細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞膜

回顧1.細(xì)胞生物學(xué)的概念及細(xì)胞學(xué)說；2.真核細(xì)胞和原核細(xì)胞的結(jié)構(gòu)差異；3.細(xì)胞的大分子物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能。1細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞膜5/9/20241.原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的主要區(qū)別在于有無完整的（）A.細(xì)胞膜B.細(xì)胞器C.細(xì)胞核D細(xì)胞質(zhì)2.原核細(xì)胞與真核細(xì)胞共有的細(xì)胞器是（）A.核糖體B.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)C.高爾基體D線粒體3.關(guān)于真核細(xì)胞的遺傳物質(zhì)，下列哪項(xiàng)敘述有誤（）A、為多條DNA分子B、均分布在細(xì)胞核中C、其DNA分子常與組蛋白結(jié)合形成染色質(zhì)D、在細(xì)胞生命活動(dòng)的不同階段有不同的形態(tài)4.關(guān)于原核細(xì)胞的遺傳物質(zhì)，下列哪些敘述有誤（）A、由多條染色體組成B、分布在核區(qū)C、其DNA裸露而無組蛋白結(jié)合D、其遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯同時(shí)進(jìn)行多選1.下列哪些物質(zhì)屬于生物大分子（）A、胃蛋白酶B、血紅蛋白C、脂肪酸D、蔗糖2.蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)包括（）A、α-螺旋B、β-折疊C、三股螺旋D、雙螺旋CABAABABC2細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞膜5/9/2024試述細(xì)胞學(xué)說的基本觀點(diǎn)：細(xì)胞是動(dòng)物、植物等有機(jī)體的結(jié)構(gòu)和功能的基本單位；動(dòng)物、植物各種組織的細(xì)胞具有共同的基本結(jié)構(gòu)、基本特征，并按共同規(guī)律發(fā)育，有共同的生命過程；細(xì)胞只能來源于細(xì)胞。3細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞膜5/9/2024第二講細(xì)胞膜的分子結(jié)構(gòu)與特性4細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞膜5/9/2024本節(jié)課的重點(diǎn)1.膜脂的種類、膜蛋白種類及跨膜方式2.細(xì)胞質(zhì)膜的結(jié)構(gòu)模型3.膜的流動(dòng)性和不對稱4.膜骨架的概念第五章第一節(jié)第十一章第一、二節(jié)5細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞膜5/9/2024細(xì)胞膜（CellMembrane）：包圍在細(xì)胞質(zhì)表面的一層界膜，使得細(xì)胞質(zhì)與外界環(huán)境相隔開，構(gòu)成細(xì)胞的邊界。功能：屏障作用物質(zhì)交換信息傳遞6細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞膜5/9/2024概念細(xì)胞內(nèi)的膜系統(tǒng)細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)細(xì)胞質(zhì)膜生物膜胞質(zhì)面非胞質(zhì)面7細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞膜5/9/2024第一節(jié)細(xì)胞膜的化學(xué)組成和分子結(jié)構(gòu)※膜的化學(xué)組成膜脂膜蛋白膜糖流動(dòng)性及影響因素不對稱性膜的主要理化特性結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)歷史流動(dòng)鑲嵌模型脂筏結(jié)果膜的分子結(jié)構(gòu)8細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞膜5/9/2024膜脂，占膜干重的30~80％膜蛋白，占20~70％膜糖，占2~10％，（以糖脂和糖蛋白的形式存在）基本骨架功能體現(xiàn)者一、細(xì)胞膜的化學(xué)組成保護(hù)/粘附/識別9細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞膜5/9/2024（一）膜脂（membranelipid）磷酸甘油脂和鞘磷脂；膜脂的基本成（50％以上）具有極性頭部和非極性的尾部，屬于雙親媒性分子，稱為兩性分子，兼性分子等。類型：磷脂、膽固醇、糖脂1.