荆楚理工学院细胞生物学课件.ppt

1、 第三章第三章 细胞生物学研究方法细胞生物学研究方法细胞的显微结构细胞的显微结构 （光镜下）（光镜下）细胞的亚显微结构细胞的亚显微结构 （电镜下）（电镜下）第四章 细胞质膜与细胞表面第一节第一节 细胞质膜与细胞表面特化结构细胞质膜与细胞表面特化结构第二节第二节 细胞连接细胞连接第三节第三节 细胞外被和细胞外基质细胞外被和细胞外基质第四章 细胞质膜与细胞表面教学要求：教学要求：n掌握生物膜的流动镶嵌模型。掌握生物膜的流动镶嵌模型。n掌握生物膜的组成成分、基本特征及膜的主要掌握生物膜的组成成分、基本特征及膜的主要功能。功能。n掌握细胞连接的类型。掌握细胞连接的类型。n了解细胞表面特化结构。了解细胞

2、表面特化结构。一、一、细胞质膜的结构模型细胞质膜的结构模型二、二、质膜质膜的化学组成的化学组成三、生物膜的基本特征与三、生物膜的基本特征与功能功能四、细胞表面特化结构四、细胞表面特化结构膜骨架膜骨架第一节 细胞质膜与细胞表面特化结构细胞质膜与细胞表面特化结构相关概念：相关概念：T质膜质膜（cell membranecell membrane，又称细胞膜，又称细胞膜)指围绕在细胞最外层，由指围绕在细胞最外层，由脂质脂质和和蛋白质蛋白质组成的组成的生物膜。生物膜。T内膜系统（内膜系统（endo-membrane system)endo-membrane system)T生物膜生物膜(biologi

3、cal membrane)(biological membrane)细胞质膜细胞质膜内膜系统内膜系统一、一、质质膜结膜结构的研究历史构的研究历史脂质脂质时间：20世纪初实验：科学家对哺乳动物红细胞的细胞膜进行了化学分析成果：确定细胞膜的主要成分的确是脂质和蛋白质。实验：鉴定出膜的化学成分实验：鉴定出膜的化学成分 膜膜是由是由脂质（磷脂）脂质（磷脂）和和蛋白质蛋白质组成的组成的脂质分子与蛋白质在膜中是如何排列参与膜的构建的？磷脂分子1925年 荷兰的两位科学家Gorter和Grendel用有机溶剂提取了人的红细胞质膜的脂类成分，在空气-水界面上铺展成单分子层，测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的

4、2倍。GORTER脂质分子必然排列为连续的两层推测：推测：2.2.细胞膜中脂质的排列方式细胞膜中脂质的排列方式磷脂分子可以在空气和水的界面上展开为一层磷脂分子可以在空气和水的界面上展开为一层连连续续两两层层排排列列探测脂质分子的排列方式探测脂质分子的排列方式膜中脂质分子排列为连续两膜中脂质分子排列为连续两层层3、1931年年Plowe用微针触及植物原生质体，用微针触及植物原生质体，指出质膜有弹性，可伸展指出质膜有弹性，可伸展，不同于细胞质的，不同于细胞质的部分。部分。用微针穿过质膜，引起局部的可恢复的用微针穿过质膜，引起局部的可恢复的损伤，但是大量广泛的损伤会导致细胞死亡。损伤，但是大量广泛的

5、损伤会导致细胞死亡。Plowe的工作的工作不仅证实了质膜的存在，也证明不仅证实了质膜的存在，也证明了膜具有保护作用了膜具有保护作用。4.J.Danielli&H.Davson 1935 提出了提出了“蛋白质蛋白质-脂类脂类-蛋白质蛋白质”的的三明治模型三明治模型。认为。认为质膜由双层脂类质膜由双层脂类分子及其内外表面附着的蛋白质构成的分子及其内外表面附着的蛋白质构成的。1959年提年提出了修正模型，认为膜上还具有贯穿脂双层的蛋白出了修正模型，认为膜上还具有贯穿脂双层的蛋白质通道，供亲水物质通过。质通道，供亲水物质通过。5.J.D.Robertson 1959 用超薄切片技术获得了清晰用超薄切片

