细胞生物学细胞膜结构及膜骨架详解演示文稿

细胞生物学细胞膜结构及膜骨架详解演示文稿当前第1页\共有43页\编于星期四\21点（优选）细胞生物学细胞膜结构及膜骨架当前第2页\共有43页\编于星期四\21点细胞膜研究历史流动镶嵌模型细胞膜的功能细胞膜骨架第四章细胞膜与细胞表面

CellMembraneandCellSurface习题与拓展当前第3页\共有43页\编于星期四\21点E.Overton1895发现凡是溶于脂肪的物质很容易透过植物的细胞膜，而不溶于脂肪的物质不易透过细胞膜。第一节细胞膜研究历史因此推测细胞膜由连续的脂类物质组成。当前第4页\共有43页\编于星期四\21点2.E.Gorter&F.Grendel1925用有机溶剂提取了人的红细胞质膜的脂类成分，将其铺展在水面，测出膜脂展开的面积二倍于细胞表面积。细胞膜由双层脂分子组成。第一节细胞膜研究历史当前第5页\共有43页\编于星期四\21点3.J.Danielli&H.Davson

19３5发现质膜的表面张力比油－水界面的张力低得多，推测膜中含有蛋白质。并发现亲水性物质也可以通过膜，1959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，供亲水物质通过，提出“蛋白质－脂质－蛋白质”三明治模型。第一节细胞膜研究历史当前第6页\共有43页\编于星期四\21点4.J.D.Robertson1959用超薄切片技术获得了清晰的细胞膜照片，显示暗-明-暗三层结构，提出了单位膜模型。它由厚约3.5nm的双层脂分子和内外表面各厚约2nm的蛋白质构成，总厚约7.5nm。暗线明线暗线横切面蛋白质脂类第一节细胞膜研究历史当前第7页\共有43页\编于星期四\21点5.S.J.Singer&G.Nicolson1972根据免疫荧光技术、冰冻蚀刻技术的研究结果，提出了“流动镶嵌模型”。

荣获1972年诺贝尔奖！构成膜的蛋白质和脂类分子具有镶嵌关系，膜蛋白分布的不对称性，而且膜的结构处于流动变化之中。第一节细胞膜研究历史当前第8页\共有43页\编于星期四\21点６、脂筏模型（LipidRafts）生物膜上胆固醇富集而形成有序脂相，如同“脂筏”一样载着各种蛋白质。第一节细胞膜研究历史富含胆固醇和鞘磷脂的脂筏区域以橙色表示当前第9页\共有43页\编于星期四\21点目前对生物膜的认识亲水头端疏水尾端亲水头端疏水尾端亲水头端当前第10页\共有43页\编于星期四\21点第二节膜的流动镶嵌模型

（Fluid-mosaicmodel）膜的物质组成流动镶嵌模型的特点当前第11页\共有43页\编于星期四\21点一、膜的物质组成细胞膜脂质蛋白质糖当前第12页\共有43页\编于星期四\21点脂质膜脂磷脂糖脂胆固醇脂质体物质组成当前第13页\共有43页\编于星期四\21点磷脂（甘油磷脂、鞘磷脂）构成膜脂的基本成分，约占整个膜脂的50％以上。具有一个极性头和两个非极性的尾脂肪酸碳链为偶数，多数碳链由16，18或20个碳原子组成。常含有不饱和脂肪酸（如油酸）。脂质当前第14页\共有43页\编于星期四\21点糖脂含糖而不含磷酸的脂类，含量约占脂总量的5％以下，在神经细胞膜上糖脂含量较高，约占5-10％。糖脂也是两性分子，其结构与SM很相似。当前第15页\共有43页\编于星期四\21点糖脂决定血细胞表面抗原Glu:GlucoseGal:GalactoseGlcNAc:N-acetyglucosamineGalNAc:N-acetygalactosamineFuc:Fucose脂质当前第16页\共有43页\编于星期四\21点胆固醇和中性脂质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。胆固醇主要提高双脂层的力学稳定性，调节双脂层流动性，降低水溶性物质的通透性。脂质当前第17页\共有43页\编于星期四\21点脂质体（liposome）是一种人工膜。在水中，搅动后磷脂形成双层脂分子的球形脂质体，直径25~1000nm不等。当前第18页\共有43页\编于星期四\21点脂质体具有哪些用途？脂质当前第19页\共有43页\编于星期四\21点膜蛋白1、类型外在膜蛋白内在膜蛋白脂锚定膜蛋白当前第20页\共有43页\编于星期四\21点2、膜蛋白与膜脂的结合方式外在膜蛋白离子键或其他弱键膜蛋白当前第21页\共有43页\编于星期四\21点2、膜蛋白与膜脂的结合方式