磷脂：10細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞膜5/9/20241.1磷酸甘油脂最簡單的磷酸甘油酯是磷脂酸，它以甘油為骨架，甘油分子1位、2位羥基與脂肪酸形成酯鍵，3位羥基與磷酸形成酯鍵，是其他磷酸甘油酯的前體，磷酸基團(tuán)與其他分子結(jié)合形成多種磷脂。11細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞膜5/9/2024123絲氨酸膽堿乙醇胺肌醇卵磷脂腦磷脂12細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞膜5/9/2024以甘油為骨架，主要有：磷脂酰乙醇胺磷脂酰絲氨酸磷脂酰膽堿磷脂酰肌醇13細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞膜5/9/20241.2鞘磷脂鞘磷脂在腦和神經(jīng)細(xì)胞膜中特別豐富。原核細(xì)胞、植物中沒有。以鞘胺醇為骨架，與一條脂肪酸鏈組成疏水尾部，親水頭部也含磷酸膽堿（磷酸乙醇胺）結(jié)合。14細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞膜5/9/2024鞘氨醇神經(jīng)酰胺鞘磷脂CRONHNHCROPOOOCH2CH2N(CH3)3OH鞘脂類結(jié)構(gòu)母體15細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞膜5/9/2024磷酸甘油脂鞘磷脂脂肪酸碳鏈碳原子為偶數(shù)（16,18或20）長度、不飽和度、雙鍵含量不同雙鍵引起30°的彎曲16細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞膜5/9/20242.膽固醇在動(dòng)物細(xì)胞膜中含量較高，一般不超過膜脂的1/3。功能：提高脂雙層的穩(wěn)定性降低水溶性物質(zhì)的通透性。調(diào)節(jié)脂雙層流動(dòng)性17細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞膜5/9/20243.糖脂含有一個(gè)或者幾個(gè)糖基的脂類，存在于細(xì)胞膜外層（5％以下）。鞘氨醇衍生物，其結(jié)構(gòu)與鞘磷脂很相似，兩性分子，由一個(gè)或多個(gè)糖殘基代替了磷脂酰膽堿而與鞘氨醇的羥基結(jié)合。18細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞膜5/9/2024Gal半乳糖GalNAcN-乙酰半乳糖胺NANA唾液酸Glc葡萄糖半乳糖腦苷脂GM1神經(jīng)節(jié)苷脂19細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞膜5/9/20244.脂質(zhì)體兼性分子或雙親媒性分子在水環(huán)境中存在的三種形式：單分子團(tuán)（層）雙分子層脂質(zhì)體直徑：25nm—1000nm20細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞膜5/9/2024（二）膜蛋白（MembraneProtein）能夠與生物膜脂質(zhì)雙分子層直接或者間接結(jié)合，并在膜上發(fā)揮特定作用的蛋白質(zhì)。根據(jù)與脂分子的結(jié)合方式分為：1.整合膜蛋白2.膜周邊蛋白3.脂錨定蛋白21細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞膜5/9/20241.跨膜蛋白（整合膜蛋白或鑲嵌蛋白）鑲嵌到脂雙層中，占膜總蛋白的70%~80%，分為膜外區(qū)、跨膜區(qū)、膜內(nèi)區(qū)。整合膜蛋白與膜脂結(jié)合的方式：①②③疏水作用正負(fù)電氨基酸殘基半胱氨酸殘基共價(jià)結(jié)合22細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞膜5/9/2024α螺旋穿膜β折疊穿膜跨膜蛋白有的是一次穿膜，有的是多次穿膜。跨膜區(qū)是由大約20個(gè)疏水氨基酸形成的α螺旋組成，范德華力多個(gè)α螺旋或者β折疊片圍成的桶狀親水通道通道蛋白使用去垢劑去除，常用離子去垢劑SDS和非離子去垢劑Triton-X10023細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞膜5/9/202424細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞膜5/9/20242.膜周邊蛋白（膜外在蛋白）以離子鍵或其它較弱的鍵與膜表面的蛋白質(zhì)或脂分子的親水部分結(jié)合。改變?nèi)芤旱碾x子濃度或提高溫度就可以由膜上分離。25細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞膜5/9/20243.脂錨定膜蛋白（脂連接蛋白）位于膜的兩側(cè)，類似于膜周邊蛋白，但是是通過共價(jià)鍵與脂雙層結(jié)合。采用去垢劑或有機(jī)溶劑分離兩種結(jié)合方式：GPI脂錨定蛋白甘氨酸半胱胺酸1.通過寡糖鏈間接與之分子結(jié)合，如GPI（糖基化磷脂酰肌醇）2.