細(xì)胞膜與物質(zhì)運(yùn)輸

1、Medical Cell BiologyMedical Cell Biology 1 細(xì)胞膜(cell memberane)是細(xì)胞質(zhì)和外界相隔的 一層薄膜，又稱質(zhì)膜(plasma m.) 。 在生命進(jìn)化過(guò)程中細(xì)胞膜的形成是關(guān)鍵的一步， 因?yàn)闆](méi)有細(xì)胞膜，細(xì)胞形式的生命就不能存在。細(xì)胞 膜圍在每個(gè)細(xì)胞的外面，使細(xì)胞內(nèi)外環(huán)境之間保持必 要的差別。 細(xì)胞膜不是被動(dòng)的屏障，它是有高度選擇性的半透 膜，能進(jìn)行主動(dòng)運(yùn)輸，在細(xì)胞內(nèi)外形成不同的離子濃 度。 細(xì)胞膜還是接受外界信號(hào)的傳感器，使細(xì)胞能對(duì)環(huán) 境變化產(chǎn)生適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)。 Medical Cell BiologyMedical Cell Biology 2

2、生物膜 細(xì)胞膜 細(xì)胞內(nèi)膜：除了細(xì)胞膜以外的細(xì)胞內(nèi) 所有膜性結(jié)構(gòu)。 細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)(cell endomembrane system)：細(xì)胞質(zhì) 內(nèi)在形態(tài)結(jié)構(gòu)、功能和發(fā)生上具有相互聯(lián)系的膜相結(jié) 構(gòu)的總稱，包括核膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基復(fù)合體、溶酶 體、過(guò)氧化物酶體以及細(xì)胞質(zhì)內(nèi)各種膜性小泡。 細(xì)胞膜功能：維持細(xì)胞形態(tài)、界膜、內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定、 物質(zhì)運(yùn)輸、能量轉(zhuǎn)換、信息傳遞、免疫、癌變等。 (Biomembrane) Medical Cell BiologyMedical Cell Biology 3 1 1 細(xì)胞膜的分子結(jié)構(gòu)和特性細(xì)胞膜的分子結(jié)構(gòu)和特性 Molecular Structure and Proper

3、tiesMolecular Structure and Properties of of Cell MembraneCell Membrane 膜的化學(xué)組成膜的化學(xué)組成 膜的分子結(jié)構(gòu)膜的分子結(jié)構(gòu) 膜的理化特性膜的理化特性 Medical Cell BiologyMedical Cell Biology 4 脂脂和和蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)是膜的主要成分，還有少量的是膜的主要成分，還有少量的糖糖 類類。 構(gòu)成膜的蛋白質(zhì)與脂的比例依據(jù)構(gòu)成膜的蛋白質(zhì)與脂的比例依據(jù)膜的類型膜的類型 ( (如質(zhì)膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜如質(zhì)膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜) )、細(xì)胞類型細(xì)胞類型( (肌細(xì)胞、肝肌細(xì)胞、肝 細(xì)胞細(xì)胞) )、生物類型生物類型( (動(dòng)物

4、、植物動(dòng)物、植物) )的不同而不同。的不同而不同。 一般而言，脂占一般而言，脂占50%50%，蛋白質(zhì)占，蛋白質(zhì)占40%40%，碳，碳 水化合物約占水化合物約占1 110% 10% 。 一、膜的化學(xué)組成一、膜的化學(xué)組成 Medical Cell BiologyMedical Cell Biology 5 細(xì)胞膜的化學(xué)組成細(xì)胞膜的化學(xué)組成 主要是主要是脂類、蛋白質(zhì)脂類、蛋白質(zhì) 和和糖類糖類. . Medical Cell BiologyMedical Cell Biology 6 不同生物膜中的蛋白、脂和碳水化合物的量 干重的百分比(%) 膜 蛋白質(zhì) 脂 碳水化合物 質(zhì)膜 紅細(xì)胞49438 神經(jīng)鞘

5、18793 肝細(xì)胞543610 核膜66322 高爾基體642610 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)622710 線粒體 外膜5545痕量 內(nèi)膜76240 Medical Cell BiologyMedical Cell Biology 7 ( (一一) )膜膜 脂脂 生物膜上的脂類統(tǒng)稱生物膜上的脂類統(tǒng)稱膜脂膜脂(Membrane lipid) 。 膜脂以膜脂以磷脂磷脂和和膽固醇膽固醇為主，并含為主，并含糖脂糖脂。 膜脂膜脂 磷磷 脂脂：膜的主要成份膜的主要成份 糖糖 脂脂 膽固醇膽固醇 Medical Cell BiologyMedical Cell Biology 8 1.磷脂 磷脂 磷酸甘油酯 鞘磷脂(SM)

