细胞膜的分子结构和特性.ppt

Chapter 4;细胞质膜 (plasma membrane) 是指围绕在细胞最外层极薄的膜，又称细胞膜 (cell membrane)，主要由脂质和蛋白质组成。 围绕各种细胞器的膜，称为细胞内膜 (internal membrane)。 生物膜 (biomembrane) ：质膜和内膜在起源、结构和化学组成等方面具有相似性，总称为生物膜。习惯上把细胞所有膜结构的统称生物膜。 ;4.1 质膜的研究历史;液态镶嵌模型; 细胞膜的研究材料 血影：哺乳动物或人的成熟红细胞的核与细胞内的细胞器均消失，仅有细胞膜包围一团原生质组成。将其经低渗处理，造成溶血现象，血红蛋白和无机盐等被溢出细胞外，剩下的“空壳”称为血影。;低渗;脂筏 ( lipid raft);4.2 细胞膜的化学组成;1) 磷脂：双型性分子,约占膜脂的50%以上。 如：磷脂酰胆碱(卵磷脂，PC) 磷脂酰丝氨酸(PS) 2) 胆固醇：双型性分子,含量低于1/3。 羟基为极性头部， 3）糖脂: 双型性分子,在膜中含量较少。 头部为糖残基 如: 半乳糖脑苷脂、神经节苷脂;分子特性：双极性分子; 膜脂双极性的意义 在生物膜中脂类部分的形成，是一个自我组装的过程，磷脂分子自发形成双层，具有自我组装自我封合的特点。;膜脂是膜的基本骨架，膜蛋白是膜功能的主要体现者。;二、膜蛋白（membrane proteins);冰冻蚀刻技术揭示的膜结构;1. 外在膜蛋白(外周膜蛋白);通过共价连接的脂分子插入膜的脂双层， 位于脂双层的外侧。 结合方式： 一 种是蛋白质直接结合于脂双分子层 另一种方式是蛋白并不直接同脂结合，而是通过一个糖分子 间接同脂结合。 ;1）以不同程度嵌入脂双分子层内部，疏水区域与脂双分子层中脂类分子的疏水尾部相互作用，亲水区域暴露在膜的一侧或两侧表面。 这些蛋白都是双型性蛋白分子（横跨全膜）。;2） 跨膜蛋白的跨膜区为一般为α螺旋, 也有的是β折叠，分为单次跨膜、多次跨膜等。如孔蛋白 。;;常用的两种去垢剂（detergent） SDS （十二烷基硫酸钠） Triton X-100 ;去垢剂疏水端与膜蛋白的疏水区域相结合,极性端指向水中,形成溶于水的去垢剂-膜蛋白复合物,从而使膜蛋白在水中溶解、变性、沉淀; ◆用去垢剂分离小的跨膜蛋白, 是膜蛋白研究的重要手段 ■去垢剂使膜蛋白在水中溶解、变性、沉淀 ■当去除去垢剂并加入磷脂后,可使膜蛋白复性并恢复功能。 ■用这种方法研究了膜中Na+-K+-ATP酶的功能。; 蛋白： 是膜功能的主要体现者。 膜上的蛋白少，则膜的功能相对单一 如：线粒体内膜：蛋白质/脂类=3.2 电子传递、能量转换 神经髓鞘膜：蛋白质/脂类=0.23 主要起绝缘的作用。;1）运输蛋白：转运分子进出细胞 2）连接蛋白：细胞间连接、支撑连接 3）受体：信号转导 4）酶：催化细胞各部分的化学反应; ;(一 )存在方式： 主要与膜脂、膜蛋白以共价键形式形成糖脂和糖蛋白，糖基分布在膜的非胞质面。 1. 糖脂: 低聚糖共价结合于脂类 2. 糖蛋白：低聚糖或多聚糖侧链结合于膜蛋白 N-糖基化（门冬酰胺） O-糖基化(丝氨酸或苏氨酸） ;细胞表面覆盖有糖类; 真核生物细胞膜上的蛋白质几乎都是糖蛋白。 在动物细胞中，糖蛋白是糖萼的主要成分，而在植物细胞中，主要由糖脂构成膜包被。;凝集素（lectin)是能与糖类特异结合的蛋白质，能使细胞发生凝集。 凝集素能与细胞表面的糖蛋白、蛋白多糖、糖脂结合，而且不同凝集素识别糖基的不同特异序列，发生特异性结合，因此凝集素用于定位和分离各种含糖的细胞膜分子。 ;液态镶嵌模型结构; 1. 膜脂分布的不对称性; 膜蛋白在膜的脂质双分子层中可以分布在膜的内表面、外表面、或不同程度的镶嵌在膜内。分布不对称。 一般说,细胞质面的蛋白比外表面少,一些酶和受体多处于外表面。;3. 膜 糖 类的不对称性;1. 膜脂的分子运动： -侧向运动：在膜平面上，脂类分子与同一层的邻近的分子交换位置。1秒钟可发生107次。 -自旋运动：膜脂分子围绕与膜平面垂直的轴进行旋转。106-109次/秒 -左右摆动：膜脂分子围绕与膜平面垂直轴进行左右摆动。 -翻转运动 ：膜脂分子从脂双层的一层翻转到另一层的运动。很少发生。;人鼠细胞融合实验;荧光漂白恢复实验: 荧光素、绿色荧光蛋白等与蛋白或脂质耦联，用于检测所标记分子在活体细胞表面或细胞内部的运动及其迁移速率。; （