第3章细胞膜及表面结构多媒体.ppt

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1、上页下页返回结束第三章第三章 细胞膜及其表面结构细胞膜及其表面结构第一节第一节 细胞膜细胞膜第二节第二节 细胞表面细胞表面第三节第三节 细胞表面的特化结构细胞表面的特化结构第四节第四节 细胞连接细胞连接思考题思考题上页结束返回下页细胞膜：细胞膜：围在细胞质表面的一层薄膜，又称质膜围在细胞质表面的一层薄膜，又称质膜或原生质膜。或原生质膜。图示 光学显微镜下人肝细胞模式图返回上页结束返回下页细胞膜出现的意义及作用：细胞膜出现的意义及作用：n原始生命进化的关键，细胞形成的前提；n限定细胞范围，保持细胞内外的区别；n物质运输（进行细胞内外物质的运输）；n可识别、接受外界信号，进行信息传递。即：保持细胞

2、有相对独立和稳定的内环境，它是细胞膜内外物质流、信息流、能量流的出入门户。返回上页结束返回下页关于关于“膜膜”的几个概的几个概念：念：生物膜：细胞中所有的膜结构统称生物膜。生物膜=细胞膜+胞内膜胞内膜：细胞内所有的膜结构。膜相结构：具有膜的一切细胞结构。内膜系统：在结构、功能及发生上为连续统一体的 细胞内膜相结构。单位膜：生物膜的结构单位。电镜下观察生物膜，可见为“两暗一明”的三层结构通常将这三层结构型式作为一个单位，称为单位膜。返回上页结束返回下页图示 示单位膜暗明暗“两暗一明”返回上页结束返回下页内膜系统包括：内膜系统包括：膜相结构包括：膜相结构包括：胞内膜包括：胞内膜包括：内质网 内质网

3、 内质网 高尔基复合体 高尔基复合体 高尔基复合体 溶酶体 溶酶体 溶酶体 核膜 过氧化酶体 过氧化酶体 小泡、液泡等 核膜 核膜 小泡、液泡等 小泡、液泡等 线粒体 线粒体 细胞膜返回上页结束返回下页细胞膜细胞膜n细胞膜的化学组成细胞膜的化学组成n细胞膜的分子结构模型细胞膜的分子结构模型n细胞膜的特细胞膜的特性性n细胞膜的性质细胞膜的性质动画返回上页结束返回下页细胞膜的化学组成细胞膜的化学组成n 膜脂 50%n 膜蛋白 40%n 膜糖类 10%左右上页结束返回下页 膜膜 蛋白质（）蛋白质（）脂类（）脂类（）糖类（）糖类（）蛋白质脂类蛋白质脂类髓鞘 18 79 3 0.23质膜 血小板 33-

4、42 50-51 7.5 人红细胞 49 43 8 1.1 变形虫 54 42 4 1.3 小鼠肝细胞 46 54 2-4 淋巴细胞 60 40 5-10 1.5 Hela细胞 60 40 2.4 1.5 牛视网膜杆状细胞 51 49 4 1.0革兰氏阳性菌 75 25 3.0类菌质体 58 37 1.5 1.6表：各种生物膜组成近似值表：各种生物膜组成近似值上页结束返回下页（一）膜脂（一）膜脂n磷脂（主要）占50%以上n糖脂n胆固醇膜脂分子的种类：上页结束返回下页磷脂磷脂n磷脂酰胆碱（卵磷脂）n磷脂酰乙醇胺（脑磷脂）n磷脂酰丝氨酸n磷脂酰肌醇（含量少、在信息传递中起作用）n鞘磷脂上页结束返回

5、下页图示 膜磷脂的分子结构模型上页结束返回下页图示 四种磷脂分子结构模式图 磷脂酰乙醇胺磷脂酰乙醇胺 磷脂酰丝氨酸磷脂酰丝氨酸 磷脂酰胆碱磷脂酰胆碱 鞘磷脂鞘磷脂 上页结束返回下页糖糖脂脂（头部无磷酸）糖基（极性）+脂肪酸链（尾部）脑苷脂 神经节苷脂上页结束返回下页胆固醇胆固醇 羟基（极性头部）+脂肪酸链（尾部）图示 胆固醇分子结构及其在细胞膜中的位置固醇区结构极性头部非极性尾部上页结束返回下页 膜脂的分子结构特点：膜脂分子都是兼性分子（双亲媒性分子）膜脂分子都是兼性分子（双亲媒性分子）即：有一个极性的“头部头部”（含磷酸等极性基团，有亲水性），两条非极性的“尾部尾部”（脂肪酸链、有疏水性）。