6、X 極性頭部基團(tuán)（親水） 非極性尾部基團(tuán)(疏水) 磷脂酰膽堿 磷脂酰乙醇胺 磷脂酰絲氨酸 鞘 胺 醇 磷脂酰肌醇(IP) PEPSSM 兼性分子 PC Medical Cell BiologyMedical Cell Biology 9 2.2.膽固醇膽固醇 極性頭部極性頭部 平面甾環(huán)結(jié)構(gòu)平面甾環(huán)結(jié)構(gòu) 非極性尾部非極性尾部 Medical Cell BiologyMedical Cell Biology 10 CHOLESTEROL CH3 OH C8H17 A B C D HYDROPHOBIC REGION HYDROPHILIC REGION Medical Cell BiologyMe

7、dical Cell Biology 11 3.糖脂糖脂(GL) 鞘鞘 胺胺 醇醇 鞘鞘 胺胺 醇醇 糖脂分子糖脂分子 半乳糖苷脂半乳糖苷脂 糖脂與鞘糖脂與鞘 磷脂相似，也磷脂相似，也 是鞘氨醇的衍是鞘氨醇的衍 生物。生物。 Medical Cell BiologyMedical Cell Biology 12 表5-2 某些生物膜膜脂的組成(脂總重量百分?jǐn)?shù)) 脂 人的 紅細(xì)胞 人的 髓鞘 牛心臟 線粒體 E.coli 磷脂酸(PA) 1.50.500 磷脂酰膽堿(PC) 1910390 磷脂酰乙醇胺(PE) 18202765 磷脂酰甘油(PG) 00018 磷脂酰絲氨酸(PS) 8.58.5

8、0.50 心磷脂 0022.512 鞘磷脂 17.58.500 糖脂 102600 膽固醇 222630 Medical Cell BiologyMedical Cell Biology 13 表表5-3 5-3 某些膜脂的功能某些膜脂的功能 脂脂存在的膜存在的膜功能功能 磷脂酰膽堿磷脂酰膽堿存在于大多數(shù)膜中存在于大多數(shù)膜中形成脂雙層形成脂雙層 磷脂酰乙醇胺磷脂酰乙醇胺存在于大多數(shù)膜中存在于大多數(shù)膜中 起界膜的作用，防止起界膜的作用，防止 水水 磷脂酰絲氨酸磷脂酰絲氨酸存在于大多數(shù)膜中存在于大多數(shù)膜中溶性物質(zhì)的自由擴(kuò)散溶性物質(zhì)的自由擴(kuò)散 心磷脂心磷脂線粒體內(nèi)膜線粒體內(nèi)膜激活染色體激活染色體 磷

9、脂酰肌醇磷脂酰肌醇存在于大多數(shù)膜存在于大多數(shù)膜作為三磷酸肌醇供體作為三磷酸肌醇供體 鞘磷脂鞘磷脂 多數(shù)哺乳動(dòng)物細(xì)胞，多數(shù)哺乳動(dòng)物細(xì)胞， 特別是神經(jīng)細(xì)胞特別是神經(jīng)細(xì)胞 屏障作用，激活某些屏障作用，激活某些 酶酶 糖脂糖脂 葉綠體類囊體的膜的葉綠體類囊體的膜的 主要脂類主要脂類 屏障作用屏障作用 膽固醇膽固醇大多數(shù)動(dòng)物細(xì)胞膜大多數(shù)動(dòng)物細(xì)胞膜調(diào)節(jié)膜的流動(dòng)性調(diào)節(jié)膜的流動(dòng)性 Medical Cell BiologyMedical Cell Biology 14 水水 水水 水水 磷脂分子團(tuán)磷脂分子團(tuán)磷脂雙層磷脂雙層 磷脂脂質(zhì)體磷脂脂質(zhì)體 脂類分子是兼性分子，在水溶液中能自動(dòng)形成雙分 子層結(jié)構(gòu)。當(dāng)兼性分子

