第四章細(xì)胞質(zhì)膜與細(xì)胞表面PlasmaMembraneandCellSurface1

OUTLINE細(xì)胞質(zhì)膜細(xì)胞表面特化結(jié)構(gòu)2第一節(jié)細(xì)胞質(zhì)膜細(xì)胞質(zhì)膜(plasmamembrane)或細(xì)胞膜(cellmembrane)：生物膜(biomembrane)：圍繞在細(xì)胞最外層的由脂質(zhì)和蛋白質(zhì)組成的生物膜細(xì)胞的所有膜結(jié)構(gòu)的統(tǒng)稱，包括細(xì)胞膜和細(xì)胞內(nèi)膜。3細(xì)胞的生物膜體系4一、生物膜的結(jié)構(gòu)模型“三明治式”結(jié)構(gòu)模型：“蛋白質(zhì)-脂質(zhì)-蛋白質(zhì)”。 Davision&Danielli(1935), Gorter&Grendel(1925)單位膜模型(unitmembranemodel）：所有的生物膜都是由“蛋白質(zhì)-脂質(zhì)-蛋白質(zhì)”的單位膜構(gòu)成。 J.D.Robertson（1959）流動(dòng)鑲嵌模型(fluidmosaicmodel)：生物膜是由磷脂雙分子層和蛋白質(zhì)構(gòu)成,膜蛋白和膜脂均可側(cè)向運(yùn)動(dòng)，膜蛋白是鑲嵌于脂雙分子層中，是不對(duì)稱分布的。 S.J.Singer和G.Nicolson（1972）脂筏模型（lipidraftsmodel）：5TypicalplasmaMembrane

膽固醇磷脂膜蛋白的非極性區(qū)糖基鏈蛋白鏈6

糖脂(Glycolipid)●糖脂普遍存在于原核和真核細(xì)胞膜上,含量約占膜脂的5%以下;

●最簡(jiǎn)單的糖脂是半乳糖腦苷脂,它僅有一個(gè)半乳糖作為極性頭部;

●變化最多、最復(fù)雜的是神經(jīng)節(jié)苷脂,它是神經(jīng)原質(zhì)膜具特征性的成分。91、半乳糖腦苷脂2、神經(jīng)節(jié)苷脂3、唾液酸.10◆膽固醇(Cholesterol)■膽固醇存在于真核細(xì)胞膜中：

●動(dòng)物細(xì)胞膜膽固醇的含量較高

●大多數(shù)高等植物細(xì)胞膜中沒有膽固醇

■膽固醇分子包括三部分:

●極性的頭部：羥基

●非極性的類固醇環(huán)結(jié)構(gòu)

●一個(gè)非極性的碳?xì)湮膊俊鲎饔?調(diào)節(jié)膜的流動(dòng)性，增加膜的穩(wěn)定性、降低水溶性物質(zhì)的通透性等11◆膜脂的運(yùn)動(dòng)■

沿膜平面的側(cè)向運(yùn)動(dòng)(基本運(yùn)動(dòng)方式）,其擴(kuò)散系數(shù)為10-8cm/s；■

脂分子圍繞軸心的自旋運(yùn)動(dòng)；■

脂分子尾部的擺動(dòng)；■

雙層脂分子之間的翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，發(fā)生頻率還不到脂分子側(cè)向交換頻率的10－10。但在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上,新合成的磷脂分子翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)發(fā)生頻率很高。12◆脂質(zhì)體(Liposome)■是人工膜，是根據(jù)磷脂分子可在水相中形成穩(wěn)定的脂雙層膜的趨勢(shì)而制備的。脂質(zhì)體的形成過(guò)程13脂質(zhì)體14◆脂質(zhì)體的應(yīng)用■研究膜脂與膜蛋白及其生物學(xué)性質(zhì)；■脂質(zhì)體中裹入DNA可用于基因轉(zhuǎn)移；■在臨床治療中,脂質(zhì)體作為藥物或酶等載體15（二）、膜蛋白（MembraneProteins）◆生物膜的特定功能主要是由蛋白質(zhì)完成的;◆膜蛋白約占膜的40%～50%,有50余種膜蛋白;

◆在不同細(xì)胞中膜蛋白的種類及含量有很大差異。有的含量不到25%,有的達(dá)到75%;◆一般來(lái)說(shuō),功能越復(fù)雜的膜,其上的蛋白質(zhì)含量越多。16■整合蛋白(IntegralProteins)

◆膜蛋白的種類整合蛋白、膜周邊蛋白●部分或全部鑲嵌在細(xì)胞膜中或內(nèi)外兩側(cè)的蛋白質(zhì)；●整合蛋白約占膜蛋白的70-80%。17IntegralProteins--++18◆內(nèi)在膜蛋白與膜脂結(jié)合的方式