6、技术获得了清晰的细胞膜照片，显示的细胞膜照片，显示暗暗-明明-暗暗三层结构，厚约三层结构，厚约7.5nm。这就是所谓的这就是所谓的“单位膜单位膜”模型模型。它由厚约。它由厚约3.5nm的双的双层脂分子层脂分子（明带）（明带）和内外表面各厚约和内外表面各厚约2nm的蛋白质的蛋白质(暗暗带）带）构成。构成。单位膜的不足点：单位膜的不足点：n膜是静止的、不变的。膜是静止的、不变的。三层三层静态模型静态模型n膜的厚度一致膜的厚度一致n蛋白质在脂双分子层上为伸展构型蛋白质在脂双分子层上为伸展构型单位膜的内容：单位膜的内容：n两暗一明，细胞共有，厚约两暗一明，细胞共有，厚约7.5nm,各种膜都各种膜都具有

7、相似的分子排列与起源。具有相似的分子排列与起源。单位膜模型无法解释的现象单位膜模型无法解释的现象阿米巴运动阿米巴运动 单位膜模型无法解释的现象单位膜模型无法解释的现象 研究膜蛋白或膜脂流动性的基本实验技术研究膜蛋白或膜脂流动性的基本实验技术之。之。课本课本5656页：图页：图3-103-10 程序：程序：光脱色恢复技术（光脱色恢复技术（FRAP）利用利用荧光素荧光素标记膜蛋白标记膜蛋白或或膜脂膜脂，然后用，然后用激光束激光束照射照射细胞表面某一区域细胞表面某一区域，使被，使被照射区的照射区的荧光淬灭变暗荧光淬灭变暗。由于膜的流动性，淬灭区由于膜的流动性，淬灭区域的亮度逐渐增加域的亮度逐渐增加，

8、最后最后恢复到与周围的荧光强度恢复到与周围的荧光强度相等。相等。根据荧光恢复的速根据荧光恢复的速度可推算出度可推算出膜蛋白膜蛋白或或膜脂膜脂扩散速度扩散速度。新的观察和实验证据新的观察和实验证据推翻静止模型的观点推翻静止模型的观点提出：细胞膜具有流动性提出：细胞膜具有流动性提出：新的细胞膜模型提出：新的细胞膜模型新技术带来新模型新技术带来新模型6 6、在新的观察和实验证据的基础上，、在新的观察和实验证据的基础上，19721972年年S.J.S.J.Singer&G.NicolsonSinger&G.Nicolson（桑格和尼克森）提出了新（桑格和尼克森）提出了新的生物膜模型的生物膜模型流动镶嵌

9、模型流动镶嵌模型，强调了膜的流动性，强调了膜的流动性和膜蛋白分布的不对称性。为多数人所接受。和膜蛋白分布的不对称性。为多数人所接受。支架支架糖蛋白：识别、保护、润滑糖蛋白：识别、保护、润滑，位于细胞膜外侧，位于细胞膜外侧镶镶在在嵌嵌入入贯贯穿穿不不均均匀匀分分布布糖脂糖脂蛋白质或镶嵌在脂双层的表面，或嵌插蛋白质或镶嵌在脂双层的表面，或嵌插在其内部，或横跨整个磷脂双分子层，表现在其内部，或横跨整个磷脂双分子层，表现出出分布的不对称性分布的不对称性。膜各部分脂质分布不均一。膜各部分脂质分布不均一。脂筏（脂筏（lipid rafts):膜脂双层内含有膜脂双层内含有特殊脂质特殊脂质(胆固醇胆固醇和和鞘

10、磷脂鞘磷脂)和和蛋白质蛋白质的微区，比膜的其他部分厚，更的微区，比膜的其他部分厚，更有秩序有秩序且较且较少流动少流动。约约70nm左右，是一种动态结构。左右，是一种动态结构。质膜上的质膜上的脂筏脂筏与与微囊蛋白微囊蛋白1(Caveolin-1)结合后形成结合后形成小窝小窝caveole。意义：信号转导意义：信号转导 蛋白质转运蛋白质转运 7 7、脂筏模型（脂筏模型（lipid rafts modellipid rafts model）（）（19198888）微囊蛋白微囊蛋白1（caveolin-1）是胞膜）是胞膜上的一种上的一种内在膜蛋白内在膜蛋白，它是形成，它是形成微囊的主要成分。它在许多细