10、被水環(huán)境包圍時(shí)，它們就聚集 起來(lái)，使疏水的尾部埋藏在里面，親水的頭部露在外 面，與水接觸?？赡艽嬖谟袃煞N形式，形成球狀的分 子團(tuán)(micelle)，或把尾部包在里面；形成雙分子層 (bilayer)，把疏水的尾部夾在頭部的中間。 Medical Cell BiologyMedical Cell Biology 15 Liposome Medical Cell BiologyMedical Cell Biology 16 ( (二二) )膜蛋白膜蛋白 在不同細(xì)胞中膜蛋白(membrane proteins)的 含量及類型有很大差異。 Medical Cell BiologyMedical Cel

11、l Biology 17 依在膜上存在方式不同可分為兩大類(五 小類)。 膜蛋白： 生物膜所含的蛋白質(zhì)。 膜蛋白 外周蛋白 (周圍蛋白)： 鑲嵌蛋白 (整合蛋白)： 多附在膜的內(nèi)外表面，為水 溶的，非共價(jià)地結(jié)合在鑲嵌 蛋白上。 不同程度鑲嵌在脂雙層的內(nèi) 部，也稱膜內(nèi)在蛋白。有的跨 越膜雙層，也稱做跨膜蛋白 (transmembrane protein)。 1. 1.膜蛋白的類型膜蛋白的類型 Medical Cell BiologyMedical Cell Biology 18 1. 1.單次穿單次穿 膜：膜：?jiǎn)螚l單條-螺旋貫穿脂質(zhì)雙層。螺旋貫穿脂質(zhì)雙層。 脂質(zhì)雙層脂質(zhì)雙層 非胞質(zhì)面非胞質(zhì)面 胞

12、質(zhì)面胞質(zhì)面 1 23 4 5 2.2.多次穿膜：多次穿膜：數(shù)條數(shù)條-螺旋幾次折返穿越脂質(zhì)雙層。螺旋幾次折返穿越脂質(zhì)雙層。 3.3.非穿越性非穿越性 共價(jià)結(jié)合：共價(jià)結(jié)合： 不穿越脂質(zhì)雙層的全部，而與胞質(zhì)側(cè)單層脂質(zhì)不穿越脂質(zhì)雙層的全部，而與胞質(zhì)側(cè)單層脂質(zhì) 的烴鏈結(jié)合。的烴鏈結(jié)合。 4.4.與磷脂酰與磷脂酰 肌醇結(jié)合：肌醇結(jié)合： 鑲嵌蛋白通過(guò)自己的一個(gè)寡糖鏈與磷脂酰肌鑲嵌蛋白通過(guò)自己的一個(gè)寡糖鏈與磷脂酰肌 醇（在非胞質(zhì)面的單層）共價(jià)結(jié)合。醇（在非胞質(zhì)面的單層）共價(jià)結(jié)合。 鑲嵌蛋白鑲嵌蛋白 5.5.外周蛋白：外周蛋白：附在膜的內(nèi)外表面，非共價(jià)地結(jié)合在鑲嵌蛋白上。 附在膜的內(nèi)外表面，非共價(jià)地結(jié)合在鑲嵌蛋

13、白上。 跨膜蛋白跨膜蛋白 人紅細(xì)胞血影人紅細(xì)胞血影 Medical Cell BiologyMedical Cell Biology 19 Integral membrane proteins: 1, 2, 3, and 4 Peripheral membrane proteins: 5 and 6 Medical Cell BiologyMedical Cell Biology 20 膜周邊蛋白(外在蛋白)不直接與脂雙層疏水部分相互 連接，它們常常通過(guò)內(nèi)在蛋白間接與膜連接，或直接 與脂類分子極性頭部結(jié)合，例如血影蛋白(spectrin, )、錨 定蛋白(ankyrin)和細(xì)胞骨架蛋白結(jié)合于紅

14、細(xì)胞的細(xì)胞膜 的內(nèi)表面，而糖被的一些蛋白結(jié)合于外表面。 大多數(shù)膜周邊蛋白溶解于水，通過(guò)離子鍵或弱鍵 與特定的膜內(nèi)在蛋白相結(jié)合。用高濃度鹽溶液或某些 化學(xué)物質(zhì)可以將許多周邊蛋白從膜上除去，高鹽溶液 可以破壞離子鍵。多數(shù)膜周邊蛋白不用去垢劑溶解， 它們不與膜的疏水部分直接連接。膜周邊蛋白一般約 占膜蛋白的2030，而紅細(xì)胞膜中占50左右。 Medical Cell BiologyMedical Cell Biology 21 2.膜蛋白的功能膜蛋白的功能 維持細(xì)胞的形態(tài)（機(jī)械支持） 物質(zhì)運(yùn)輸 能量轉(zhuǎn)換 信息傳遞 免疫 癌變 Medical Cell BiologyMedical Cell Biol

