《细胞膜的结构.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《细胞膜的结构.ppt（39页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、第五章 细胞膜的结构,PLASMA MEMBRANE AND ITS SURFACE STRUCTURES,细胞膜（cell memberane):是细胞质与外界环境相隔开的一层界膜，又称质膜（plasma membrane)。,生物膜,细胞膜,细胞内膜系统(endo-membrane system)：除了细胞膜以外的细胞内所有膜性结构。,细胞内膜系统,细胞膜的功能,为细胞的生命活动提供相对稳定的内环境；选择性的物质运输，包括代谢底物的输入与代谢产物的排出；提供细胞识别位点，并完成细胞内外信息的跨膜传递；为多种酶提供结合位点，使酶促反应高效而有序地进行；介导细胞与细胞、细胞与基质之间的连接；参
2、与形成具有不同功能的细胞表面特化结构。,第一节 细胞膜的化学组成和分子结构,细胞膜主要由脂类、蛋白质和少量糖类组成,糖类以糖脂和糖蛋白的形式存在,膜脂是膜的基本骨架，膜蛋白是膜功能的主要体现者。,膜脂主要包括三种类型：磷脂：构成细胞膜的基本成分胆固醇：调节膜流动性和稳定膜的作用糖脂：所有动物的细胞膜都含有糖脂,一、膜脂,1.甘油磷脂,以甘油为骨架的磷脂类，在骨架上结合两个脂肪酸链一个磷酸基团，胆碱、乙醇胺、丝氨酸或肌醇等分子籍磷酸基团连接到脂分子上。2.鞘磷脂鞘磷脂(SM）在脑和神经细胞膜中特别丰富。以鞘胺醇为骨架，与一条脂肪酸链组成疏水尾部，亲水头部也含胆碱与磷酸结合。原核细胞、植物中没有鞘
3、磷脂。,（一）磷脂,极性头部基团（亲水）,非极性尾部基团（疏水）,X,甘油,磷 酸,磷酸化醇,磷脂分子的主要特征是：具有一个极性头和两个非极性的尾（脂肪酸链），线粒体内膜上的心磷脂具有4个非极性局部。脂肪酸碳链为偶数，多数碳链由16，18或20个碳原子组成。一条烃链是饱和的，另一条烃链含有一个或几个顺式排列的双键，形成一个弯曲。,（二）胆固醇,胆固醇也是两亲性分子，极性头为羟基团，非极性疏水结构为甾环和烃链。其功能是提高双脂层的力学稳定性，调节双脂层流动性，降低水溶性物质的通透性。,（三）糖脂,神经节苷脂是神经元质膜中具有特征性的成分。,糖脂是两性分子，其结构与SM很相似，只是糖残基替代了磷脂
4、酰胆碱。,半乳糖脑苷脂,神经节苷脂,糖脂与鞘磷脂相似，也是鞘氨醇的衍生物。,半乳糖苷脂,糖 脂 分 子,（四）脂质体（liposome）,是一种人工膜。在水中搅动后形成双层或单层脂分子球体，直径251000nm。人工脂质体可用于：转基因制备的药物研究生物膜的特性,二、膜蛋白,根据膜蛋白与脂分子的结合方式，分为：,膜内在蛋白（intrinsic proteins）-膜整合蛋白,膜外在蛋白（extrinsic protein）-膜周边蛋白,1.单次穿膜,单条a-螺旋贯穿脂质双层,脂质双层,非胞质面,胞质面,1,2,3,4,5,2.多次穿膜,数条a-螺旋几次折返穿越脂质双层,3.非穿越性共价结合：,
5、不穿越脂质双层的全部，而与胞质侧单层脂质的烃链结合,4.与磷脂酰肌醇结合：,镶嵌蛋白通过自己的一个寡糖链与磷脂酰肌醇（在非胞质面的单层）共价结合,膜内在蛋白,5.膜外在蛋白：,附在膜的内外表面，非共价地结合在镶嵌蛋白上。,跨膜蛋白,糖 脂,糖蛋白,细胞外被cell coat：细胞外表的糖链与该细胞分泌出来的糖蛋白等粘附在一起，形成一层外被，称细胞衣或糖萼。,脂双层,膜蛋白,细胞外被,三膜糖类,Simplified diagram of the cell coat(glycocalyx),第二节 细胞膜分子结构模型,E.Overton 1895 推测细胞膜由连续的脂类物质组成。E.Gorter