■跨膜結(jié)構(gòu)域與脂雙分子層的疏水核心相互作用

■跨膜結(jié)構(gòu)域兩端攜帶正電荷的氨基酸殘基與磷脂分子帶負(fù)電的極性頭形成離子鍵，或帶負(fù)電的氨基酸殘基通過(guò)Ca2+、Mg2+等陽(yáng)離子與帶負(fù)電的磷脂極性頭相互作用。

■某些膜蛋白在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)一側(cè)的半胱氨酸殘基上共價(jià)結(jié)合脂肪酸分子,插入脂雙層之間,進(jìn)一步加強(qiáng)膜蛋白與脂雙層的結(jié)合力,還有少數(shù)蛋白與糖脂共價(jià)結(jié)合。19膜周邊蛋白

PeripheralProteins20●靠離子鍵或其它較弱的鍵與膜表面的蛋白質(zhì)分子或脂分子結(jié)合;●外周蛋白為水溶性;●占膜蛋白總量的20%～30%,在紅細(xì)胞中占50%,如紅細(xì)胞的血影蛋白和錨定蛋白都是外周蛋白。■膜周邊蛋白(peripheralproteins)21◆膜蛋白的提取方法根據(jù)膜的組成特性，可用去污劑分離小的跨膜蛋白,這是膜蛋白研究的重要手段：

■去污劑(detergent)是一種一端親水一端疏水的兩性小分子，可以使膜崩解

當(dāng)它們與膜蛋白作用時(shí),其疏水端與膜蛋白的疏水區(qū)域相結(jié)合,極性端指向水中,形成溶于水的去垢劑-膜蛋白復(fù)合物,從而使膜蛋白在水中溶解而達(dá)到分離的目的■常用的有SDS，TritonX-100

■當(dāng)去除去垢劑并加入磷脂后,可使膜蛋白復(fù)性并恢復(fù)功能22三.膜的基本特征與功能◆

膜的流動(dòng)性

■

膜脂流動(dòng)的影響因素●內(nèi)因：脂肪酸鏈、膽固醇●外因：溫度

■膜蛋白流動(dòng)的影響因素

●內(nèi)因：膜下細(xì)胞骨架

●外因：溫度■熒光漂白恢復(fù)技術(shù)◆

膜的不對(duì)稱性◆細(xì)胞質(zhì)膜的功能23膜蛋白的運(yùn)動(dòng)24

FUNCTIONSOFMEMBRANEPROTEINS25第二節(jié)膜骨架特殊結(jié)構(gòu)：膜下的膜骨架系統(tǒng)，膜表面的其它特化結(jié)構(gòu)：鞭毛、纖毛、微絨毛、細(xì)胞變形足等。

膜骨架的概念

指細(xì)胞質(zhì)膜下與膜蛋白相連的由纖維蛋白組成的網(wǎng)架結(jié)構(gòu),它參與維持細(xì)胞質(zhì)膜的形狀并協(xié)助質(zhì)膜完成多種生理功能?！羧藗儗?duì)膜骨架的認(rèn)識(shí)，大多來(lái)自于對(duì)紅細(xì)胞的研究。26電鏡下的紅細(xì)胞27紅細(xì)胞◆RedBloodCells是結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的細(xì)胞:■成熟的紅細(xì)胞沒有細(xì)胞器；■質(zhì)膜是紅細(xì)胞惟一的膜結(jié)構(gòu)；■紅細(xì)胞質(zhì)膜易于提純和分離；◆紅細(xì)胞的基本性質(zhì)■成熟的紅細(xì)胞呈雙面凹或單面凹陷的盤狀，直徑約為7μm,厚度1.7μm,表面積為145μm2；

■紅細(xì)胞的主要功能是攜帶O2和運(yùn)輸CO2，紅細(xì)胞的壽命約為120天，一生中要行走500,000米。28紅細(xì)胞質(zhì)膜蛋白及膜骨架

問(wèn)題提出的依據(jù)∶

◆行程∶500,000米

◆要多次穿過(guò)小于自身直徑一半的微小通道;

◆要在脾臟內(nèi)經(jīng)受少氧、低pH值的不利條件;

◆又要經(jīng)過(guò)心臟內(nèi)瓣膜渦流沖擊，但始終保持結(jié)構(gòu)的完整。29紅細(xì)胞血影（ErythrocyteGhost）30紅細(xì)胞膜蛋白成分：大約有15種主要的蛋白帶，主要蛋白:血影蛋白(Spectrin)、錨蛋白（ankyrin）、肌動(dòng)蛋白（actin）、帶4.1蛋白(Band4.1protein)、帶3蛋白(Band3protein)、血型糖蛋白(Glycophorin)31ErythrocyteMembraneSkeleton主要膜骨架蛋白:

血影蛋白錨蛋白肌動(dòng)蛋白帶4.1蛋白(都是外周蛋白)32總結(jié)：膜的特征：細(xì)胞膜的功能：脂質(zhì)雙分子層，蛋白質(zhì)鑲嵌其中；不對(duì)稱性、流動(dòng)性

為細(xì)胞的生命活動(dòng)提供