《細(xì)胞膜及其表面》PPT課件.ppt

1、第五章 細(xì)胞膜及其表面,一、膜的化學(xué)組成,生物膜,脂類、蛋白質(zhì)、糖類,水、無機鹽、金屬離子,主要成分,少量成分,蛋白質(zhì)/脂類 : 在不同種類生物膜中有所不同。,一般地說： 功能多而復(fù)雜的膜，蛋白質(zhì)/脂類 大； 功能少而簡單的膜，蛋白質(zhì)/脂類 小。,第一節(jié) 細(xì)胞膜的分子結(jié)構(gòu)和特性,第一節(jié) 細(xì)胞膜的分子結(jié)構(gòu)和特性,一、膜的化學(xué)組成,(一) 膜脂,生物膜上的脂類統(tǒng)稱膜脂。,1、磷脂,1、磷脂,結(jié) 構(gòu),鞘胺醇,2、膽固醇,一、膜的化學(xué)組成,(一) 膜脂,3、糖脂,糖脂與鞘磷脂相似，只是頭部不同。 常見糖脂：腦苷脂；神經(jīng)節(jié)苷脂,半乳糖苷脂,糖脂分子,鞘胺醇,一、膜的化學(xué)組成,(一) 膜脂,膜脂分子的共同

2、特點：,都有親水性和疏水性兩端，稱兼性分子或雙親性分子(amphipathic molecule),脂分子團,脂雙分子層,雙親性分子在水溶液中可形成兩種排列方式:,水,水,脂質(zhì)體,一、膜的化學(xué)組成,(二) 膜蛋白,是膜功能的主要體現(xiàn)者。,根據(jù)膜蛋白與膜脂的結(jié)合方式以及在膜中的位置的不同，分為：,膜內(nèi)在蛋白 膜周邊蛋白,1、膜內(nèi)在蛋白 (integral protein),貫穿脂雙層，兩端露出膜內(nèi)外跨膜蛋白,1,單次穿膜： 單條a-螺旋貫穿脂質(zhì)雙層,2,多次穿膜： 數(shù)條a-螺旋折返穿越脂質(zhì)雙層,內(nèi)在膜蛋白具有雙親性，其親水區(qū)域暴露在膜的內(nèi)外表面與水相吸，它們的疏水區(qū)域嵌入膜內(nèi)，與脂類分子疏水尾部

3、通過疏水鍵結(jié)合，不易分離提純。,附在膜的內(nèi)外表面，非共價地結(jié)合在跨膜蛋白上。,2、膜周邊蛋白 (peripheral protein),膜周邊蛋白都是水溶性蛋白質(zhì)，多分布在膜的內(nèi)表面，靠離子鍵或其它較弱的鍵與膜表面的蛋白質(zhì)分子或脂分子的極性頭部結(jié)合，因此只要改變?nèi)芤旱碾x子強度甚至提高溫度就可以從膜上分離下來。,一、膜的化學(xué)組成,(三) 膜糖,單糖或多聚糖 + 膜 脂,共價鍵,糖 脂 (glycolipid),單糖或多聚糖 + 膜蛋白,糖蛋白 (glycoprotein),共價鍵,功能：細(xì)胞外表的糖鏈與該細(xì)胞分泌出來的糖蛋白等粘附在一起，形 成一層外被，稱細(xì)胞外被或糖萼，具有重要生理作用，幾乎涉

4、及所有 細(xì)胞與環(huán)境相互作用的生物學(xué)現(xiàn)象。,細(xì)胞內(nèi),脂雙層,膜蛋白,細(xì)胞外被,膜蛋白,二、膜的分子結(jié)構(gòu),生物膜結(jié)構(gòu)描述的歷史回顧:,1925年,Gorter 和Grendell 用丙酮抽提紅細(xì)胞膜中的脂類并在水和空氣界面上鋪展成單分子層,測量其所占面積相當(dāng)于所用紅細(xì)胞膜總面積的兩倍,因而首次提出細(xì)胞膜是由連續(xù)的脂雙分子層組成的。,迄今為止，關(guān)于膜的幾十種結(jié)構(gòu)模型都是建立在“脂雙分子層”這一基礎(chǔ)之上的。,二、膜的分子結(jié)構(gòu),（一）片層結(jié)構(gòu)模型（lamella structure model）,1935年 Danielli 和 Davson 提出,“蛋白質(zhì)-磷脂-蛋白質(zhì)”三夾板結(jié)構(gòu),（二）單位膜模型

