细胞生物学教学课件：第四章 细胞质膜1

第四章细胞质膜PLASMAMEMBRANE本章内容提要

细胞膜结构细胞膜的基本特征与功能膜骨架第四章细胞质膜细胞膜的功能1为细胞的生命活动提供相对稳定内环境；2物质的选择性运输，包括代谢底物的输入与代谢产物的排出；3细胞通讯提供细胞识别位点，行细胞内外信息的跨膜传递；4为多种酶提供结合位点，使酶促反应高效而有序地进行；5介导连接细胞与细胞、细胞与基质之间的连接；6参与形成具有不同功能的细胞表面特化结构。第四章细胞质膜第一节细胞膜结构膜脂是膜的基本骨架膜蛋白是膜功能的主要体现者第四章细胞质膜讨论1对细胞膜来说，膜脂和膜蛋白各有什么意义？一、膜的流动镶嵌模型S.J.Singer和G.Nicolson，1972年，根据免疫荧光技术、冰冻蚀刻技术的研究结果，在“单位膜”模型的基础上提出“流动镶嵌模型”（Fluid-mosaicmodel），突出膜的流动性和不对称性。历史第四章细胞质膜第一节细胞膜结构第四章细胞质膜第一节细胞膜结构讨论2流动镶嵌模型是从哪三个方面描述膜？流动镶嵌模型要点细胞膜由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，是膜的基本结构成分。蛋白质嵌在双脂层表面，或嵌在其内部，或横跨双脂层，赋予膜特性与功能。流动性，不对称性。A成分

B结构

C性质流动镶嵌模型讨论3中学教材内，有介绍膜结构探索的实验。如果用图画出单层膜在水面，你如何画？第四章细胞质膜第一节细胞膜结构二膜脂具一个极性头和两个非极性的尾。（存在于线粒体内膜和某些细菌质膜上的心磷脂具有4个非极性局部。）脂肪酸碳链为偶数，多由16、18或20个碳原子组成。常含有不饱和脂肪酸（如油酸）。磷脂糖脂胆固醇1磷脂构成膜脂的基本成分，约占整个膜脂的50％以上。主要特征含量第四第四章细胞质膜第一节细胞膜结构讨论4膜成分磷脂由哪几个部分构成？甘油脂肪酸磷酸部分Phospholipids第四章细胞质膜第一节细胞膜结构膜PO-OOOCH3N+CH2CH2CH3CH3OCH2H2CCCOOCHO-CH2-CH2-N+3

-CH2-CH2-N+(CH3)3-CH2-CH-N+3I

COOH磷酯酰丝氨酸磷脂酰乙醇胺：脑磷脂磷脂酰胆碱：卵磷脂磷脂类型第四章细胞质膜第一节细胞膜结构膜Phospholipids:Polarheadgroupswithhydrophobictails分布主要存在真核细胞膜上，含量一般不超过膜脂的1/3，植物细胞膜中含量较少。

2胆固醇第四章细胞质膜第一节细胞膜结构膜讨论5胆固醇在膜内起什么作用？功能提高双脂层力学稳定性，调节膜的机械性能；增加膜脂有序性，降低双脂层流动性；降低水溶性物质的通透性。磷脂分子可在水中形成稳定的脂双层膜，其亲水头部插入水中，疏水尾部伸向空气，搅动后形成双层脂分子的球形脂质体，直径25~1000nm不等。3脂质体（liposome）转基因制备的药物研究生物膜的特性人工脂质体应用第四章细胞质膜第一节细胞膜结构膜脂质体应用膜蛋白是膜功能的主要体现者，据估计核基因组编码的蛋白质中30%左右的为膜蛋白。

三膜蛋白

作用

第四章细胞质膜第一节细胞膜结构膜膜蛋白存在方式⑥⑤④③②①①单条α螺旋穿越脂双层，有时具共价结合的脂肪酸链插入原生质小页。②以数条α螺旋穿越脂双层。③通过共价键与胞质侧脂质层的烃链结合。④通过寡糖链与非胞质侧脂质层的磷脂酰肌醇结合。⑤⑥通过非共价键与其他膜蛋白相互作用连到膜上。①②膜整合蛋白⑤⑥外周膜蛋白③④脂锚定膜蛋白内在膜蛋白或整合膜蛋白intrinsicorintegralmembraneprotein外在膜蛋白或外周膜蛋白extrinsicorperipheralmembraneprotein脂锚定膜蛋白lipidanchoredprotein70%-80%磷脂双分子层内部去污剂破坏膜分离与膜结合紧密离子键或较弱键水溶性改变离子强度或温度分离膜两侧共价键结合膜两侧膜蛋白类型第二节细胞膜基本特征第四章细胞质膜一膜的流动性质膜流动性由膜脂和蛋白质的分子运动两个方面组成。1膜脂分子的运动第四章细胞质膜第二节细胞膜基本特征胆固醇胆固醇的含量增加会降低膜的流动性。脂肪酸链饱和度