11、胞微囊的主要成分。它在许多细胞内高表达。内高表达。caveolin-1对物质的转对物质的转运，信号转导和肿瘤的发生起重运，信号转导和肿瘤的发生起重要的调节作用。要的调节作用。Caveolin-1可能可能是一种是一种抑癌基因抑癌基因，在人类肿瘤中，在人类肿瘤中已检测到它的突变。已检测到它的突变。Caveolin-1也参与了结肠癌的发生。也参与了结肠癌的发生。文献：文献：nCaveolin-1在炎症反应中的作用 nCaveolin-1在肿瘤中的研究进展模型构建的基本方法模型构建的基本方法实验现象实验现象提出假说提出假说 构建模型构建模型实验验证实验验证科技进步科技进步修正完善修正完善膜主要成分：磷

12、脂、蛋白质膜主要成分：磷脂、蛋白质膜中的脂质排列为两层膜中的脂质排列为两层三层静态结构模型三层静态结构模型电镜冰冻蚀刻技术电镜冰冻蚀刻技术 人鼠细胞融合实验人鼠细胞融合实验 流动镶嵌结构模型流动镶嵌结构模型电镜观察膜结构电镜观察膜结构过过程程回回顾顾脂筏模型脂筏模型二、生物膜结构特征二、生物膜结构特征1、细胞膜由细胞膜由流动的脂双层流动的脂双层和和嵌在其中的蛋白质嵌在其中的蛋白质组成。组成。膜的流膜的流动性是生物膜的基本特征之一动性是生物膜的基本特征之一,是细胞进行生命活动的必是细胞进行生命活动的必要条件。要条件。2、磷脂分子以磷脂分子以疏水性尾部相对疏水性尾部相对，极性头部朝向水相极性头部朝

13、向水相组成生物组成生物膜骨架；膜骨架；3、蛋白质蛋白质或嵌在双脂层表面，或嵌在其内部，或横跨整个双或嵌在双脂层表面，或嵌在其内部，或横跨整个双脂层，表现出分布的脂层，表现出分布的不对称性不对称性。膜蛋白是赋予生物膜功能膜蛋白是赋予生物膜功能的主要决定者；的主要决定者；4 4、磷脂双分子层磷脂双分子层是组成是组成生物膜的基本结构成分生物膜的基本结构成分,尚未发现膜尚未发现膜结构中起组织作用的蛋白；结构中起组织作用的蛋白；二、二、质膜的化学组成质膜的化学组成n膜脂膜脂生物膜生物膜基本骨架基本骨架膜蛋白膜蛋白功能的功能的主要担负者主要担负者膜糖膜糖质膜表面质膜表面细胞外被细胞外被磷脂磷脂糖脂糖脂胆固

14、醇胆固醇与脂类结合与脂类结合-糖脂糖脂与蛋白结合与蛋白结合-糖蛋白糖蛋白细胞膜的基本成分（一）一）膜脂膜脂n成分：成分：主要包括主要包括磷脂、糖脂磷脂、糖脂和和胆固醇胆固醇三种类三种类型。型。n（1 1）磷脂）磷脂(phospholipid)(phospholipid)n是构成膜脂的基本成分，约占整个膜脂的是构成膜脂的基本成分，约占整个膜脂的 50 50以上。以上。l磷脂磷脂分为二类分为二类:l甘油磷脂甘油磷脂和和鞘磷脂鞘磷脂l主要特征：主要特征：l具有具有一个极性头部一个极性头部和和两个非极性的尾部两个非极性的尾部（心磷（心磷脂除外）；脂除外）；l脂肪酸碳链脂肪酸碳链碳原子碳原子为为偶数偶数

15、,大多数由大多数由16,1816,18或或2020个组成；个组成；l含有含有饱和脂肪酸饱和脂肪酸(如软脂酸如软脂酸)和和不饱和脂肪酸不饱和脂肪酸(如如油酸油酸)；甘油磷脂甘油磷脂胆胆 碱碱 磷磷 酸酸 甘甘 油油脂脂 肪肪 酸酸 链链极性头部（亲水基团）极性头部（亲水基团）非极性尾部（疏水基团）非极性尾部（疏水基团）肪肪 酸酸链链不不 饱饱 和和脂脂（2）糖脂）糖脂 l 糖脂普遍存在于糖脂普遍存在于原核原核和和真核细胞真核细胞的的质膜上质膜上（5 5以下）以下）,神经细胞神经细胞糖脂含量较高糖脂含量较高；n含糖而不含磷酸的脂类含糖而不含磷酸的脂类，由一个或多个糖残，由一个或多个糖残基代替磷脂酰

