专题细胞膜含磷酸质含磷酸质脂脂Phospholipids第五十一页，共八十四页。医学专题细胞膜磷酸甘油脂磷酸甘油脂鞘磷脂鞘磷脂第五十二页，共八十四页。医学专题细胞膜脂肪酸链磷脂(ln zh)酰胆碱甘油(n yu)磷酸(ln sun)乙酰胆碱疏水性的尾部磷脂酰胆碱磷脂酰胆碱 （卵磷脂）（卵磷脂）第五十三页，共八十四页。医学专题细胞膜磷脂磷脂(ln zh)酰乙酰乙醇胺醇胺（旧称脑磷脂）（旧称脑磷脂） 磷脂磷脂(ln zh)酰丝氨酸酰丝氨酸磷脂磷脂(ln zh)酰胆碱酰胆碱（旧称卵磷脂旧称卵磷脂 ）磷脂酰肌醇磷脂酰肌醇第五十四页，

16、共八十四页。医学专题细胞膜磷脂磷脂(ln zh)酰乙醇酰乙醇胺的分子结构胺的分子结构 旧称脑磷脂旧称脑磷脂 第五十五页，共八十四页。医学专题细胞膜磷脂分子的结构特征磷脂分子的结构特征： a. 一般有一个极性头（磷酸和碱基）和两一般有一个极性头（磷酸和碱基）和两 个非极性的尾（脂肪酸链）；个非极性的尾（脂肪酸链）； b. 脂肪酸碳链为偶数；脂肪酸碳链为偶数； c. 含有含有(hn yu)饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸。饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸。 类型类型：分为甘油磷脂和鞘磷脂。：分为甘油磷脂和鞘磷脂。第五十六页，共八十四页。医学专题细胞膜第五十七页，共八十四页。医学专题细胞膜（二）（二） 糖脂糖脂(

17、(是含糖而不含磷酸的脂类是含糖而不含磷酸的脂类 ) )存在于原核存在于原核(yun h)和真核细胞的质膜上，其含量约占膜脂总量的和真核细胞的质膜上，其含量约占膜脂总量的5以以下，在神经细胞膜上糖脂含量较高，约占下，在神经细胞膜上糖脂含量较高，约占5-10。糖脂也是。糖脂也是两性两性分子分子，结构与，结构与磷脂磷脂相似，由一个或多个糖残基代替磷脂酰胆碱而与相似，由一个或多个糖残基代替磷脂酰胆碱而与鞘氨醇的羟基结合。鞘氨醇的羟基结合。 最简单的糖脂是最简单的糖脂是半乳糖脑苷脂半乳糖脑苷脂，它只有一个半乳糖残基作为极性头部；，它只有一个半乳糖残基作为极性头部；变化最多、最复杂的糖脂是变化最多、最复杂

18、的糖脂是神经节苷脂神经节苷脂。儿童所患的。儿童所患的家族性白痴病家族性白痴病（Tay-sachs disease）和神经节苷脂有关。神经节苷脂本身）和神经节苷脂有关。神经节苷脂本身(bnshn)还是一类还是一类膜上的受体，破伤风毒素、霍乱毒素、干扰素等的受体就是不同的神经膜上的受体，破伤风毒素、霍乱毒素、干扰素等的受体就是不同的神经节苷脂。节苷脂。第五十八页，共八十四页。医学专题细胞膜糖脂的结构糖脂的结构(jigu)(jigu)1 1、半乳糖脑苷脂，、半乳糖脑苷脂，2. GM1神经节苷脂，神经节苷脂， 3. 唾液酸唾液酸单唾液酸四己糖神经节昔脂GM1第五十九页，共八十四页。医学专题细胞膜（三）

19、胆固醇（三）胆固醇只存在于真核细胞膜上，含量一般只存在于真核细胞膜上，含量一般(ybn)不超过膜脂的不超过膜脂的1/3，植物细胞膜中含量较少。它是一种植物细胞膜中含量较少。它是一种双性分子双性分子。功能是提。功能是提高脂双层的力学稳定性，调节脂双层流动性，降低水溶性高脂双层的力学稳定性，调节脂双层流动性，降低水溶性物质的通透性。物质的通透性。 胆固醇的结构胆固醇的结构(jigu) 第六十页，共八十四页。医学专题细胞膜胆固醇在脂双层中的位置胆固醇在脂双层中的位置(wi zhi) 胆固醇的分子较其他膜脂要小，胆固醇的分子较其他膜脂要小， 双亲媒性也较低。胆固醇的双亲媒性也较低。胆固醇的亲水头部朝向