6、等 1925 推测细胞膜由双层脂分子组成。,3、J.Danielli&H.Davson 1935 发现质膜的表面张力比油水界面的张力低得多，提出三明治模型（蛋白质-脂类-蛋白质）。,脂类,内铡,片层结构模型,蛋白质：单层肽链 折叠结构,脂双层,4.J.D.Robertson 1959 用超薄切片技术获得了清晰的细胞膜照片，显示暗-明-暗三层结构，这种两暗一明的结构称为单位膜。单位膜膜型,5、S.J.Singer&G.Nicolson 1972根据免疫荧光、冰冻蚀刻技术的研究结果，提出了“流动镶嵌模型”。,Fluid-mosaic model,脂质双分子层,极性头部,疏水尾部,外周蛋白,镶嵌蛋白
7、,1.生物膜是由流动的脂质双分子层构成膜的连续主体。,2.球形的膜蛋白以各种形式镶嵌在脂质双分子层中。,晶格镶嵌模型板块镶嵌模型脂筏模型 膜各部分脂质分布是不均一的，膜中有富含胆固醇和鞘磷脂的微区，其中聚集一些特定的蛋白质。这些区域比膜的其他部分厚，更有秩序且很少流动，称为脂筏。,Wallach,Jouin and White,Mosaic domain model of the plasma membrane,第三节细胞膜的生物学特性,1.膜的流动性,脂质双分子层和蛋白质是可以流动或运动的,2.膜的不对称性,蛋白质分子和脂质分子在膜上的分布具不对称性，膜两侧的分子性质和结构不同,1.侧向扩散
8、,2.旋转,3.弯曲运动,4.翻转,一细胞膜分子的流动性,膜脂的运动,5.伸缩振荡运动,1.脂肪酸链的饱和程度与长度,2.胆固醇的影响,3.卵磷脂/鞘磷脂的比例,5.其它因素：如环境温度、离子强度等,影响脂膜流动的因素,4.膜蛋白的影响,膜蛋白的运动,1.侧向运动2.旋转运动,小鼠细胞,标记人膜蛋白抗体+人膜蛋白（抗原）,异核细胞,抗小鼠膜蛋白抗体+荧光素B,抗人膜蛋白抗体+荧光素A,标记小鼠膜蛋白抗体+小鼠膜蛋白（抗原）,人细胞,孵育（370C,40分钟）,（一）细胞膜分子分布的不对称性,1.脂质双分子层中，各层所含的磷脂种类有明显不同。,细胞膜,非胞质侧：,头部含有胆碱的磷脂分子（磷脂酰胆
9、碱.鞘磷脂）。,胞质侧：,末端含有氨基的磷脂分子（磷脂酰乙醇胺和磷脂酰丝氨酸）。,2.糖脂全部分布在非胞质侧的单层脂 质分子中。,脂膜分布的不对称性,一.跨膜蛋白跨越脂质双分子层有一定方向性。,二.糖蛋白上的低聚糖残基均位于膜的非胞质侧。,三.膜蛋白颗粒在内外两层中分布的不对称。,膜分子结构的不对称性决定了膜内表面功能的不对称性,脂蛋白分布的不对称性,四.膜外在蛋白在质膜内外两侧的分布不对称,细胞膜与肿瘤,1、糖蛋白改变 各种肿瘤细胞都有粘连蛋白的缺失，失去了原来正常细胞与细胞之间的粘着作用。糖蛋白糖链的改变，使癌细胞表面唾液酸残基增加，这点与肿瘤细胞的免疫逃避现象有关。,2、糖脂改变 细胞膜
10、上的糖脂含量相对较少，但具有重要的生理功能。例如在结肠、胃、胰腺癌和淋巴瘤细胞中，都发现有鞘糖脂组分的改变和合成肿瘤细胞自己特有的新糖脂。,3、表面降解酶的改变 肿瘤细胞表面的糖苷酶和蛋白水解酶活性增加，使细胞膜对蛋白质和糖的传送能力增强，为肿瘤细胞的分裂和增殖提供物质基础。,4、出现新抗原 某些肿瘤细胞膜表面出现原有抗原的消失或异型抗原的产生。例如，红细胞在血管内皮细胞膜的ABO抗原，如果这部分发生肿瘤以后，可以使原有的ABO抗原消失，产生异型抗原；又如，胃癌O型血患者，正常时胃粘膜表面只有单一的O型抗原，而病变后，在胃癌细胞膜表面可出现A型抗原，增加了一个单糖残基，这可能与某些糖基转移酶活性改变有关。,