5、（unit membrane model）,1959年 Robertson 提出,評價：提出膜形態(tài)共性，解釋了某些屬性 不足之處： 無法解釋膜的動態(tài)結(jié)構(gòu)變化， 顯示不出各種膜之間的結(jié)構(gòu)功能差異,二、膜的分子結(jié)構(gòu),（三）液態(tài)鑲嵌模型（fluid mosaic model）,1972年，Singer 和 Nicolson 總結(jié)提出，主要論點：,1. 流動的脂雙分子層構(gòu)成生物膜的連續(xù)主體。,2.球形的膜蛋白以各種形式鑲嵌在脂雙分子層中或附著在膜表面。,3.強調(diào)了膜的流動性和不對稱性。,評價： 液態(tài)鑲嵌模型可以解釋膜中發(fā)生的很多現(xiàn)象，為人們普遍接受。 不足之處：忽視了膜各部分流動性的不均勻性，忽視了蛋

6、白質(zhì)分子對脂分子流動性的控制作用。,晶格鑲嵌模型 板塊鑲嵌模型,補充完善液態(tài)鑲嵌模型,二、膜的分子結(jié)構(gòu),目前對膜的分子結(jié)構(gòu)較為一致的看法：,三、膜的理化特性,鑲嵌性、流動性和不對稱性,（一）膜的不對稱性,1、膜蛋白分布的不對稱性 1) 膜蛋白在脂雙分子層中、膜內(nèi)外的位置分布是不對稱的 2) 膜蛋白在膜內(nèi)的排布方向是不對稱的,2、膜脂的不對稱性,1)磷脂：磷脂酰膽堿和鞘磷脂多分布在膜外層 磷脂酰乙醇胺和磷脂酰絲氨酸多分布在膜內(nèi)層,2) 膽固醇：主要分布在膜外層。,3) 糖脂 :全部分布在膜外層。,膜脂和膜蛋白分布的不對稱性決定了膜內(nèi)外表面功能的不對稱性。,三、膜的理化特性,（二）膜的流動性,1、

7、膜脂的流動性,膜脂的特性液晶態(tài),膜脂分子的運動方式,（1）烴鏈的旋轉(zhuǎn)異構(gòu)運動 （2）脂肪酸鏈的伸縮和振蕩運動 （3）膜脂分子的旋轉(zhuǎn)運動 （4）側(cè)向擴散運動 （5）翻轉(zhuǎn)運動,（1）,（2）,（3）,（4）,（5）,2、膜蛋白的運動性,三、膜的理化特性,（二）膜的流動性,運動方式：側(cè)向擴散、旋轉(zhuǎn)擴散,細(xì)胞融合實驗,“成帽反應(yīng)”,3、影響膜脂流動性的因素,1）脂肪酸鏈的長度及不飽和程度,鏈長，流動性??；鏈短，流動性大,飽和程度高，流動性?。环粗?，流動性大,2）膽固醇與磷脂的比值,調(diào)節(jié)膜質(zhì)流動性，與溫度有關(guān),3）卵磷脂/鞘磷脂的比例,此比例小，流動性小；反之，流動性大,4）膜蛋白含量,如溫度低，流動性

8、??；反之，流動性大,5）其他影響因素,含量高，流動性?。环粗?，流動性大,膜的流動性具有十分重要的功能意義。,+,第二節(jié) 細(xì)胞表面及其特化結(jié)構(gòu),細(xì)胞表面的概念,包圍在細(xì)胞質(zhì)外層的一個復(fù)合結(jié)構(gòu)體系和多功能體系，是細(xì)胞與外界相互作用并產(chǎn)生各種復(fù)雜功能的部位。其結(jié)構(gòu)以質(zhì)膜為主體，包括質(zhì)膜外的細(xì)胞外被、質(zhì)膜內(nèi)側(cè)的胞質(zhì)溶膠以及細(xì)胞連接和一些特化結(jié)構(gòu)。,一、細(xì)胞外被和胞質(zhì)溶膠,（一）細(xì)胞外被（糖萼）（glycocalyx）,細(xì)胞外表的糖鏈與該細(xì)胞分泌出來的糖蛋白等粘附在一起，形成一層外被，稱細(xì)胞外被或糖萼。 保護，細(xì)胞物質(zhì)運輸、識別、分化，并與細(xì)胞表面的抗原性有關(guān)。,概念：,作用：,（二）胞質(zhì)溶膠,概念：,