15、ogy 22 表5-4 某些膜蛋白及其功能 功能蛋白示例作用方式 運(yùn)輸?shù)鞍譔a泵 主動(dòng)將Na+泵出細(xì)胞，K+ 泵入細(xì)胞 連接蛋白整合素 將細(xì)胞內(nèi)肌動(dòng)蛋白與細(xì)胞 外基質(zhì)蛋白相連 受體蛋白 血小板生長(zhǎng) 因子(PDGF) 受體 同細(xì)胞外的PDGF結(jié)合、 在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)產(chǎn)生信號(hào)， 引 起細(xì)胞的生長(zhǎng)與分裂 酶 腺苷酸環(huán)化 酶 在細(xì)胞外信號(hào)作用下，導(dǎo) 致細(xì)胞內(nèi)cAMP產(chǎn)生 Medical Cell BiologyMedical Cell Biology 23 膜中含有的糖類稱為 膜糖類或膜碳水化合物。 膜糖類膜糖類 糖類糖類+膜脂膜脂 共價(jià)鍵共價(jià)鍵 糖脂糖脂 糖類糖類+膜蛋白膜蛋白 糖蛋白糖蛋白 N-連接；連

16、接；O-連接連接 共價(jià)鍵共價(jià)鍵 細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞內(nèi) ( (三三) )膜糖類膜糖類(membrane carbohydrates) 脂雙層脂雙層 膜蛋白膜蛋白 細(xì)胞被細(xì)胞被 (糖萼糖萼)： 細(xì)胞外表的糖鏈與該細(xì)胞分泌出來(lái)的糖蛋 白等粘附在一起，形成一層外被，稱細(xì)胞 衣或糖萼。 細(xì)胞被細(xì)胞被 糖蛋白功能：糖蛋白功能：與細(xì)胞識(shí)別、信息傳遞、免疫、癌變等有關(guān)。與細(xì)胞識(shí)別、信息傳遞、免疫、癌變等有關(guān)。 Medical Cell BiologyMedical Cell Biology 24 glycoprotein Medical Cell BiologyMedical Cell Biology 25 血型抗原

17、 (膜糖類) Medical Cell BiologyMedical Cell Biology 26 二、細(xì)胞膜的分子結(jié)構(gòu)二、細(xì)胞膜的分子結(jié)構(gòu) Molecular Structure of the Cell Membrane 1890年E.Overton發(fā)現(xiàn)了脂溶性物質(zhì)容易透過(guò)細(xì)胞， 提出了脂肪柵的膜結(jié)構(gòu)設(shè)想。1925年E.Gorter和 F.Grendel根據(jù)對(duì)紅細(xì)胞的研究，提出細(xì)胞的外面有一 個(gè)雙脂分子層結(jié)構(gòu)。上世紀(jì)以來(lái)對(duì)于膜的分子結(jié)構(gòu)問(wèn) 題進(jìn)行了很多研究，并提出各種膜分子結(jié)構(gòu)模型。 Medical Cell BiologyMedical Cell Biology 27 細(xì)胞的表面張力顯著

18、低于油- 水界面的表面張力，因此，細(xì)胞 膜不可能是單純由脂類構(gòu)成的， 推想細(xì)胞膜除脂類外，可能還吸 附有蛋白質(zhì)。 (一一)片層結(jié)構(gòu)模型片層結(jié)構(gòu)模型 蛋白質(zhì)-磷脂-蛋白質(zhì) 三層夾板式結(jié)構(gòu)。 1935年提出片層結(jié)構(gòu)模型 (lamella structure model)。模型表明， 細(xì)胞膜中有兩層磷脂分子，分子 的疏水脂肪酸鏈在膜的內(nèi)部彼此 相對(duì)，而分子的親水端則朝向膜 的內(nèi)外表面，球形蛋白質(zhì)分子附 著在脂雙層的兩側(cè)表面。 Medical Cell BiologyMedical Cell Biology 28 Pr-磷脂-Pr ，電鏡下：暗-亮-暗 “兩暗一明兩暗一明” 蛋白質(zhì)：?jiǎn)螌与逆湹鞍踪|(zhì)：?jiǎn)?/p>