與脂雙層的長碳?xì)滏湽矁r(jià)結(jié)合（直接與脂分子結(jié)合）26細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞膜5/9/2024糖蛋白：低聚糖或多聚糖共價(jià)結(jié)合于膜蛋白。糖脂：低聚糖鏈共價(jià)結(jié)合于脂類。（三）膜糖真核細(xì)胞的表面均含有糖類（糖鏈），連接于膜蛋白和膜脂分子上。這些糖類均位于細(xì)胞的非胞質(zhì)面一側(cè)，從而在細(xì)胞表面形成細(xì)胞外被。27細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞膜5/9/2024保護(hù)細(xì)胞表面,參與細(xì)胞識別和黏著、信息傳遞。構(gòu)成寡糖鏈主要的7種單糖葡萄糖半乳糖甘露糖巖藻糖28細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞膜5/9/2024ABO血型抗原1.ABO血型決定子：紅細(xì)胞膜脂上寡糖鏈部分2.抗原寡糖鏈共同結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)（4個(gè)單糖組成）：

葡萄糖－半乳糖－乙酰氨基葡萄糖－半乳糖N-乙酰半乳糖胺半乳糖29細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞膜5/9/2024第一節(jié)細(xì)胞膜的化學(xué)組成和分子結(jié)構(gòu)※膜的化學(xué)組成膜脂膜蛋白膜糖流動(dòng)性及影響因素不對稱性膜的主要理化特性結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)歷史流動(dòng)鑲嵌模型脂筏模型膜的分子結(jié)構(gòu)30細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞膜5/9/2024二、細(xì)胞膜的分子結(jié)構(gòu)1902年

E.Overton提出細(xì)胞膜由連續(xù)的脂類物質(zhì)組成。1925年E.Gorter

和F.Grendel提出細(xì)胞膜由雙層脂分子組成。31細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞膜5/9/2024二、細(xì)胞膜的分子結(jié)構(gòu)3、J.Danielli&H.Davson1935發(fā)現(xiàn)質(zhì)膜的表面張力比油－水界面的張力低得多，提出三明治模型或稱片層結(jié)構(gòu)模型（蛋白質(zhì)-脂類-蛋白質(zhì)）。32細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞膜5/9/20244、JD.Robertson1957根據(jù)電鏡觀察提出單位膜模型。厚約7.5nm。二、細(xì)胞膜的分子結(jié)構(gòu)33細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞膜5/9/20245、Singer和Nicolson1972根據(jù)免疫熒光、冰凍蝕刻的研究結(jié)果，提出了“流動(dòng)鑲嵌模型”。二、細(xì)胞膜的分子結(jié)構(gòu)細(xì)胞膜由流動(dòng)的雙脂層和嵌在其中的蛋白質(zhì)組成。磷脂分子以疏水性尾部相對，極性頭部朝向水相組成生物膜骨架；蛋白質(zhì)鑲嵌在脂雙層中，并表現(xiàn)出分布的不對稱性。34細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞膜5/9/20246、膜中某些區(qū)域相對較厚，富含膽固醇和鞘磷脂，并聚集某些特定蛋白質(zhì)，直徑為70～l00nm，這樣的區(qū)域稱為微區(qū)，也稱為“脂筏”（lipidrafts）二、細(xì)胞膜的分子結(jié)構(gòu)許多蛋白聚集在脂筏上，參與信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、受體介導(dǎo)內(nèi)吞、膽固醇代謝35細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞膜5/9/2024第一節(jié)細(xì)胞膜的化學(xué)組成和分子結(jié)構(gòu)※膜的化學(xué)組成膜脂膜蛋白膜糖流動(dòng)性及影響因素不對稱性膜的主要理化特性結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)歷史流動(dòng)鑲嵌模型脂筏結(jié)果膜的分子結(jié)構(gòu)36細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞膜5/9/2024膜的特性膜的流動(dòng)性膜的不對稱性膜脂的流動(dòng)性膜蛋白的運(yùn)動(dòng)性37細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞膜5/9/20241、膜的流動(dòng)性側(cè)向運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)伸縮震蕩1.1膜脂流動(dòng)性：磷脂分子的6種運(yùn)動(dòng)方式（※）旋轉(zhuǎn)異構(gòu)化運(yùn)動(dòng)尾部擺動(dòng)38細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞膜5/9/20241.