9、位于質(zhì)膜下的一層厚約0.1-0.2m的黏滯無結(jié)構(gòu)的液體物質(zhì)，主要含有蛋白質(zhì)、微絲和微管。 抗力，維持細(xì)胞形態(tài)，調(diào)節(jié)膜蛋白分布與運動。,作用：,二、細(xì)胞表面的特殊結(jié)構(gòu),是為適應(yīng)某種環(huán)境而形成的特殊表面結(jié)構(gòu)，如：微絨毛、褶皺、圓泡、細(xì)胞內(nèi)褶、鞭毛和纖毛等，分別與細(xì)胞的吸收、吞飲、物質(zhì)運輸、運動等功能有關(guān)。,定義：,三、細(xì)胞間的連接,是細(xì)胞間或細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)間的連接結(jié)構(gòu)，其作用在于加強細(xì)胞間的機械聯(lián)系，對于維持組織結(jié)構(gòu)的完整性，協(xié)調(diào)細(xì)胞功能有重要意義。,定義：,類型：,按功能分類,封閉連接（occluding junction）,錨定連接(anchoring junction),通訊連接(comm

10、unicating junction),三、細(xì)胞間的連接,（一）封閉連接（occluding junction）,存在部位：,存在于脊椎動物的上皮、表皮細(xì)胞間，又稱緊密連接或封閉小帶,結(jié)構(gòu)特點：,相鄰細(xì)胞膜點狀融合形成封閉鏈結(jié)構(gòu)，封閉鏈交織成網(wǎng)狀，將相鄰細(xì)胞緊密連接在一起。,緊密連接的功能: 封閉細(xì)胞間隙 防止溶液中的分子沿細(xì)胞間隙滲入體內(nèi)， 構(gòu)成血腦屏障和睪血屏障等。 隔離作用 使游離端與基底面質(zhì)膜上的膜蛋白行使各 自不同的膜功能； 支持功能,三、細(xì)胞間的連接,（二）錨定連接（ anchoring junction）,是由一個細(xì)胞骨架系統(tǒng)成分與相鄰細(xì)胞的骨架成分或細(xì)胞外基質(zhì)相連接而成。分布廣

11、泛，尤其在上皮，心肌和子宮頸等組織中含量豐富。,構(gòu)成蛋白： 細(xì)胞內(nèi)附著蛋白 跨膜連接糖蛋白,與肌動蛋白相連的： 黏合帶（adhesion belt） 黏合斑（adhesion plaque） 隔狀連接（septata junction） 與中間纖維相連的： 橋粒（desmosome） 半橋粒（hemidesmosome）,類型,三、細(xì)胞間的連接, （二）錨定連接（ anchoring junction）,黏合帶,位于上皮細(xì)胞緊密連接下方。在細(xì)胞周圍呈連續(xù)的腰帶狀，間隙約1520nm,又稱中間連接。,三、細(xì)胞間的連接, （二）錨定連接（ anchoring junction）,橋粒,位于上皮細(xì)胞中的黏合帶下方，是細(xì)胞內(nèi)中間纖維的錨定位點,在細(xì)胞間形成紐扣式結(jié)構(gòu),將相鄰細(xì)胞鉚定在一起，間隙約30nm。,半橋粒,位于上皮細(xì)胞基面與基膜之間。形狀、結(jié)構(gòu)與點狀橋粒相似，只是相當(dāng)于橋粒的一半。,橋 粒,半橋粒,三、細(xì)胞間的連接,（三）通訊連接,包括間隙連接、化學(xué)突觸及胞間連絲, 間隙連接（gap j