19、層肽鏈 折疊結(jié)構(gòu)折疊結(jié)構(gòu) 脂雙層脂雙層 細(xì)胞膜細(xì)胞膜 細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞質(zhì) (二二)單位膜模型單位膜模型(unit membrane model) 20世紀(jì)世紀(jì)50年代電鏡下發(fā)現(xiàn)年代電鏡下發(fā)現(xiàn)膜膜都呈三層式結(jié)構(gòu)，內(nèi)外都呈三層式結(jié)構(gòu)，內(nèi)外 兩側(cè)為電子密度高的暗線，中間為電子密度低的明線，兩側(cè)為電子密度高的暗線，中間為電子密度低的明線， 把這種把這種兩暗一明的結(jié)構(gòu)稱為單位膜兩暗一明的結(jié)構(gòu)稱為單位膜。把膜的結(jié)構(gòu)和電。把膜的結(jié)構(gòu)和電 鏡圖像聯(lián)系起來(lái)，但忽略了動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)變化。鏡圖像聯(lián)系起來(lái)，但忽略了動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)變化。 Medical Cell BiologyMedical Cell Biology 29 (三三)液態(tài)

20、鑲嵌模型液態(tài)鑲嵌模型(fluid mosaic model) 1.生物膜是由流動(dòng)生物膜是由流動(dòng) 的脂質(zhì)雙分子層構(gòu)成的脂質(zhì)雙分子層構(gòu)成 膜的連續(xù)主體。膜的連續(xù)主體。 2.球形的膜蛋白以球形的膜蛋白以 各種形式鑲嵌在脂質(zhì)各種形式鑲嵌在脂質(zhì) 雙分子層中。雙分子層中。 總之： 生物膜是嵌有球形蛋白質(zhì)的脂類二維排列的液態(tài)生物膜是嵌有球形蛋白質(zhì)的脂類二維排列的液態(tài) 體。體。 脂質(zhì)雙分子層 極性頭部 疏水尾部 鑲嵌蛋白 外周蛋白 晶格鑲嵌模型（晶格鑲嵌模型（1975） 板塊鑲嵌模型（板塊鑲嵌模型（1977） Medical Cell BiologyMedical Cell Biology 30 Fluid

21、mosaic model Hydrophobic environmentHydrophobic environment OHOH OHOH OHOH OHOH OUTSIDEOUTSIDE INSIDEINSIDE Medical Cell BiologyMedical Cell Biology 31 晶格鑲嵌模型(1975)認(rèn) 為鑲嵌蛋白和其周圍的類脂 分子形成膜中晶態(tài)部分，而 具有流動(dòng)性的類脂呈小片的 點(diǎn)狀分布。因此類脂的流動(dòng) 性是局部的，并非整個(gè)類脂 雙分子層都在流動(dòng)。 1977年提出了板塊鑲嵌模型，認(rèn)為在流動(dòng)的脂雙 層中存在許多大小不同、剛性較大的能獨(dú)立移動(dòng)的類 脂板塊(有序結(jié)構(gòu)的板塊

22、)，在這些有序結(jié)構(gòu)的板塊之間被 流動(dòng)的類脂區(qū)(無(wú)序結(jié)構(gòu)的板塊)分開(kāi)。因而生物膜是由同 時(shí)存在不同流動(dòng)性的板塊鑲嵌而成的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)。 Medical Cell BiologyMedical Cell Biology 32 ( (四四) )脂筏模型脂筏模型( (lipid rafts model) ) 1.最近發(fā)現(xiàn)，膜各部分脂質(zhì)分布不是均勻的，膜中 有富含膽固醇和鞘磷脂的微區(qū)(mocrodomain)，其中聚 集一些特定的蛋白質(zhì)，這些區(qū)域比膜的其他部分厚， 更有秩序且缺少流動(dòng)，稱為脂筏(lipid rafts )。 2.脂筏直徑約70-100nm， 其上載有數(shù)百個(gè)蛋白質(zhì)分 子。細(xì)胞膜上的脂筏與小 窩