20、亲水头部朝向(cho xin)膜的外侧，疏水的尾部埋在脂双层的中央。膜的外侧，疏水的尾部埋在脂双层的中央。第六十一页，共八十四页。医学专题细胞膜第六十二页，共八十四页。医学专题细胞膜脂质体脂质体 第六十三页，共八十四页。医学专题细胞膜脂在水中的行为脂在水中的行为(xngwi) 第六十四页，共八十四页。医学专题细胞膜 (a)(a)水溶液中的磷脂分子水溶液中的磷脂分子(fnz)(fnz)团；团；(b)(b)球形脂质体；球形脂质体；(c)(c)平面脂质体膜；平面脂质体膜；(d(d）用于疾病治疗的脂质体的示意图）用于疾病治疗的脂质体的示意图第六十五页，共八十四页。医学专题细胞膜第六十六页，共八十四页。

21、医学专题细胞膜第六十七页，共八十四页。医学专题细胞膜第六十八页，共八十四页。医学专题细胞膜第六十九页，共八十四页。医学专题细胞膜（一）内在蛋白（一）内在蛋白（integral proteins） 内在蛋白又称为整合蛋白，以不同程度嵌入脂双层的内部，内在蛋白又称为整合蛋白，以不同程度嵌入脂双层的内部，有的为全跨膜蛋白（有的为全跨膜蛋白（tansmembrane proteins）。膜蛋白为两）。膜蛋白为两性分子。它与膜结合非常紧密，只有用去垢剂（性分子。它与膜结合非常紧密，只有用去垢剂（detergent）才能从膜上洗涤才能从膜上洗涤(xd)下来，常用下来，常用SDS和和Triton-X100。

22、 内在蛋白的跨膜结构域形成亲水通道有两种形式，一是由内在蛋白的跨膜结构域形成亲水通道有两种形式，一是由多个多个螺旋组成亲水通道；二是由螺旋组成亲水通道；二是由折叠组成亲水通道。折叠组成亲水通道。 第七十页，共八十四页。医学专题细胞膜螺旋螺旋(luxun)和和折叠折叠第七十一页，共八十四页。医学专题细胞膜内在蛋白与脂膜的结合方式内在蛋白与脂膜的结合方式(fngsh)：u膜蛋白的膜蛋白的跨膜结构域跨膜结构域与脂双层分子的与脂双层分子的疏水核心疏水核心的相互作用的相互作用。uu 跨膜结构域两端带正电荷的跨膜结构域两端带正电荷的aaaa残基与磷脂分子带负电的极性头残基与磷脂分子带负电的极性头形成离子键

23、，或带负电的氨基酸残基通过形成离子键，或带负电的氨基酸残基通过CaCa2+2+、MgMg2+2+等等 阳离子与带负电的磷脂极性头相互作用。阳离子与带负电的磷脂极性头相互作用。uu 膜蛋白在细胞质基质一侧的半胱氨酸残基上共价结合脂肪膜蛋白在细胞质基质一侧的半胱氨酸残基上共价结合脂肪 酸分子酸分子, ,插入脂双层之间插入脂双层之间, , 还有少数蛋白与糖脂共价结合。还有少数蛋白与糖脂共价结合。第七十二页，共八十四页。医学专题细胞膜细菌视紫红质细菌视紫红质一次穿膜一次穿膜多次穿膜多次穿膜跨膜跨膜 - -螺旋螺旋第七十三页，共八十四页。医学专题细胞膜第七十四页，共八十四页。医学专题细胞膜（二）外周蛋白（二）外周蛋白（peripheral protein） 外周蛋白又称为外在蛋白（外周蛋白又称为外在蛋白（extrinsic protein），），为水溶性的，分布在细胞膜的表面，靠为水溶性的，分布在细胞膜的表面，靠离子键离子键或或其它其它较弱的键较弱的键与膜表面的蛋白质分子或脂分子的与膜表面的蛋白质分子或脂分子的亲水部分结合，因此只要改变溶液的亲水部分结合，因此只要改变溶液的离子离子(lz)强度强度甚至提高甚至提高温度温度就可以从膜上分离下来。就可以从膜上分离下