細胞生物學(xué)4課件

第四章細胞質(zhì)膜第一節(jié)細胞質(zhì)膜的結(jié)構(gòu)模型一、生物膜的結(jié)構(gòu)模型1925年，測定紅細胞單層膜脂分子鋪展面積為紅細胞表面積的2倍→提示質(zhì)膜由雙層脂分子構(gòu)成質(zhì)膜表面張力比油-水界面表面張力小（∵吸附蛋白可產(chǎn)生）→提出“蛋白質(zhì)-脂質(zhì)-蛋白質(zhì)”三明治結(jié)構(gòu)1959年，J.D.Robertson提出“單位膜模型”pr-脂質(zhì)-pr電鏡超薄切片“暗-亮-暗”三條帶“2-3.5-2”nm1972年，S.J.Singer&G.Nicolson提出“流動鑲嵌模型”強調(diào)：膜的流動性：膜蛋白和膜脂均可側(cè)向運動膜pr分布的不對稱性：鑲在表面、嵌入或橫跨脂雙份子層“液晶態(tài)模型”“板塊鑲嵌模型”“脂筏模型”膜脂：無序（流動態(tài)）≒有序（晶態(tài)）有流動性程度不同的“板塊”鑲嵌而成膽固醇、鞘磷脂等組成“脂筏”，運載膜pr磷脂分子具有極性頭部和非極性尾部，且疏水性（非極性）尾部相對，極性頭部朝外，在水相中可自發(fā)形成封閉的膜系統(tǒng)。蛋白分子以不同方式鑲嵌再脂雙層分子中或結(jié)合在其表面，蛋白的類型、分布及與脂分子協(xié)同作用，賦予其不同的特性和功能。膜pr-膜脂、膜pr-膜pr、膜pr-生物大分子等相互作用，限制了膜蛋白和膜脂的流動性，形成脂筏結(jié)構(gòu)。對生物膜的認識二、膜脂（一）成分磷脂(phospholipid)糖脂(glycolipid)膽固醇(cholesterol)磷脂膜脂的基本成分，>50﹪磷脂甘油磷脂（phosphoglyceride）鞘磷脂（sphingolipid）磷脂酰膽堿（卵磷脂）磷脂酰絲氨酸磷脂酰乙醇胺（腦磷脂）磷脂酰肌醇主要特征：具有一個極性頭部和兩個非極性尾部（脂肪酸鏈）脂肪酸碳鏈為偶數(shù)，16、18、20含飽和脂肪酸和不飽和脂肪酸（30°）糖脂<5﹪，神經(jīng)元質(zhì)膜上糖脂含量較高（5-10﹪）不同細胞糖脂種類不同神經(jīng)細胞：神經(jīng)節(jié)苷脂紅細胞：ABO血型脂葡萄糖N-乙酰葡糖胺半乳糖巖藻糖無：O型N-乙酰氨基半乳糖：A型半乳糖：B型腦細胞：腦苷脂膽固醇<1/3調(diào)節(jié)膜的流動性、增加膜的穩(wěn)定性、降低水溶性物質(zhì)的通透性脂筏的基本結(jié)構(gòu)成分（二）膜脂的運動方式沿膜平面的側(cè)向運動脂分子圍繞軸心的自旋運動脂分子尾部的擺動雙層脂分子之間的翻轉(zhuǎn)運動三、膜蛋白（一）膜蛋白的類型外在（周邊）膜蛋白內(nèi)在（整合）膜蛋白脂錨定膜蛋白水溶性，易分離（離子強度、溫度）結(jié)合緊密，去垢劑通過與脂肪酸或糖脂相連錨定（二）內(nèi)在膜蛋白與膜脂結(jié)合的方式跨膜結(jié)構(gòu)域與脂雙層分子的疏水核心相互作用跨膜結(jié)構(gòu)域兩端攜帶的氨基酸正電荷的氨基酸殘基（Arg+、Lys+）負電荷的氨基酸殘基Ca2+/Mg2+磷脂帶負電的極性頭細胞質(zhì)基質(zhì)側(cè)的Cys殘基與脂肪酸分子共價結(jié)合跨膜結(jié)構(gòu)域與膜脂的結(jié)合方式：含有20個左右的疏水氨基酸殘基，形成α螺旋嗜鹽菌的膜蛋白α螺旋：21aaα螺旋同時具有極性側(cè)鏈和非極性側(cè)鏈，形成特異極性分子的跨膜通道帶3pr：Cl-/HCO3-的跨膜運輸10-12個aa殘基，形成β折疊（三）去垢劑——一端親水另一端疏水的兩性小分子，分離與研究膜蛋白的常用試劑離子型去垢劑：十二烷基磺酸鈉（SDS）引起細胞質(zhì)膜崩解，或與膜pr疏水部結(jié)合從而使其與膜分離引起蛋白質(zhì)變性非離子型去垢劑：Triton-100引起細胞質(zhì)膜崩解，但對pr作用溫和第二節(jié)生物膜的基本特征與功能一、膜的流動性（一）膜脂的流動性脂肪酸鏈越短、不飽和程度越高，膜脂的流動性越大在相變溫度范圍內(nèi)，溫度越高，膜脂的流動性越大膽固醇對膜的流動性起重要的雙重調(diào)節(jié)作用，多數(shù)情況下，防止膜脂由液相變成固相，保證膜處于流動狀態(tài)（二）膜蛋白的流動性經(jīng)典實驗：熒光抗體免疫標記實驗?zāi)さ鞍椎倪\動是自發(fā)的熱運動，不需要代謝產(chǎn)物，也不需要能量二、膜的不對稱性（一）細胞質(zhì)膜各部分的名稱ES:細胞外表面PS:原生質(zhì)表面EF:PF:細胞外小頁斷裂面原生質(zhì)小頁斷裂面（二）膜脂的不對稱性——同一種膜脂分子在膜的脂雙層中呈不均勻分布磷脂甘油磷脂鞘磷脂磷脂酰膽堿（卵磷脂）PC磷脂酰絲氨酸PS磷脂酰乙醇胺（腦磷脂）PE磷脂酰肌醇PIESPSPSPSES糖脂膽固醇ES50%（三）膜蛋白的不對稱性——每種膜蛋白在質(zhì)膜上都有確定的方向性所有的膜蛋白都在質(zhì)膜上不對稱分布細胞表面受體膜上載體蛋白糖蛋白按一定方向傳遞信號、轉(zhuǎn)運物質(zhì)糖殘基分布在質(zhì)膜ES面生物各膜面的名稱及不對稱性二、紅細胞的生物學(xué)特性紅細胞影（血影，bloodghost）——當紅細胞經(jīng)低滲處理后，質(zhì)膜破裂，同時釋放出血紅蛋白和胞內(nèi)其他可溶性蛋白，細胞仍維持原來的形狀和大小，這種結(jié)