23、蛋白(caveolin-1)結(jié)合后內(nèi) 陷形成小窩(caveolae)，參與 胞吞過(guò)程及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)等。 Medical Cell BiologyMedical Cell Biology 33 Medical Cell BiologyMedical Cell Biology 34 Medical Cell BiologyMedical Cell Biology 35 Plasma membrane PhospholipidPhospholipid Polar headPolar head Non polar tailsNon polar tails Hydrophobic environmentHy

24、drophobic environment Medical Cell BiologyMedical Cell Biology 36 Plasma membrane Phospholipid (75%)Phospholipid (75%) Hydrophobic environmentHydrophobic environment OUTSIDEOUTSIDE INSIDEINSIDE Medical Cell BiologyMedical Cell Biology 37 Plasma membrane Phospholipid (75%)Phospholipid (75%) Hydrophob

25、ic environmentHydrophobic environment OHOH OHOH OHOH OHOH Cholesterol (20%)Cholesterol (20%) OUTSIDEOUTSIDE INSIDEINSIDE Medical Cell BiologyMedical Cell Biology 38 Plasma membrane Phospholipid (75%)Phospholipid (75%) Hydrophobic environmentHydrophobic environment OHOH OHOH OHOH OHOH Cholesterol (20

26、%)Cholesterol (20%) Glycolipids (5%)Glycolipids (5%) OUTSIDEOUTSIDE INSIDEINSIDE Medical Cell BiologyMedical Cell Biology 39 Plasma membrane Phospholipid (75%)Phospholipid (75%) IntegralIntegral protein protein Hydrophobic environmentHydrophobic environment OHOH OHOH OHOH OHOH Peripheral proteinPeri

27、pheral protein Cholesterol (20%)Cholesterol (20%) Glycolipids (5%)Glycolipids (5%) OUTSIDEOUTSIDE INSIDEINSIDE Medical Cell BiologyMedical Cell Biology 40 三、細(xì)胞膜的理化特性三、細(xì)胞膜的理化特性 ( (properties of cell membranesproperties of cell membranes) ) ( (一一) )細(xì)胞膜的不對(duì)稱性細(xì)胞膜的不對(duì)稱性 膜的內(nèi)外兩層在結(jié)構(gòu)和功能上有很大的差異,稱膜的 不對(duì)稱性(asymmet

28、ryasymmetry) 。 Medical Cell BiologyMedical Cell Biology 41 1. 1.脂質(zhì)雙分子層的不對(duì)稱性脂質(zhì)雙分子層的不對(duì)稱性 (1)脂質(zhì)雙分子層中，各層所含的 磷脂種類有明顯不同。 非胞質(zhì)側(cè)：頭部含有膽堿的磷脂 分子（磷脂酰膽堿和鞘磷脂）。 胞質(zhì)側(cè)：末端含有氨基的磷脂分子（磷脂酰 乙醇胺和磷脂酰絲氨酸）。 (2)糖脂全部分布在非胞質(zhì)側(cè)的單層脂質(zhì)分子中。 Medical Cell BiologyMedical Cell Biology 42 Membrane asymmetry The inner and outer leaflets of the

29、 membrane have different compositions of lipids and proteins Medical Cell BiologyMedical Cell Biology 43 2.2.膜蛋白分布的不對(duì)稱性膜蛋白分布的不對(duì)稱性 (1)跨膜蛋白跨越脂質(zhì)雙 分子層有一定方向性。 (2)糖蛋白上的低聚糖殘基均位 于膜的非胞質(zhì)側(cè)。 (3)膜蛋白顆粒在內(nèi)外兩層中分布的不對(duì)稱。 膜分子結(jié)構(gòu)的不對(duì)稱性決 定了膜內(nèi)外表面功能的不對(duì) 稱性。 冷凍蝕刻 Medical Cell BiologyMedical Cell Biology 44 冰凍蝕刻復(fù)型技術(shù)冰凍蝕刻復(fù)型技術(shù) Medi

30、cal Cell BiologyMedical Cell Biology 45 液態(tài)氟利昂 液氮 樣品臺(tái) 鐘罩 低溫刀 樣品 刀緣 蝕刻 用金屬和碳噴鍍， 消化樣品 收集復(fù)型膜于載網(wǎng)收集復(fù)型膜于載網(wǎng) 上置電鏡下觀察上置電鏡下觀察 斷裂 升華 快速冷凍快速冷凍 低溫?cái)嗔训蜏財(cái)嗔?斷裂示意圖斷裂示意圖 蝕刻蝕刻 復(fù)型復(fù)型 Medical Cell BiologyMedical Cell Biology 46 膜蛋白的不對(duì)稱性膜蛋白的不對(duì)稱性 冰凍蝕刻冰凍蝕刻 復(fù)型術(shù)復(fù)型術(shù)得 到膜的兩 個(gè)剖面， 可見(jiàn)膜蛋 白顆粒的 分布是非 隨機(jī)的。 freeze etching replica Medical C

