12 第四章 质膜及其表面3.3.ppt

第1页：第四章 细胞膜及其表面结构

第四章细胞膜及其表面结构PLASMA MEMBRANE AND ITS SURFACE STRUCTURES

第2页：本章内容提要

本章内容提要第一节质膜的化学组成一、膜脂二、膜蛋白三、膜糖类第二节质膜的结构一、质膜结构的研究历史二、质膜的流动镶嵌模型三、细胞膜的功能第三节细胞表面的分化一、细胞外被二、膜骨架三、质膜的特化结构

第3页：质膜与生物膜的概念

几个基本概念

质膜（plasma membrane）

包在细胞外面，所以又称细胞膜，指包围在细胞表面的一层极薄的膜。

内膜

围绕各种细胞器的膜，称为细胞内膜。

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，故总称为生物膜，是细胞进行生命活动的重要物质基础。

第4页：细胞外被与膜骨架

质膜表面寡糖链形成细胞外被（cellcoat）或糖萼（glycocalyx）。质膜下的表层溶胶中具有细胞骨架成分组成的网络结构，除对质膜有支持作用外，还与维持质膜的功能有关，所以这部分细胞骨架又称为膜骨架。细胞外被、质膜和表层胞质溶胶构成细胞表面。

第5页：第一节 质膜的化学组成

第一节质膜的化学组成质膜主要由膜脂和膜蛋白组成，另外还有少量糖，主要以糖脂和糖蛋白的形式存在。膜脂是膜的基本成分，膜蛋白是膜功能的主要体现者。动物细胞膜通常含有等量的脂类和蛋白质。

第6页：一、膜脂

一、膜脂膜脂主要包括磷脂、糖脂和胆固醇三种类型。（一）、磷脂是构成膜脂的基本成分，约占整个膜脂的50％以上。磷脂分子的主要特征是：1.具有一个极性头和两个非极性的尾（脂肪酸链），线粒体内膜上的心磷脂具有4个非极性局部。兼性分子（双亲媒性分子）2.脂肪酸碳链为偶数，多数碳链由16，18或20个碳原子组成。3.常含有不饱和脂肪酸（如油酸）。

第7页：磷脂分子

Phospholipids 磷脂

第8页：磷脂酰乙醇胺的分子结构

磷脂酰乙醇胺的分子结构

第9页：甘油磷脂的主要类型

1、甘油磷脂以甘油为骨架的磷脂类，在骨架上结合两个脂肪酸链和一个磷酸基团，胆碱、乙醇胺、丝氨酸或肌醇等分子籍磷酸基团连接到脂分子上。主要类型有：磷脂酰胆碱phosphatidylcholine，PC，旧称卵磷脂磷脂酰丝氨酸phosphatidylserine，PS磷脂酰乙醇胺phosphatidylethanolamine，PE，旧称脑磷脂磷脂酰肌醇phosphatidylinositol，PI双磷脂酰甘油Diphosphatidylglycerol,DPG，旧称心磷脂

第10页：某些膜脂的功能

下表列出某些膜脂的存在部位与功能（源文本表格文字粘连，已按列拆分还原）。

源文本该表各列文字连续粘连且有个别单元格缺失，已按「脂—存在的膜—功能」顺序拆分还原，缺失项已标注待补。

第11页：质膜中的磷脂

Phospholipids in plasmamembranes磷脂酰乙醇胺磷脂酰丝氨酸磷脂酰胆碱磷脂酰肌醇

第12页：双磷脂酰甘油

Diphosphatidylglycerol

第13页：糖脂

（二）、糖脂

• 是含糖而不含磷酸的脂类，含量约占脂总量的5％以下，在神经细胞膜上糖脂含量较高，约占5-10％。
• 糖脂也是两性分子，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，在髓鞘的多层膜中含量丰富；变化最多、最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。神经节苷脂是神经元质膜中具有特征性的成分。

第14页：葡糖脑苷脂

Glycolipids糖脂葡糖脑苷脂

第15页：半乳糖脑苷脂与GM1神经节苷脂

Glycolipids半乳糖脑苷脂GM1神经节苷脂唾液酸

第16页：胆固醇

• （三）、胆固醇主要存在真核细胞膜上，含量一般不超过膜脂的1/3，植物细胞膜中含量较少，其功能是提高双脂层的力学稳定性，调节双脂层流动性，降低水溶性物质的通透性。
• 在缺少胆固醇培养基中，不能合成胆固醇的突变细胞株很快发生自溶。