脂锚定膜蛋白与脂肪酸共价结合或通过糖脂与脂肪酸共价结合膜蛋白当前第22页\共有43页\编于星期四\21点2、膜蛋白与膜脂的结合方式内在膜蛋白疏水作用离子键半胱氨酸与脂肪酸的共价结合膜蛋白当前第23页\共有43页\编于星期四\21点去垢剂去垢剂是一端亲水一端疏水的两性小分子。离子型去垢剂与非离子型去垢剂两类。非离子去垢剂使内在膜蛋白溶解下来，而不破坏其结构物质组成当前第24页\共有43页\编于星期四\21点如何鉴定膜转运蛋白？当前第25页\共有43页\编于星期四\21点如何确定蛋白质在细胞膜中的方向性？当前第26页\共有43页\编于星期四\21点二、流动镶嵌模型的特点膜蛋白流动性膜脂流动性膜流动的意义膜蛋白不对称性膜脂不对称性复合糖不对称性流动性不对称性当前第27页\共有43页\编于星期四\21点膜蛋白的分子运动为自发的热运动。主要有侧向扩散和旋转扩散两种运动方式。可用光脱色恢复技术和细胞融合技术检测侧向扩散。运动速度受到限制。当前第28页\共有43页\编于星期四\21点细胞融合技术免疫荧光标记技术侧向扩散的实验依据如何证明是自发的热运动？技术手段？当前第29页\共有43页\编于星期四\21点荧光抗体标记技术侧向扩散的实验依据当前第30页\共有43页\编于星期四\21点光脱色恢复技术如何证明是自发的热运动？同等条件下，不同的膜蛋白（如在脂质体中）恢复呈不同的趋势，为什么？侧向扩散的实验依据当前第31页\共有43页\编于星期四\21点单分子追踪（single-particletracking,SPT)影响膜蛋白流动的因素的实验研究当前第32页\共有43页\编于星期四\21点膜蛋白流动的影响因素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中的某些分子与膜整合蛋白结合限制了膜蛋白的移动膜蛋白与另一细胞的膜蛋白作用限制了自身的移动膜中其他不动蛋白限制了膜蛋白的移动特点当前第33页\共有43页\编于星期四\21点侧向扩散：同一平面上相邻脂分子交换位置。旋转：围绕与膜平面垂直的轴进行快速旋转。摆动：围绕与膜平面垂直的轴进行左右摆动。伸缩震荡：脂肪酸链进行伸缩震荡运动。翻转：膜脂分子从脂双层一层翻转到另一层。旋转异构化：脂肪酸链围绕C-C键旋转。膜脂分子的运动当前第34页\共有43页\编于星期四\21点1、侧向运动；2、旋转运动；3、摆动运动；4、伸缩震荡；5、翻转运动；6、旋转异构当前第35页\共有43页\编于星期四\21点磷脂分子的运动a56ms鼠成纤维细胞中的磷脂分子运动轨迹b33ms人工膜中磷脂分子运动的轨迹当前第36页\共有43页\编于星期四\21点胆固醇脂肪酸链的饱和度脂肪酸链的链长卵磷脂/鞘磷脂

鞘磷脂粘度高于卵磷脂。其他因素

膜蛋白和膜脂的结合方式、温度、酸碱度、离子强度等。

膜脂分子运动的影响因素当前第37页\共有43页\编于星期四\21点动动脑膜脂、膜蛋白的运动存在各种限制因素，具有的生物学意义是什么？特点当前第38页\共有43页\编于星期四\21点膜流动的意义质膜的流动性是保证其正常功能的必要条件。例如跨膜物质运输、细胞信息传递、细胞识别、细胞免疫、细胞分化以及激素的作用等等都与膜的流动性密切相关。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。特点当前第39页\共有43页\编于星期四\21点膜蛋白的不对称性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。包括外周蛋白分布的不对称以及整合蛋白内外两侧氨基酸残基数目的不对称。特点当前第40页\共有43页\编于星期四\21点膜脂的不对称性脂分子在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。ＳＭ