31、ell BiologyMedical Cell Biology 47 兩相鄰細(xì)胞質(zhì)膜冷 凍復(fù)型斷裂面電鏡 圖 PF：示細(xì)胞質(zhì)膜內(nèi) 葉層的外面（蛋白 顆粒多） EF：示細(xì)胞質(zhì)膜外 葉層的內(nèi)面（蛋白 顆粒少） Medical Cell BiologyMedical Cell Biology 48 (二)細(xì)胞膜的流動(dòng)性(mobility) 1.膜脂的流動(dòng)性膜脂的流動(dòng)性 (1)(1)側(cè)向擴(kuò)散側(cè)向擴(kuò)散 (2)(2)膜脂分子旋轉(zhuǎn)膜脂分子旋轉(zhuǎn) (3)(3)擺動(dòng)擺動(dòng) (4)(4)翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) (脂肪酸鏈的伸縮運(yùn)動(dòng)，鏈的旋轉(zhuǎn)異構(gòu)運(yùn)動(dòng)脂肪酸鏈的伸縮運(yùn)動(dòng)，鏈的旋轉(zhuǎn)異構(gòu)運(yùn)動(dòng)) Medical Cell Biolo

32、gyMedical Cell Biology 49 側(cè)向擴(kuò)散側(cè)向擴(kuò)散 旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn) 翻轉(zhuǎn)翻轉(zhuǎn) 彎曲擺動(dòng)彎曲擺動(dòng) fluidityfluidity Medical Cell BiologyMedical Cell Biology 50 影響膜脂流影響膜脂流 動(dòng)性的因素動(dòng)性的因素 (1)脂肪酸鏈的飽和程度。 (2)脂肪酸鏈的長(zhǎng)度。 (3)膽固醇的影響。 (4)卵磷脂/鞘磷脂（黏度大）的比例。 膜脂功能：構(gòu)成膜的支架；膜上很多酶活性 依賴膜脂存在。 (5)其它因素(遺傳、理化、藥物、pH等)。 Medical Cell BiologyMedical Cell Biology 51 2.膜蛋白的流動(dòng)性膜蛋

33、白的流動(dòng)性 側(cè)向擴(kuò)散側(cè)向擴(kuò)散旋轉(zhuǎn)擴(kuò)散旋轉(zhuǎn)擴(kuò)散 光致漂白熒光恢復(fù)法光致漂白熒光恢復(fù)法 (Fluorescence photobleaching recover,FPR) 小鼠小鼠 細(xì)胞細(xì)胞 標(biāo)記人膜蛋白標(biāo)記人膜蛋白 抗體抗體+人膜蛋白人膜蛋白 （抗原）（抗原） 異核細(xì)胞異核細(xì)胞 抗小鼠膜蛋白抗體抗小鼠膜蛋白抗體 +熒光素?zé)晒馑谺 抗人膜蛋白抗體抗人膜蛋白抗體 +熒光素?zé)晒馑谹 標(biāo)記小鼠膜蛋白抗標(biāo)記小鼠膜蛋白抗 體體+小鼠膜蛋白小鼠膜蛋白 （抗原）（抗原） 人細(xì)胞人細(xì)胞 孵育孵育(37,40分分) 誘導(dǎo)融合誘導(dǎo)融合 膜蛋白膜蛋白 (抗原）抗原） 細(xì)胞融合細(xì)胞融合 實(shí)實(shí) 驗(yàn)驗(yàn) Medical Cel