16、胆碱而与鞘氨醇的羟基结合。基代替磷脂酰胆碱而与鞘氨醇的羟基结合。n最简单的糖脂最简单的糖脂是是半乳糖脑苷脂半乳糖脑苷脂，它只有一个半乳，它只有一个半乳糖残基作为极性头部；糖残基作为极性头部；n变化最多、最复杂的糖脂变化最多、最复杂的糖脂是是神经节苷脂神经节苷脂。儿童所。儿童所患的患的家族性白痴病家族性白痴病（Tay-sachs disease）和和神神经节苷脂经节苷脂有关。神经节苷脂本身还是一类膜上的有关。神经节苷脂本身还是一类膜上的受体，破伤风毒素、霍乱毒素、干扰素等的受体受体，破伤风毒素、霍乱毒素、干扰素等的受体就是不同的神经节苷脂。就是不同的神经节苷脂。（2）糖脂）糖脂 （3）胆固醇）胆

17、固醇n存在存在真核细胞膜真核细胞膜上，含量约含量约膜脂的膜脂的1/31/3。n功能是功能是提高膜的稳定性提高膜的稳定性；n调节流动性调节流动性(相变温度，防止膜由液态转为相变温度，防止膜由液态转为固态固态)；n降低水溶性物质的通透性降低水溶性物质的通透性；n细菌细菌质膜不含有胆固醇质膜不含有胆固醇，但某些细菌的膜脂，但某些细菌的膜脂中含有中含有甘油脂甘油脂等等中性脂类中性脂类。胆固醇胆固醇胆固醇在脂双层中的位置胆固醇在脂双层中的位置 胆固醇分子的作用：胆固醇分子的作用：调节膜的流动性调节膜的流动性 加强膜的稳定性加强膜的稳定性（4）脂质体（）脂质体（Liposome）n脂质体脂质体（lipos

18、omeliposome）是根据磷脂分子在水相中形是根据磷脂分子在水相中形成稳定的脂双层膜的趋势而制备的一种成稳定的脂双层膜的趋势而制备的一种人工膜人工膜。一种人工制备的连续脂双层球形小囊。一种人工制备的连续脂双层球形小囊。n人工脂质体可用于：人工脂质体可用于：研究膜脂与膜蛋白及其生物学性质；研究膜脂与膜蛋白及其生物学性质；脂质体中裹入脂质体中裹入DNA可用于基因转移；可用于基因转移；在临床治疗中在临床治疗中，脂质体作为药物或酶等载体脂质体作为药物或酶等载体 (a)(a)水溶液中的磷脂分子团；水溶液中的磷脂分子团；(b)(b)球形脂质体；球形脂质体；(c)(c)平面脂质体膜；平面脂质体膜；(d(

19、d）用于疾病治疗的脂质体的示意图）用于疾病治疗的脂质体的示意图(a)膜包被的膜包被的脂溶性药物脂溶性药物水溶性水溶性药物结晶药物结晶n（二）膜脂的功能（二）膜脂的功能 1 1）支撑，膜脂是细胞的骨架；）支撑，膜脂是细胞的骨架；n2 2）是）是膜蛋白膜蛋白的的溶剂溶剂，一些膜蛋白通过疏水，一些膜蛋白通过疏水端同膜脂作用，使蛋白镶嵌在膜上。端同膜脂作用，使蛋白镶嵌在膜上。n3 3）膜脂为某些膜蛋白（酶）维持构象及行）膜脂为某些膜蛋白（酶）维持构象及行使功能提供环境使功能提供环境；n4 4）膜上很多酶的活性依赖于膜脂的存在。）膜上很多酶的活性依赖于膜脂的存在。（二）膜脂的功能（二）膜脂的功能（三）（

20、三）膜蛋白膜蛋白n是是膜功能的主要体现者膜功能的主要体现者。据估计核基因组编码的蛋据估计核基因组编码的蛋白质中白质中30%30%左右的为膜蛋白。左右的为膜蛋白。根据膜蛋白与脂分子的根据膜蛋白与脂分子的结合方式结合方式，可分为：，可分为：q整合蛋白整合蛋白（integral proteinintegral protein）q外周蛋白外周蛋白（peripheral proteinperipheral protein）q脂锚定蛋白脂锚定蛋白（lipid-anchored proteinlipid-anchored protein）。）。（1 1）膜蛋白的分类）膜蛋白的分类1 1、膜内在蛋白（、膜内在