6、上页结束返回下页 膜脂分子在水溶液中可能有两种形式：膜脂分子在水溶液中可能有两种形式：球状的分子团球状的分子团 双分子层双分子层(bilayer)膜脂分子的排列特性膜脂分子的排列特性实验证明：膜脂分子在水溶液中能自动形成双分子层结构，为了更进一步减少双分子层两端疏水部与水接触的机会，脂质分子在水中排成双分子层后往往易于形成一种自我封闭的结构-脂质体上页结束返回下页（二）（二）膜蛋白膜蛋白膜蛋白的类型：整合蛋白（integral protein），占70-80%镶嵌蛋白 跨膜蛋白 膜周边蛋白（peripheral protein），占20-30%上页结束返回下页膜蛋白与脂双层分子的结合方式膜蛋白

7、与脂双层分子的结合方式质膜胞质上页结束返回下页膜蛋白的功能膜蛋白的功能n 膜内在蛋白的功能：受体（识别，传递信息）载体蛋白（物质运输）酶（催化、供能如ATP酶）通道蛋白 抗原（镶嵌在膜中的糖蛋白或糖脂 如血型抗原）G蛋白（介导信号转导）上页结束返回下页膜脂双分子层构成膜的主体或骨架。膜蛋白插入脂双分子层中或附于脂双层表面。膜蛋白是膜功能的承担者。如图示：人红细胞膜的血型糖蛋白为膜内在蛋白（跨膜蛋白），决定血型。图示 血型糖蛋白的结构上页结束返回下页n膜周边蛋白的功能：运动蛋白（有肌动蛋白、肌球蛋白的性质）参入细胞胞吞作用 参入细胞变形运动 参入细胞质分裂时胞膜的分隘作用 调节镶嵌蛋白的位置 支

8、持蛋白（桥粒蛋白）上页结束返回下页（三）膜糖类（三）膜糖类分布：分布：细胞膜表面（外侧）内膜系统的非质侧种类：种类：半乳糖、甘露糖、岩藻糖、半乳糖胺、葡萄糖、葡萄糖胺、唾液酶，共七种。（自然界中有100多种）存在形式：存在形式：与膜蛋白或膜脂共价结合形成糖蛋白和糖脂，即以糖蛋白和糖脂的形式存在于细胞膜表面形成细胞被细胞被。上页结束返回下页 一个膜蛋白可结合多个糖链；一个膜脂分子只结合一个糖链细胞被（cell coat）或糖萼细胞膜表面的糖蛋白和糖脂的糖链相互交织形成的一层绒毛状的多糖物质。细胞被细胞被上页结束返回下页二、细胞膜的分子结构二、细胞膜的分子结构n关于细胞膜的分子结构，提出的模型很多

9、，但目前比较公认的是液态镶嵌模型，所以在此主要介绍这一模型。动画上页结束返回下页液态镶嵌模型液态镶嵌模型内容内容：把生物膜看成是嵌有球形蛋白质的脂类二维排列的液态体，是一种动态的、不对称性的具有流动性的结构。动画上页结束返回下页主要论点主要论点：1、连续的脂质双分子构成膜的主体（骨架），它具有液晶态液晶态特性，不仅有固体分子排列的有序，且有液体分子的流动性。2、球形蛋白质分子嵌入，贯穿或附着于脂双分子层中。3、糖类附着在膜的外表面，与表层的脂类和蛋白质结合形成糖蛋白和糖脂。故名 液态液态 镶嵌镶嵌模型 此模型是现在公认的膜结构模型动画上页结束返回下页n优点：优点：1、能解释许多膜功能现象，如物

10、质运输、信号识别、能量转换等。2、说明了膜的动态性（流动性）。3、说明了膜功能的不对称性。动画上页结束返回下页n缺点：缺点：、未说明膜蛋白分子对脂类分子流动性的控制作用。实际上特定的膜蛋白酶周围需要有特定的磷脂才 有活性，如钠、钾-ATP酶需要有磷脂酰丝氨酸、钙-ATP酶需要有磷脂酰胆碱和磷脂酰乙醇胺。、未说明膜各部分流动性的不均匀性。所以又提出“晶格镶嵌模型”和“板块模型”作为补充。动画上页结束返回下页“晶格镶嵌模型晶格镶嵌模型”中提出中提出“界面脂（界面脂（boundary lipid）”(晶格晶格)可控制脂类分子的运动。可控制脂类分子的运动。界面脂界面脂界面脂：镶嵌蛋白周围，一个分子厚的

11、不移动的脂质分子。动画上页结束返回下页“板块模型”中提出膜的不同区域可形成大小、刚性不同的脂质区（板块）说明膜流动性的不均匀性。不同板块动画上页结束返回下页三、细胞膜的特性三、细胞膜的特性n流动性n不对称性动画上页结束返回下页不对称性：不对称性：F膜脂分子分布不对称F膜蛋白分子分布不对称F膜糖类分子分布不对称动画上页结束返回下页膜脂的不对称性：膜脂的不对称性：内外两层的脂类分子不同。如红细胞膜：n鞘磷脂和大多数磷脂酰胆碱位于外层n 磷脂酰丝氨酸和磷脂酰乙醇胺位于内层n 糖脂位于细胞膜脂双层的外侧n(糖脂位于内膜系统的非细胞质侧)动画上页结束返回下页膜蛋白的不对称性膜蛋白的不对称性n跨膜蛋白的方

