第四章 细胞质膜

第四章细胞质膜细胞质膜的结构模型细胞膜的特征细胞膜的功能细胞质膜(plasmamembrane)：又称细胞膜(cellmembrane)，是围绕在细胞最外层的膜结构。外周膜细胞内膜(intracellularmembrane)：细胞内细胞器的膜结构。生物膜(biomembrane)：质膜与内膜统称为生物膜。（一）、细胞质膜的结构模型研究简史结构模型组成成分1.研究简史1925年E.Gorter人红细胞膜质膜由双层脂分子构成1953年Dwson质膜含有蛋白质（表面张力＜油-水界面）1959年D.Robertson单位膜模型(unitmembranemodel)电镜（超薄切片：细胞膜为暗-亮-暗三条带两侧蛋白质暗带2nm，中央脂双层3.5nm。1972年J.Singer流动镶嵌模型(fluidmosaicmodel)19８８年K.Simons:脂筏模型（lipidraftsmodel）质膜研究简史2.结构模型流动镶嵌模型：磷脂以非极性尾部（脂肪酸链）相对、极性头部（磷酸分子）朝外形成双分子层。蛋白质以不同方式镶嵌在脂双层中或结合在其表面。生物膜是磷脂双分子层嵌有蛋白质的二维流体。结构模型示意图3.组成成分（1）、膜脂：主要包括磷脂、糖脂和胆固醇三种类型。(p86)①、磷脂：膜脂的基本成分（50％以上）CH2OH–CHOH–CH2OHP（磷酸基团）RR(脂肪酸）甘油磷脂（以其他醇形成的脂称鞘磷脂）膜脂的组成成分3.组成成分（1）、膜脂：主要包括磷脂、糖脂和胆固醇三种类型。①、磷脂：膜脂的基本成分（50％以上）分为二类:甘油磷脂和鞘磷脂主要特征：①具有一个极性头部和两个非极性的尾部(脂肪酸链)（心磷脂除外）；②脂肪酸碳链碳原子为偶数,多数碳链由16,18或20个组成；③饱和脂肪酸(如软脂酸)及不饱和脂肪酸(如油酸)；②、糖脂：5％以下,神经细胞糖脂含量较高；③、胆固醇：胆固醇存在于真核细胞膜上，30%以下．膜脂的组成成分（2）.膜蛋白外在(外周)膜蛋白(extrinsic/peripheralmembraneproteins)：水溶性蛋白,靠离子键或其它弱键与膜表面的蛋白质分子或脂分子非共价结合，易分离。（改变离子强度或温度即可分离。）内在（整合）膜蛋白(intrinsic/integralmembraneproteins)：水不溶性蛋白，与膜结合紧密，需用去垢剂使膜崩解后才可分离。占膜蛋白的７０～８０％。脂锚定膜蛋白：通过与膜脂分子共价相连锚定在膜上。内在膜蛋白与膜脂的作用方式内在膜蛋白与脂锚定膜蛋白的区别：脂锚定膜蛋白：以自身成分与膜脂形成化学键，直接相互作用；内在膜蛋白：通过自身的特殊结构与膜蛋白紧密作用。（2）.膜蛋白内在（整合）膜蛋白与膜脂的作用方式：跨膜疏水区与脂双层作用（a-螺旋、β-折叠）；跨膜结构域两端有带正／负电荷的氨基酸；膜蛋白胞质侧有半胱氨酸，其上结合有脂肪酸分子，插入脂双层中。内在膜蛋白与膜脂的作用方式α螺旋：20个左右疏水氨基酸残基形成，某些是特异极性分子的跨膜通道；β折叠：10－12个氨基酸形成，反向β折叠结构可以形成非特异性的跨膜通道，可允许相对分子量小于10KＤ的分子自由通过。膜的结构模型补充说明19８８年K.Simons:脂筏模型（lipidraftsmodel）以甘油磷脂为主体的生物膜上，胆固醇和鞘磷脂形成相对有序的脂相，即脂双层上的脂伐载着执行功能的各种膜蛋白。一个直径１００ｎｍ的脂伐可载６００个蛋白分子。目前发现的几种脂伐在细胞物质运输和信号转导等方面起重要作用。（3）、膜脂、膜蛋白的研究方法①、膜脂：脂质体（liposome）概念：根据磷脂分子可在水相中形成稳定的脂双层膜的趋势而制备的人工膜。