-细胞膜的结构.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 开拓者：1895年发现凡是溶于脂肪的物质很容易透过植物的细胞膜，而不溶于脂肪的物质不易透过细胞膜，因此推测细胞膜由连续的脂类物质组成。 分子结构模型1－双分子片层结构 E. Gorter F. Grendel 1925年用有机溶剂提取了人的红细胞质膜的脂类成分，将其铺展在水面，测出膜脂展开的面积二倍于细胞表面积，因而推测细胞膜由双层脂分子组成。 验证实验： 人工合成卵磷脂 平板双分子层－人工膜 脂质体 分子结构模型2－Danielli－Davson模型 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，推测膜中含有蛋白质。1959年在上述基础上提出了修正模型，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。 分子结构模型3－单位膜模型 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，它由厚约3.5nm的双层脂分子和内外表面各厚约2nm的蛋白质构成，总厚约7.5nm。 分子结构模型4－流动镶嵌模型 5、S. J. Singer G. Nicolson 1972　根据免疫荧光技术、冰冻蚀刻技术的研究结果，提出了“流动镶嵌模型”。免疫荧光技术证明了膜的流动性，冰冻蚀刻技术证明了蛋白颗粒的存在 分子结构模型5－晶格镶嵌模型和板块镶嵌模型 生物膜的膜脂处于无序（流动性）和有序（晶态）之间的动态转变 生物膜是由流动性程度不同的板块镶嵌而形成 是对流动镶嵌模型的充实和完善 分子结构模型6－脂筏lipid raft 是生物膜上富含胆固醇和鞘磷脂的微结构域（microdomain） 胆固醇聚集形成有序的脂相 最初在内质网上形成 就像一个蛋白质停泊的平台，与膜的信号转导、蛋白质分选均有密切的关系 二、质膜的流动镶嵌模型 根据Fluid-mosaic model： 细胞膜由流动的双脂层和嵌在其中的蛋白质组成。 磷脂分子以疏水性尾部相对，极性头部朝向水相组成生物膜骨架； 蛋白质或嵌在双脂层表面，或嵌在其内部，或横跨整个双脂层，表现出分布的不对称性。 流动性证明 细胞融合技术：不同生物的表面抗原不同，利用不同抗体进行不同颜色荧光标记－细胞融合－荧光逐渐均匀分布于融合的细胞表面 光脱色恢复技术：荧光标记膜蛋白或膜脂－激光照射－荧光淬灭变暗－亮度逐渐增加恢复 成斑或成帽现象：荧光抗体标记细胞－分布均匀－抗体诱导蛋白聚集－成簇（成斑现象）或聚集到细胞一端（成帽现象） 利用细胞融合技术观察蛋白质运动 （一）、质膜的流动性:由膜脂和蛋白质的分子运动两个方面组成 1.膜脂分子的运动 侧向扩散运动：同一平面上相邻的脂分子交换位置。 旋转运动：围绕与膜平面垂直的轴进行快速旋转。 摆动运动：围绕与膜平面垂直的轴进行左右摆动。 伸缩震荡运动：脂肪酸链进行伸缩震荡运动。 翻转运动：膜脂分子从脂双层的一层翻转到另一层。 旋转异构化运动：脂肪酸链围绕C-C键旋转。 膜脂分子的运动 2、影响膜脂流动性的因素 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，膜流动性降低。 卵磷脂/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。 其他因素：温度、酸碱度、离子强度等。 内因 3、膜蛋白的分子运动 主要有侧向扩散和旋转扩散两种运动方式。可用光脱色恢复技术和细胞融合技术检测侧向扩散。膜蛋白的侧向运动受细胞骨架的限制，破坏微丝的药物如细胞松弛素B能促进膜蛋白的侧向运动。 4、膜流动性的生理意义 质膜的流动性是保证其正常功能的必要条件。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，又会造成膜的溶解。 （二）、膜的不对称性 质膜内外两层的组分和功能的差异，称为膜的不对称性。 样品经冰冻断裂处理后，细胞膜可从脂双层中央断开，各断面命名为：ES，细胞外表面（extrocytoplasmic surface）；EF，细胞外小页断面（extrocytoplasmic face）；PS，原生质表面（protoplasmic surface）；PF，原生质小页断面（protoplasmic face） 。 1、膜脂的不对称性：同一种脂分子在脂双层中呈不均匀分布，如：PC和SM主要分布在外小叶，PE和PS分布在内小叶。用磷脂酶处理完整的人类红细胞，80%的PC降解，PE和PS分别只有20%和10%的被降解。 膜脂的不对称性还表现在膜表面具有胆固醇和鞘磷脂等形成的微结构域——脂筏。 2．复合糖的不对称性：糖脂和糖蛋白只分布于细胞膜的外表面。 3、膜蛋白的