21、蛋白（integral proteinsintegral proteins）又称为又称为整合蛋白整合蛋白，以不同程度嵌入脂双层，以不同程度嵌入脂双层的内部。它与膜结合的内部。它与膜结合非常紧密非常紧密，只有用，只有用去去垢剂（垢剂（detergentdetergent）才能从膜上洗涤下来，才能从膜上洗涤下来，常用常用SDSSDS和和Triton-X100Triton-X100。n去垢剂：去垢剂：是一端亲水一端疏水的两性小分子，是分离与研究膜蛋白的常用试剂。n离子型去垢剂离子型去垢剂SDSSDS：作用强烈，不仅可以使细胞质膜破裂，还可以与膜蛋白疏水部分结合从而使其与膜分离，并可以破坏蛋白质内部的

22、非共价键，甚至改变其亲水部分的构象。n非离子型去垢剂非离子型去垢剂Triton-X100Triton-X100：可以使细胞质膜崩解，但对蛋白质的作用比较温和。常用做获得有生物活性的膜蛋白，以便对细胞支架蛋白和其他蛋白进行研究。1 1、膜内在蛋白（、膜内在蛋白（integral proteinsintegral proteins）n整合蛋白的跨膜结构整合蛋白的跨膜结构域可以是域可以是1至多个疏水至多个疏水的的螺旋。螺旋。n内在膜蛋白占整个膜内在膜蛋白占整个膜蛋白的蛋白的70%-80%2 2、膜外在蛋白（水溶性蛋白）、膜外在蛋白（水溶性蛋白）n外周蛋白靠外周蛋白靠离子键离子键或其它或其它较弱的键较

23、弱的键与膜表面的蛋白与膜表面的蛋白质分子或脂分子的亲水部质分子或脂分子的亲水部分结合。分结合。n因此只要因此只要改变溶液的离子改变溶液的离子强度强度甚至甚至提高温度提高温度就可以就可以从膜上分离下来。从膜上分离下来。3 3、脂锚定蛋白、脂锚定蛋白n脂锚定蛋白通过脂锚定蛋白通过糖脂糖脂或或脂肪酸脂肪酸锚锚定，共价结合。分两类：定，共价结合。分两类：n一类是一类是糖磷脂酰肌醇糖磷脂酰肌醇(GPI)连接的连接的蛋白，位于细胞膜的外小叶，用蛋白，位于细胞膜的外小叶，用磷脂酶磷脂酶C处理能释放出结合的蛋白。处理能释放出结合的蛋白。n另一类另一类脂锚定蛋白脂锚定蛋白与插入质膜内与插入质膜内小叶的小叶的长碳

24、氢链长碳氢链结合。结合。蛋白与膜的结合方式蛋白与膜的结合方式、整合蛋白；整合蛋白；、脂锚定蛋白；脂锚定蛋白；、外周蛋白外周蛋白三、三、生物膜基本特征与功能生物膜基本特征与功能 膜的膜的流动性流动性：生物膜的基本特征之一：生物膜的基本特征之一,细胞进行生命活动的必要条件。细胞进行生命活动的必要条件。膜的膜的不对称性不对称性 膜的基本功能。膜的基本功能。（2）膜蛋白的运动性）膜蛋白的运动性磷脂分子和大多数蛋白质是可以运动磷脂分子和大多数蛋白质是可以运动的，体现了的，体现了膜的流动性膜的流动性（1）磷脂分子的运动性）磷脂分子的运动性 磷脂分子的运动磷脂分子的运动影响膜脂流动性的因素影响膜脂流动性的因

25、素胆固醇：胆固醇的含量增加会降低膜的流动性。胆固醇：胆固醇的含量增加会降低膜的流动性。脂肪酸链的饱和度：脂肪酸链所含双键越多越不脂肪酸链的饱和度：脂肪酸链所含双键越多越不饱和，使膜流动性增加。饱和，使膜流动性增加。脂肪酸链的链长：长链脂肪酸相变温度高，膜流脂肪酸链的链长：长链脂肪酸相变温度高，膜流动性降低。动性降低。卵磷脂卵磷脂/鞘磷脂：该比例高则膜流动性增加，是鞘磷脂：该比例高则膜流动性增加，是因为鞘磷脂粘度高于卵磷脂。因为鞘磷脂粘度高于卵磷脂。其他因素：温度、酸碱度、离子强度等。其他因素：温度、酸碱度、离子强度等。影响影响膜流动性的因素膜流动性的因素n细胞骨架不但影响膜蛋白的运动，也影响细