第17页：胆固醇的结构

胆固醇的结构

第18页：胆固醇在脂双层中的位置

胆固醇在脂双层中的位置

第19页：脂质体

（四）、脂质体（liposome）是一种人工膜。在水中，搅动后磷脂形成双层脂分子的球形脂质体，直径25~1000nm不等。人工脂质体可用于：1.转基因2.制备的药物3.研究生物膜的特性

第20页：脂在水中的行为

脂在水中的行为

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第23页：二、膜蛋白

• 二、膜蛋白是膜功能的主要体现者。据估计核基因组编码的蛋白质中30%左右的为膜蛋白。根据膜蛋白与脂分子的结合方式，可分为：
• 整合蛋白（integral protein）
• 外周蛋白（peripheral protein）
• 脂锚定蛋白（lipid-anchored protein）。

第24页：整合蛋白

（一）整合蛋白：整合蛋白为跨膜蛋白（tansmembrane proteins），是两性分子。与膜的结合非常紧密，只有用去垢剂才能从膜上洗涤下来，如离子型去垢剂SDS，非离子型去垢剂Triton-X100。S十二烷基磺酸钠DSTriton-X100Triton-x100

第25页：整合蛋白的跨膜结构域

整合蛋白的跨膜结构域可以是1至多个疏水的α螺旋，形成亲水通道的整合蛋白跨膜区域有两种组成形式，一是由多个两性α螺旋组成亲水通道；二是由两性β折叠组成亲水通道。

第26页：整合蛋白模式图

整合蛋白

第27页：外周蛋白

（二）外周蛋白：外周蛋白靠离子键或其它较弱的键与膜表面的蛋白质分子或脂分子的亲水部分结合，因此只要改变溶液的离子强度甚至提高温度就可以从膜上分离下来，有时很难区分整合蛋白和外周蛋白，主要是因为一个蛋白质可以由多个亚基构成，有的亚基为跨膜蛋白，有的则结合在膜的外部。

第28页：外周蛋白模式图

外周蛋白

第29页：脂锚定蛋白

（三）脂锚定蛋白脂锚定蛋白（lipid-anchored protein）可以分为两类：糖磷脂酰肌醇(glycophosphatidylinositol，GPI)连接的蛋白，GPI位于细胞膜的外小叶，用磷脂酶C（能识别含肌醇的磷脂）处理细胞，能释放出结合的蛋白。许多细胞表面的受体、酶、细胞粘附分子和引起羊瘙痒病的PrPC都是这类蛋白。（PrPC PrPsC )另一类脂锚定蛋白与插入质膜内小叶的长碳氢链结合。

第30页：脂锚定蛋白模式图

脂锚定蛋白

第31页：膜蛋白的类型标注

①,②integral protein；③,④peripheral protein；⑤,⑥lipid-anchored protein1、膜蛋白的分离2、膜蛋白在膜中位置的测定3、膜蛋白功能的测定

第32页：膜蛋白的功能

（四）膜蛋白的功能

第33页：某些膜蛋白及其功能

下表按功能列出几类膜蛋白及其作用方式（源文本表格文字粘连，已按列拆分还原）。

源文本该表各列文字连续粘连，已按「功能—蛋白示例—作用方式」顺序拆分还原。

第34页：去垢剂的作用机理

膜蛋白的分离－－去垢剂的作用机理去垢剂是一端亲水一端疏水的双亲媒性分子，它们具有极性端和非极性的碳氢链。当它们与膜蛋白作用时，可以用非极性端同蛋白质的疏水区作用，取代膜脂，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、沉淀膜蛋白的研究方法

第35页：去垢剂在膜蛋白分离中的作用

去垢剂在膜蛋白分离中的作用

第36页：三、膜糖类

三膜糖类1、种类自然界存在的单糖及其衍生物有200多种，但存在于膜的糖类只有其中的9种，而在动物细胞膜上的主要是7种

第37页：膜糖的存在方式

2、膜糖的存在方式：糖脂、糖蛋白糖同氨基酸的连接方式：O-连接、N－连接（O-连接蛋白糖基化、N－连接蛋白糖基化）

第38页：膜糖的功能

3、膜糖的功能：膜糖在细胞的生命活动中具有重要作用，它们可以提高膜的稳定性，增强膜蛋白对细胞外基质中蛋白酶的抗性，帮助膜蛋白进行正确的折叠和维持正确的三维构型。同时膜糖也参与细胞的信号识别、细胞的粘着。如同某些糖脂一样，膜蛋白中的糖基是细菌和病毒感染时的识别和结合位点。另外，糖蛋白中的糖基还帮助新合成蛋白质进行正确的运输和定位。

第39页：ABO血型抗原

ABO血型决定子(determinant)，即ABO血型抗原，它是一种糖脂，其寡糖部分具有决定抗原特异性的作用血型抗原