脂质体的类型：脂质体的应用：脂质体的类型(a)水溶液中的磷脂分子团；(b)球形脂质体；(c)平面脂质体膜；(d）用于疾病治疗的脂质体的示意图脂质体的应用研究膜脂与膜蛋白及其生物学性质；脂质体中裹入DNA可用于基因转移；在临床治疗中,脂质体作为药物或酶等载体（3）、膜脂、膜蛋白的研究方法②、膜蛋白：去垢剂概念：去垢剂是一端亲水、另一端疏水的两性小分子,是分离与研究膜蛋白的常用试剂。分类：离子型去垢剂(SDS)和非离子型去垢剂（TritonX-100）SDS:CH3-(CH2)11-OSO3-NaCH3CH3CH3–C–CH2–C–-(O-CH2-CH2)10-OHCH3CH3二、生物膜的性质流动性不对称性荧光抗体免疫标记实验1.流动性（1）、膜脂的流动性：主要由脂分子本身的性质决定脂肪酸链越短,流动性越大；不饱和程度越高，流动性越大；温度对膜脂运动影响大。在动物细胞中，胆固醇对膜的流动性起重要的双向调节作用。（1）、膜脂的流动性膜脂的运动方式：沿膜平面的侧向运动（基本运动方式）,其扩散系数为10-8cm2/s(相当于2um/s）；脂分子尾部的摆动；脂分子围绕轴心的自旋运动；双层脂分子之间的翻转运动，频率低。双层脂分子之间的翻转运动（2）、膜蛋白的流动性运动方式：侧向运动、旋转运动。流动性相对差：与膜脂结合、膜骨架结合，限制了膜蛋白的流动。2.不对称性膜系统的命名膜脂的不对称性膜蛋白的不对称性（1）.膜系统的命名细胞外表面：ES原生质表面：PS细胞外小页断裂面原生质小页断裂面（2）、膜脂的不对称性同一种膜脂分子在脂双层中呈不均匀分布。糖脂仅存在于质膜的ES面鞘磷脂卵磷脂磷脂酰丝氨酸磷脂酰肌醇磷脂酰乙醇胺胆固醇（3）、膜蛋白的不对称性膜蛋白的不对称性是指每种膜蛋白分子在细胞膜上都具有明确的方向性；糖蛋白糖残基均分布在质膜的ES面；膜蛋白的不对称性是生物膜完成复杂的在时间与空间上有序的各种生理功能的保证。三、质膜的功能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除,其中伴随着能量的传递;提供细胞识别位点,并完成细胞内外信息跨膜传递;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;质膜参与形成具有不同功能的细胞表面特化结构。本周四预习提纲1、物质进出细胞膜有哪几种方式？分别举例说明。2、每种转运方式转运的物质具有什么特点？（转运的是哪几类物质）3、什么是通道蛋白？举例说明。4、钠钾泵的工作原理是什么？有什么意义？5、什么是伴随运输？为什么说小肠上皮细胞主动细胞葡萄糖的方式是伴随运输？介绍吸收过程和参与的组分。课程练习一1、原核细胞的呼吸酶定位在a细胞质中b质膜上c线粒体内膜上d类核区2、所有的原核细胞都具有a核糖体和线粒体b细胞膜和叶绿体c细胞膜和核糖体d细胞膜和中心体3.一下关于病毒描述不正确的是A从进化的角度看病毒是最原始的生命形式BRNA病毒都是反转录病毒C一种病毒只含有一种核酸D某些灭活的病毒可以诱导细胞融合4.光学显微镜能够分辨出其详细结构的有a细胞b线粒体c核仁d叶绿体5.使用免疫荧光显微镜观察细胞结构不需要的技术是a特异的抗体b扫描电镜c带有一定波长过滤镜片的光镜d荧光试剂6.决定红细胞血型的物质是A糖脂b磷脂c血型糖蛋白d胆固醇7.植物细胞和细菌的协同运输常利用哪一种离子的浓度梯度来驱动AH+bNa+cK+dCa2+判断题原核细胞基因组中只含有一个DNA分子。在动物、植物、细菌中都有溶酶体结构。古细菌是原核生物，而真细菌是真核生物。动物细胞膜中，不饱和脂肪酸含量增多，流动性增大。在生物膜中，类脂分子都带有糖链，且都分布在非胞质面。载体蛋白只参与主动转运。