34、l BiologyMedical Cell Biology 53 細(xì)胞融合細(xì)胞融合( (cell fusion) ) 使指兩個(gè)或兩個(gè)以上細(xì)使指兩個(gè)或兩個(gè)以上細(xì) 胞合并形成一個(gè)細(xì)胞的胞合并形成一個(gè)細(xì)胞的 過(guò)程。過(guò)程。 自然融合自然融合 人工融合人工融合 融合劑融合劑 異核體異核體( (hetrokaryon) ) 雜種細(xì)胞雜種細(xì)胞( (hybrid cell) ) 單克隆抗體單克隆抗體 Medical Cell BiologyMedical Cell Biology 54 四、細(xì)胞膜的功能四、細(xì)胞膜的功能 提供穩(wěn)定的內(nèi)環(huán)境 物質(zhì)運(yùn)輸 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo) 酶促反應(yīng)(酶結(jié)合點(diǎn)) 細(xì)胞連接 細(xì)胞表面特化結(jié)構(gòu) M

35、edical Cell BiologyMedical Cell Biology 55 小小 結(jié)結(jié) 1細(xì)胞膜的化學(xué)組成成分：細(xì)胞膜的化學(xué)組成成分： 2細(xì)胞膜的分子結(jié)構(gòu)：細(xì)胞膜的分子結(jié)構(gòu)： 3細(xì)胞膜的理化特性細(xì)胞膜的理化特性 4細(xì)胞膜的分子結(jié)構(gòu)模型：細(xì)胞膜的分子結(jié)構(gòu)模型： Medical Cell BiologyMedical Cell Biology 56 作業(yè)與思考題作業(yè)與思考題 1 1生物膜主要是由哪些分子組成的？它們?cè)谀そY(jié)生物膜主要是由哪些分子組成的？它們?cè)谀そY(jié) 構(gòu)中各起什么作用構(gòu)中各起什么作用? ? 2 2以紅細(xì)胞血影為例以紅細(xì)胞血影為例, ,說(shuō)明膜蛋白有哪些類型？各說(shuō)明膜蛋白有哪些類型

36、？各 有何功能？有何功能？ 3 3比較說(shuō)明單位膜模型及液態(tài)鑲嵌模型有何不同比較說(shuō)明單位膜模型及液態(tài)鑲嵌模型有何不同 特點(diǎn)？并給予評(píng)價(jià)。特點(diǎn)？并給予評(píng)價(jià)。 4 4舉例說(shuō)明膜的不對(duì)稱性和流動(dòng)性。舉例說(shuō)明膜的不對(duì)稱性和流動(dòng)性。 5 5、名詞解釋、名詞解釋: cell membrance: cell membrance，cell fusioncell fusion， biomembranebiomembrane，fluid mosaic modelfluid mosaic model。 Medical Cell BiologyMedical Cell Biology 57 參 考 文 獻(xiàn) 1.翟中和等

37、主編. 細(xì)胞生物學(xué)，第3版,高等教育出版 社，2007 2.韓貽仁主編. 分子細(xì)胞生物學(xué)(第3版),高等教育出 版社,2007 3.艾伯茨等著，趙壽元等譯. 基礎(chǔ)細(xì)胞生物學(xué)，上海 科學(xué)技術(shù)出版社，2002 4.王金發(fā). 細(xì)胞生物學(xué),科學(xué)出版社，2004 5.楊 恬.細(xì)胞生物學(xué)，人民衛(wèi)生出版社，2005 6.Karp G. Cell and Molecular Biology,4th ed(2005), 高等教 育出版社,2007 7.Lodish H et al. Molecular Cell Biology. 4th ed. W H Freeman and Company, 2000 Med

38、ical Cell BiologyMedical Cell Biology 58 參 考 網(wǎng) 站 1.新鄉(xiāng)醫(yī)學(xué)院精品課程 http:/ 2.細(xì)胞生物學(xué) 0/wjf/index.htm(中山大 學(xué)) 3.細(xì)胞生物學(xué) 45/204/show.asp?id=49 (川大) 4.細(xì)胞生物學(xué)在線 http:/ 5.生物軟件網(wǎng) http:/www.bio- 6.細(xì)胞生物學(xué)專業(yè)信息網(wǎng) http:/www.xa- 7./ 8./ 9.h

39、ttp:/www.sciencekomm.at/advice/dict.html 10.中國(guó)醫(yī)科大學(xué)精品課程 細(xì)胞生物學(xué) http:/ Medical Cell BiologyMedical Cell Biology 59 Thanks for your watching and listening! Medical Cell BiologyMedical Cell Biology 60 1 1 細(xì)胞膜的分子結(jié)構(gòu)和特性細(xì)胞膜的分子結(jié)構(gòu)和特性 Molecular Structure and PropertiesMolecular Structure and Properties of of Cell MembraneCell