26、胞骨架不但影响膜蛋白的运动，也影响其周围的膜脂的流动。其周围的膜脂的流动。n膜蛋白与膜脂分子的相互作用也是影响膜膜蛋白与膜脂分子的相互作用也是影响膜流动性的重要因素。流动性的重要因素。质膜的流动性是保证其正常功能的必要条件。质膜的流动性是保证其正常功能的必要条件。例如跨膜物质运输、细胞信息传递、细胞识别、例如跨膜物质运输、细胞信息传递、细胞识别、细胞免疫、细胞分化以及激素的作用等等都与膜的细胞免疫、细胞分化以及激素的作用等等都与膜的流动性密切相关。流动性密切相关。当膜的流动性低于一定的阈值时，许多酶的当膜的流动性低于一定的阈值时，许多酶的活动和跨膜运输将停止，反之如果流动性过高，又活动和跨膜运

27、输将停止，反之如果流动性过高，又会造成膜的溶解。会造成膜的溶解。膜流动性的意义膜流动性的意义细胞质膜各部分的名称细胞质膜各部分的名称细胞外表面（细胞外表面（ES）：）：与细胞外环境接触的与细胞外环境接触的膜面称质膜的细胞外膜面称质膜的细胞外表面。表面。原生质表面（原生质表面（PS）:与细胞质基质接触的与细胞质基质接触的膜面称之。膜面称之。EF:细胞细胞外小页外小页断裂面。断裂面。PF:原生质小叶原生质小叶断裂面。断裂面。细胞膜的不对称性细胞膜的不对称性EFPF小鼠肝细胞膜冰冻蚀刻小鼠肝细胞膜冰冻蚀刻细胞膜的不对称性细胞膜的不对称性同一种脂分子在脂双层中呈同一种脂分子在脂双层中呈不均匀分布，如：

28、不均匀分布，如：PC（卵磷脂）和（卵磷脂）和SM（鞘磷脂）（鞘磷脂）主要分布在外小叶，主要分布在外小叶，PE（磷脂酰乙醇胺）和（磷脂酰乙醇胺）和PS（磷脂酰丝氨酸）分布在内小叶。用磷脂酶处理完（磷脂酰丝氨酸）分布在内小叶。用磷脂酶处理完整的人类红细胞，整的人类红细胞，80%的的PC降解，降解，PE和和PS分别只分别只有有20%和和10%的被降解。的被降解。n膜脂的不对称性膜脂的不对称性还表现在还表现在膜表面具有胆固醇和鞘磷膜表面具有胆固醇和鞘磷脂等形成的微结构域脂等形成的微结构域脂筏脂筏。SM-鞘磷脂鞘磷脂PC-卵磷脂卵磷脂PS-磷脂酰丝氨酸磷脂酰丝氨酸PE-磷脂酰乙醇氨磷脂酰乙醇氨PI-磷脂

29、酰肌醇磷脂酰肌醇CI-胆固醇胆固醇 膜蛋白的不对称性是生物膜完成复杂的在时间与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。空间上有序的各种生理功能的保证。生物膜的不对称性生物膜的不对称性三三、细胞质膜的功能、细胞质膜的功能 为细胞的生命活动提供相对稳定的内环境为细胞的生命活动提供相对稳定的内环境;选择性的物质运输选择性的物质运输,包括代谢底物的输入与代谢产物的包括代谢底物的输入与代谢产物的排除排除,并伴随着能量的传递并伴随着能量的传递;提供细胞识别位点提供细胞识别位点,并完成细胞内外信息跨膜传递并完成细胞内外信息跨膜传递;为多种酶提供结合位点为多种酶提供结合位点,

30、使酶促反应高效而有序地进行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质膜参与形成具有不同功能的细胞表面特化结构细胞表面特化结构。1.Define the boundaries of the cell and its organelles.2.Serve as loci for specific functions.3.provide for and regulate transport processes.4.contain the receptors needed to detect external si