膜的流動(dòng)性1.2膜蛋白運(yùn)動(dòng)性：側(cè)向擴(kuò)散和旋轉(zhuǎn)擴(kuò)散（3個(gè)實(shí)驗(yàn)※）實(shí)驗(yàn)①：細(xì)胞融合39細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞膜5/9/20241.膜的流動(dòng)性實(shí)驗(yàn)②：成斑或成帽現(xiàn)象40細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞膜5/9/2024證明蛋白質(zhì)在細(xì)胞中運(yùn)動(dòng)還可以測定蛋白質(zhì)的遷移速率。1.膜的流動(dòng)性實(shí)驗(yàn)③：熒光漂白恢復(fù)技術(shù)41細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞膜5/9/20241.3膜脂流動(dòng)性的影響因素①溫度；②脂肪酸鏈的長短及不飽和程度；③膽固醇與磷脂的比值：雙向調(diào)節(jié)；④卵磷脂和鞘磷脂的比值；⑤膜蛋白與脂質(zhì)分子的相互作用；其他因素：pH；離子強(qiáng)度；金屬離子等。1.膜的流動(dòng)性（※）42細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞膜5/9/2024膜的特性膜的流動(dòng)性膜的不對稱性膜脂的不對稱性膜蛋白的不對稱性43細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞膜5/9/20242.膜的不對稱性同一種脂分子在脂雙層中呈不均勻分布。糖脂只分布于細(xì)胞膜的外表面，其不對稱行分布是絕對的。指膜脂在組成成分上的不對稱性。（※）2.1膜脂不對稱性44細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞膜5/9/20242.膜的不對稱性跨膜蛋白跨越脂質(zhì)雙分子層有一定方向性，不對稱性是絕對的。指每種膜蛋白分子在細(xì)胞膜上都具有明確的方向性。2.2膜蛋白不對稱性

45細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞膜5/9/20242.膜的不對稱性糖蛋白糖蛋白糖殘基均分布在細(xì)胞膜外表面，不對稱性是絕對性。46細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞膜5/9/20242.膜的不對稱性冰凍蝕刻技術(shù)膜蛋白顆粒在內(nèi)外兩層中分布的不對稱。47細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞膜5/9/20243.膜流動(dòng)性和不對稱性的生理意義流動(dòng)性質(zhì)膜的流動(dòng)性是保證其正常功能的必要條件。膜流動(dòng)性過大，會破壞膜結(jié)構(gòu)，不利于生命活動(dòng)的進(jìn)行，甚至使細(xì)胞死亡；膜流動(dòng)性下降，黏度增加，運(yùn)輸功能下降，嚴(yán)重的使膜結(jié)構(gòu)破壞，通透性增大，內(nèi)容物大量排出，引起細(xì)胞死亡。不對稱性細(xì)胞間的識別、運(yùn)動(dòng)、物質(zhì)運(yùn)輸、信號傳遞等都具有方向性。這些方向性的維持就靠分布不對稱的膜蛋白、膜脂和膜糖來提供。48細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞膜5/9/2024細(xì)胞表面是一個(gè)復(fù)合的結(jié)構(gòu)體系，細(xì)胞膜是細(xì)胞表面的主體結(jié)構(gòu)，與質(zhì)膜外側(cè)的細(xì)胞外被和質(zhì)膜內(nèi)側(cè)的胞質(zhì)溶膠共同組成了細(xì)胞表面。參與細(xì)胞形態(tài)的維持、細(xì)胞運(yùn)動(dòng)、細(xì)胞的物質(zhì)交換等功能第十一章細(xì)胞表面及其特化結(jié)構(gòu)※49細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞膜5/9/2024一、細(xì)胞外被與細(xì)胞質(zhì)溶膠（一）細(xì)胞外被又稱糖萼，是動(dòng)物細(xì)胞膜外的一層絨毛狀的多糖物質(zhì)，厚5～20nm，由細(xì)胞膜糖蛋白、蛋白聚糖和糖脂的糖鏈向外伸展、交織而成。糖鏈通常不超過15個(gè)單糖殘基，稱低聚糖鏈。保護(hù)識別信號傳遞免疫應(yīng)答細(xì)胞粘附50細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞膜5/9/2024一、細(xì)胞外被與細(xì)胞質(zhì)溶膠（二）細(xì)胞質(zhì)溶膠

質(zhì)膜下面一層厚0.01-0.02μm的較粘滯無結(jié)構(gòu)的液體物質(zhì)。特點(diǎn)：含較高濃度的蛋白質(zhì)，分布著較多的微絲和微管。功能：賦予細(xì)胞強(qiáng)的抗張強(qiáng)度，維持細(xì)胞的極性、形態(tài)