第三章细胞膜与细胞表面23063幻灯片.pptVIP

第三章 细胞质膜 第一节 细胞质膜的结构模型 第二节 生物膜基本特征与功能 第三节 膜骨架 第一节 细胞质膜的结构模型 一、生物膜的结构模型 二、膜脂 三、膜蛋白 一、生物膜的结构 （一）细胞膜结构的研究历史 （二）对生物膜结构的归纳总结 （一） 细胞膜结构的研究历史 1.E. Gorter F. Grendel 1925 推测细胞膜由双层脂分 子组成。 2. J. Danielli H. Davson 1935 推测膜中含有蛋白质， 提出了”蛋白质-脂类-蛋白质”的双分子片层或三明治模型。 3.?J. D. Robertson 1959 提出“单位膜”模型。 4. S. J. Singer G.Nicolson1972提出”流动镶嵌模型” 5. Simon 提出脂筏模型。 流动镶嵌模型突出了生物膜的流动性和膜蛋白分布的不对称性。 ①细胞膜由流动的脂双层和嵌在其中的蛋白质组成。 ②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。 ③蛋白质或嵌在脂双层表面，或嵌在其内部，或横跨整个 脂双层，表现出分布的不对称性。 ④膜脂与膜脂，膜蛋白与膜蛋白以及膜蛋白与膜脂之间的复杂相互作用，在一定程度上限制了膜蛋白与膜脂的流动性。 脂筏模型：即在以甘油磷脂为主体的生物膜上，胆固醇、鞘磷脂等形成相对有序的脂相，如同漂浮在脂双层上的“脂筏”一样载着执行特定生物学功能的各种膜蛋白。 （二）对生物膜结构的归纳总结 具有极性头部和非极性尾部的磷脂分子形成可运动的磷脂双层。 可运动的蛋白质以非对称方式镶嵌在磷脂双层中或结合于表面。 生物膜可以看做是在磷脂双层中镶嵌蛋白质的二维溶液。 二、膜 脂 （一）成分 （二）运动方式 （三）脂质体 （一） 成 分 鞘磷脂（SM）在脑和神经细胞膜中特别丰富，它是以鞘胺醇为骨架，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。 糖脂 其结构与SM很相似，只是由一个或多个糖残基代替了磷脂酰胆碱而与鞘氨醇的羟基结合。 最简单的糖脂是半乳糖脑苷脂，它只有一个半乳糖残基作为极性头部，在髓鞘的多层膜中含量丰富；较复杂的糖脂是神经节苷脂，其头部包含一个或几个唾液酸和糖的残基。 胆固醇：胆固醇分子分为3部分：羟基团组成的极性头部、非极性的类固醇环结构和一个非极性的碳氢尾部。 调节膜的流动性，增加膜的稳定性，降低水溶性物质的通透性；是脂筏的基本结构成分。 （三）脂质体 脂质体（liposome）是一种人工膜。是根据磷脂分子在水相中形成稳定脂双层的特点而制备的连续脂双层的球形脂质小囊。 脂质体可作为生物膜的研究模型，也可作为生物大分子和药物的载体。（脂质体可用于转基因，或制备的药物，利用脂质体可以和细胞膜融合的特点，将药物送入细胞内部。） 三 、膜蛋白：膜功能的主要体现者 （一）膜蛋白的类型 （二）内在膜蛋白与膜脂结合的方式 （三）去垢剂 （一） 膜蛋白的类型 外在(外周)膜蛋白 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极性头部非共价结合，易分离 内在（整合）膜蛋白： 水不溶性蛋白，形成跨膜螺旋，与膜结合紧密，需用去垢剂使膜崩解后才可分离 脂锚定蛋白(又称脂连接蛋白) 通过共价键的方式同脂分子结合，从而锚定在细胞质膜上 与脂肪酸结合的脂锚定蛋白多分布在质膜内侧； 与糖脂结合的脂锚定蛋白多分布在质膜外侧 内在膜蛋白多数为跨膜蛋白（tansmembrane proteins），也有些插入脂双层中，与膜结合方式有： 1.膜蛋白的跨膜结构域与脂双层的疏水中心的相互作用。 2.跨膜结构域两端携带正电荷的氨基酸残基，如精氨酸、赖氨酸等，与磷脂分子带负电的极性头形成离子键，或带负电的氨基酸残基通过Ca2+、Mg2+等阳离子与带负电的磷脂极性头相互作用。 3.某些膜蛋白在细胞质基质一侧的半胱氨酸残基上共价结合脂肪酸分子，插入脂双层之间，进一步加强膜蛋白与脂双层的结合力，还有少数蛋白与糖脂共价结合。 膜内在蛋白跨膜结构域是与膜脂结合的主要部位，具体作用方式有： （1）跨膜结构域含有20个左右的疏水氨基酸残基，形成α螺旋，其外部疏水侧链通过范德华力与脂双层分子脂肪酸链相互作用。 （2）某些α螺旋（双性）既具有极性侧链又具有非极性侧链，α螺旋的外侧是非极性侧链，内侧是极性侧链，形成特异性分子的跨膜通道与脂双层相互作用。 (3)某些跨膜蛋白（如大肠杆菌外膜上的孔蛋白和线粒体内膜上的孔蛋白，其跨膜结构域常常仅有10～12个氨基酸残基）形成β折叠片结构，反向平行的β折叠形成非特异的跨膜通道与脂双