31、gnals.5.provide mechanisms for cell-to-cell contact,communication and adhesion是谁是谁,隔开了原始海洋的动荡隔开了原始海洋的动荡,是谁是谁,为我日夜守边防为我日夜守边防,是谁是谁,为我传信报安康。为我传信报安康。没有你没有你,我我一个小小的细胞一个小小的细胞会是何等模样会是何等模样?四、细胞表面特化结构四、细胞表面特化结构膜骨架膜骨架细胞表面的特化结构是细胞为适应某种环境而形成的特殊表细胞表面的特化结构是细胞为适应某种环境而形成的特殊表面结构，面结构，如：如：膜骨架膜骨架、微绒毛、纤毛、鞭毛等等，这些特化、微绒毛、纤

32、毛、鞭毛等等，这些特化结构在细胞执行特定功能方面具有重要作用。由于其结构细结构在细胞执行特定功能方面具有重要作用。由于其结构细微，多数只能在电镜下观察到。微，多数只能在电镜下观察到。图图 糖萼与微绒毛糖萼与微绒毛一、膜骨架一、膜骨架n膜骨架膜骨架指细胞膜下与膜蛋白相连的由指细胞膜下与膜蛋白相连的由纤维蛋白纤维蛋白组组成的成的网架结构网架结构(meshwork)，位于细胞质膜下约位于细胞质膜下约0.2m厚的溶胶层。厚的溶胶层。n它它参与维持质膜的形状参与维持质膜的形状并并协助质膜完成多种生理协助质膜完成多种生理功能功能。n它的它的特点特点是是粘质性高，有较强的抗拉能力粘质性高，有较强的抗拉能力。

33、二、研究膜骨架的理想材料二、研究膜骨架的理想材料哺乳动物哺乳动物成熟的红细胞成熟的红细胞特点：特点：没有没有细胞核细胞核和和内膜系统内膜系统，细胞膜既有良好的弹性又有较高的强度细胞膜既有良好的弹性又有较高的强度细胞膜和膜骨架的蛋白比较容易纯化、分析。细胞膜和膜骨架的蛋白比较容易纯化、分析。血影：血影：红细胞经过低渗处理，质膜破裂，内容物红细胞经过低渗处理，质膜破裂，内容物释放，留下一个保持原形的壳称之。因此，是研释放，留下一个保持原形的壳称之。因此，是研究膜骨架的理想材料。究膜骨架的理想材料。血影血影SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳分析聚丙烯酰胺凝胶电泳分析：血影蛋白血影蛋白主要成分主要成分包括：包括

34、：血影蛋白血影蛋白、带带3(Band3)蛋白蛋白、带带4.1蛋白蛋白、锚蛋白锚蛋白、肌动蛋白肌动蛋白(actin)和和血型糖蛋白血型糖蛋白。改变处理的离子强度改变处理的离子强度：血影蛋白血影蛋白和和肌动蛋白肌动蛋白条带消条带消失，血影的形状改变，膜的流动性增强。失，血影的形状改变，膜的流动性增强。用非离子去垢剂处理用非离子去垢剂处理：用用Triton100处理处理所有的脂所有的脂质和质和血型糖蛋白血型糖蛋白及大部分及大部分带带3蛋白蛋白消失，血影的形消失，血影的形状基本不变。状基本不变。三、红细胞质膜蛋白及膜骨架三、红细胞质膜蛋白及膜骨架n血影蛋白血影蛋白又称又称收缩蛋白收缩蛋白 n是是红细胞

35、膜骨架红细胞膜骨架的主要成份，的主要成份，但不是红细胞膜蛋白的成份，但不是红细胞膜蛋白的成份，约占膜提取蛋白的约占膜提取蛋白的30%。n血影蛋白是一种长的、可伸缩血影蛋白是一种长的、可伸缩的纤维状蛋白，长约的纤维状蛋白，长约100 nm，由两条相似的亚基由两条相似的亚基 亚基和亚基和亚基构成。两个亚基链呈现反亚基构成。两个亚基链呈现反向平行排列向平行排列,扭曲成麻花状，形扭曲成麻花状，形成异二聚体。成异二聚体。(spectrin)带带3(Band3)蛋白蛋白:n与与血型糖蛋白血型糖蛋白一样都是一样都是红细胞的膜蛋白红细胞的膜蛋白，因其在，因其在PAGE电泳分部时位于第三条带而得名。带电泳分部时