脂肪酸链所含双键越多越不饱和，流动性增加。脂肪酸链链长

长链脂肪酸相变温度高，膜流动性降低。卵磷脂/鞘磷脂

比例高则膜流动性增加，是因为鞘磷脂粘度高于卵磷脂。环境因素

温度、酸碱度、离子强度等。影响膜脂流动性的因素第四章细胞质膜第二节细胞膜基本特征

膜蛋白分子通过侧向扩散和旋转扩散两种运动方式。在膜上做随机移动、局部扩散或定向移动。2蛋白质的流动性第四章细胞质膜第二节细胞膜基本特征FusioncellHumancellMousecell融合前融合后0分钟融合后40分钟融合前人-鼠细胞融合检测膜蛋白运动Proteinredistribution第四章细胞质膜第二节细胞膜基本特征荧光漂白恢复技术检测膜蛋白分子侧向扩散荧光染料标记细胞表面分子激光处理使表面形成漂白斑通过扩散，标记分子进入漂白斑标记分子进一步扩散，斑点消失第四章细胞质膜第二节细胞膜基本特征影响膜蛋白运动的因素膜骨架细胞质膜下的骨架结构与膜整合蛋白结合限制膜蛋白移动。细胞外基质细胞外基质中的某些分子与膜整合蛋白结合限制列膜蛋白的移动。不动蛋白膜中其他不动蛋白限制了膜蛋白的移动。相邻细胞膜蛋白与另一细胞的膜蛋白作用限制了自身的移动。

第四章细胞质膜第二节细胞膜基本特征膜骨架影响膜流动性第四章细胞质膜第二节细胞膜基本特征

质膜的内外两层的组分和功能有明显的差异，称为膜的不对称性。膜脂、膜蛋白和复合糖在膜上均呈不对称分布，导致膜功能的不对称性和方向性。二膜的不对称性概念第四章细胞质膜第二节细胞膜基本特征ESEFPFPSExtrocytoplasmicface细胞外小页断裂面原生质小页断裂面protoplasmicface原生质表面protoplasmicsurface细胞外表面Extrocytoplasmicsurface细胞膜各部位名称第四章细胞质膜第二节细胞膜基本特征EFPF小鼠肝细胞膜冰冻蚀刻同一种脂分子在膜的脂双层中呈不均匀分布，质膜的内外两侧分布的磷脂的含量比例也不同。

1膜脂的不对称性占膜脂总量的%02525PSCIPCPEPISMPS磷酯酰丝氨酸CI胆固醇PC卵磷脂PE磷脂酰乙醇胺PI磷脂酰肌醇SM鞘磷脂质膜内小页质膜外小页磷脂在红细胞质膜上的分布第四章细胞质膜第二节细胞膜基本特征质膜和内膜，糖脂只存在于ES面。质膜糖蛋白的糖残基只分布ES面。2复合糖的不对称性第四章细胞质膜第二节细胞膜基本特征膜蛋白的不对称性指每种膜蛋白分子在细胞膜上都具有明确的方向性和分布的区域性。各种膜蛋白在膜上都有特定的分布区域。3膜蛋白的不对称性如激素受体分布在细胞膜外表面，细胞色素C位于线粒体内膜M侧。第四章细胞质膜第二节细胞膜基本特征第三节膜骨架质膜下与膜蛋白相连的由纤维蛋白组成的网架结构。参与维持细胞膜的形状，协助维持细胞膜多种功能。第四章细胞质膜1研究材料第四章细胞质膜第三节膜骨架讨论6中学教学内容，体验细胞膜的制备。介绍材料红细胞时，你需要强调哪几点？红细胞哺乳类成熟2膜骨架成分SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳分析血影蛋白锚定蛋白带3蛋白带4.1蛋白肌动蛋白血型糖蛋白主要成分示意图凝胶图第四章细胞质膜第三节膜骨架血影蛋白由结构相似的α链、β链组成一个异二聚体，两个二聚体头与头相接连形成一四聚体。锚定蛋白与血影蛋白和带3蛋白的胞质部相连，将血影蛋白网络连接到质膜上。带3蛋白是血影中跨膜蛋白，为阴离子通道，通过交换Cl－，使HCO3－进入红细胞。为二聚体。每个单体穿膜12次，形成12通道，每红细胞约120万个通道。第四章细胞质膜第三节膜骨架血型糖蛋白单次穿膜糖蛋白，N端在膜外侧，结合16条寡糖链；C-端在胞质面，链较短，与带4.1蛋白相连。血型糖蛋白与MN血型有关，其功能尚不明确。第四章细胞质膜第三节膜骨架四聚体游离端与短肌动蛋白纤维（约13~15单体）相连，形成血影蛋白网络。并通过带4.1蛋白与血型糖蛋白连结，通过锚蛋白与带3蛋白相连。3膜骨架结构第四章细胞质膜第三节膜骨架SpectrintetramerBand4.1ActinBand4.1AdducinActinBand4.1AdducinActinBand4.1AdducinBand4.1AdducinSpectrintetramerP