12、向性n酶结合点的不对称性n骨架蛋白结合的不对称性n糖蛋白的不对称性动画上页结束返回下页 细胞膜的流动性细胞膜的流动性 生物膜具有液晶态结构（介于液态与晶态之间的过渡状态），在生理常温下呈液晶态，当温度下降到某一点时，液晶态转变为晶态，温度上升时又转变为液晶态，这一引起相变的温度称为相变温度相变温度。液晶态的膜有流动性。动画上页结束返回下页侧向扩散翻转运动弯曲运动旋转运动图示 膜脂分子的运动形式膜脂分子的运动形式：侧面扩散（lateral）翻转运动（flip-flop）旋转运动（rotation）弯曲运动（flexion）流动性：膜脂分子和膜蛋白分子各种运动的总和动画上页结束返回下页膜蛋白的分子

13、运动膜蛋白的分子运动n侧向扩散侧向扩散和旋转扩散旋转扩散两种运动方式。n检测：光脱色恢复技术和细胞融合技术光脱色恢复技术和细胞融合技术。n4 4、膜流动性的生理意义、膜流动性的生理意义n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。动画上页结束返回下页证明膜蛋白是不断运动的。动画上页结束返回下页n膜流动性的影响因素：膜流动性的影响因素：膜脂脂肪酸链的长短与不饱和度 胆固醇含量 膜脂组分（卵/鞘上升，流动性上升）嵌入蛋白质量上页结束返回下页思考题：思考题：、生物膜主要由哪些分子组成？它们在膜结构中各起什么作用？、膜蛋白有哪些类型？各有何功能？、

14、什么是细胞膜的液态镶嵌模型？请您给予评价。、举例说明膜的不对称性和流动性。5、为什么说细胞表面是一个复合的结构体系和多功能体系？6、细胞连接有几种方式，各有何特点？返回上页下页返回结束细胞表面细胞表面n 细胞被细胞被n 胞质溶胶层胞质溶胶层上页结束返回下页细胞表面细胞表面细胞表面（细胞表面（cell surfacecell surface）：）：由细胞膜、细胞被、胞质溶胶，各种细胞连结结构和细胞膜的特化结构组成的复合的结构和功能体系称为细胞表面。上页结束返回下页细胞被细胞膜胞质溶胶细胞表面细胞表面的结构细胞表面的结构上页结束返回下页细胞表面的复合结构包括：细胞表面的复合结构包括：n细胞膜n细胞

15、被n膜下胞质溶胶n细胞连接n表面特化结构（鞭毛、内部）广义的概念狭义的概念上页结束返回下页一、细胞被一、细胞被 细胞被细胞被：细胞膜表面存在的一层绒毛状多糖物质，厚约200nm，由细胞膜表面的糖蛋白，糖脂、蛋白聚糖的糖链向外伸展交织而成。上页结束返回下页上页结束返回下页细胞被的特点：细胞被的特点：n由糖链交织形成：糖基有9种（半乳糖、甘露糖、岩藻糖、半乳糖胺、葡萄糖、葡萄糖胺、唾液酶、阿拉伯糖、木糖）。分支或不分支，小于或等于15个糖基（每条糖链为低聚糖链）；n糖链末端为唾液酸：使糖链相互排列交织成网络，支持和保护细胞，糖链中亲水基团吸引水分子和阳离子，维持PH值，稳定内环境；n糖链种类多样：

16、贮存信息，似“天线”，为细胞表面功能的分子基础。上页结束返回下页二、胞质溶胶层二、胞质溶胶层n胞质溶胶层：细胞膜下0.1-0.2 nm的溶胶层，含高浓度的蛋白质、微管、微丝，无核糖体、线粒体，这层物质称胞质溶胶层。功能：维持细胞的极性、形态、运动 参入胞吞、胞吐作用 参入跨膜调控上页结束返回下页n细胞识别n细胞粘附n细胞运动迁移n免疫应答n细胞物质运输 n细胞信息传导 n细胞分裂、分化n支持、保护细胞细胞表面的功能细胞表面的功能细胞被的功能细胞膜的功能 膜下胞质溶胶层的功能 上页结束返回下页（一）细胞表面与细胞识别（一）细胞表面与细胞识别（cell recognitioncell recognition）细胞识别细胞识别：细胞与细胞之间或细胞与分子之间的认识和鉴别。细胞与细胞之间的识别细胞与细胞之间的识别;细胞与分子之间的识别细胞与分子之间的识别;与大分子如LDL识别，介导内吞;与ECM中分子识别，介导粘附;与细胞膜上分子识别，介导粘附 与激素、神经递质分子识别，介导信号传导上页结束返回下页（二）细胞表面与细胞粘附（二）细胞表面与细胞粘附n细胞粘附细胞粘附：细胞间相互接触和结合的现象。