36、位于第三条带而得名。带3蛋白在蛋白在红细胞膜中含量很高，约为红细胞膜蛋白的红细胞膜中含量很高，约为红细胞膜蛋白的25%。n由于带由于带3蛋白具有蛋白具有阴离子转运阴离子转运功能，所以带功能，所以带3蛋白又蛋白又被称为被称为“阴离子通道阴离子通道”。n带带3蛋白是由两个相同的亚基组成的二聚体蛋白是由两个相同的亚基组成的二聚体,每条亚每条亚基含基含929个氨基酸，它是一种个氨基酸，它是一种糖蛋白糖蛋白，在质膜中穿，在质膜中穿越越1214次，因此，是一种次，因此，是一种多次跨膜蛋白多次跨膜蛋白。红血球细胞骨架蛋白和膜蛋白红血球细胞骨架蛋白和膜蛋白的组成及其相互作用的组织的组成及其相互作用的组织n带带

37、4.1蛋白蛋白n是由两个亚基组成的是由两个亚基组成的球形蛋白球形蛋白，它在膜骨，它在膜骨架中的作用是通过同架中的作用是通过同血影蛋白血影蛋白结合，促使结合，促使血影蛋白血影蛋白同同肌动蛋白肌动蛋白结合结合。n本身不同肌动蛋白相本身不同肌动蛋白相连，因为它没有与肌连，因为它没有与肌动蛋白连接的位点。动蛋白连接的位点。锚蛋白锚蛋白(ankyrin):n锚定蛋白是一种比较大的锚定蛋白是一种比较大的细细胞内连接蛋白胞内连接蛋白,每个红细胞约每个红细胞约含含10万个锚定蛋白。万个锚定蛋白。n锚定蛋白一锚定蛋白一方面与血影蛋白方面与血影蛋白相连相连,另一方面与跨膜的带另一方面与跨膜的带3蛋白的细胞质结构域

38、部分相蛋白的细胞质结构域部分相连连,这样，锚定蛋白借助于带这样，锚定蛋白借助于带3蛋白将血影蛋白连接到细胞蛋白将血影蛋白连接到细胞膜上，也就将骨架固定到质膜上，也就将骨架固定到质膜上。膜上。血型糖蛋白血型糖蛋白(glycophorin)n是第一个被测定氨基酸序列的是第一个被测定氨基酸序列的蛋白质，有几种类型，包括蛋白质，有几种类型，包括A、B、C、D。n血型糖蛋白血型糖蛋白B、C、D在红细胞在红细胞膜中浓度较低。膜中浓度较低。n血型糖蛋白血型糖蛋白A是一种是一种单次跨膜单次跨膜糖蛋白糖蛋白,由由131个氨基酸组成个氨基酸组成,其亲水的氨基端露在膜的外侧其亲水的氨基端露在膜的外侧,结合结合16个

39、低聚糖侧链。个低聚糖侧链。n血影蛋白四聚体游离端与肌动蛋白纤血影蛋白四聚体游离端与肌动蛋白纤维相连所形成的网络状膜骨架是如何维相连所形成的网络状膜骨架是如何同细胞质膜相连的？同细胞质膜相连的？n通过带通过带4.1蛋白与血型糖蛋白相连蛋白与血型糖蛋白相连n通过锚蛋白与带通过锚蛋白与带3蛋白相连蛋白相连第四章第四章 提提 要要1.1.生物膜的结构模型及组成生物膜的结构模型及组成2.2.细胞膜的特征细胞膜的特征3.3.膜骨架膜骨架考研试题考研试题n质膜最显著的特征是什么？质膜最显著的特征是什么？n影响质膜流动性的因素是什么？影响质膜流动性的因素是什么？n何谓脂质体？有何应用？何谓脂质体？有何应用？n设计实验证明细胞质膜具有流动性。设计实验证明细胞质膜具有流动性。n质膜中质膜中 、和和等成分具有不对称性。其中等成分具有不对称性。其中PC主要分布在主要分布在页。页。n最简单的糖脂是最简单的糖脂是。n生物膜就是细胞膜，也称质膜。生物膜就是细胞膜，也称质膜。n胆固醇在动物细胞中含量丰富，但不存在于植物细胞和原核胆固醇在动物细胞中含量丰富，但不存在于植物细胞和原核细胞中。细胞中。