细胞膜及其表面1.pptx
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1、使细胞具有相对独立和稳定的使细胞具有相对独立和稳定的内环境内环境是细胞内外是细胞内外物质、信息、能量物质、信息、能量交换的交换的“门户门户”细胞膜cell membranecell membrane概念:概念:概念:概念:是包围在细胞质外周的一层界膜,又称是包围在细胞质外周的一层界膜,又称质质 膜膜(plasma membrane)plasma membrane)功能:功能:功能:功能:生物膜 biological membranebiological membrane在细胞中在细胞中,除了质膜外除了质膜外,细胞内还有丰富的膜性结构。由于这细胞内还有丰富的膜性结构。由于这些膜与质膜在些膜与质膜
2、在化学组成化学组成、分子结构分子结构和和功能运作功能运作上具有很多共上具有很多共性,把性,把质膜质膜和细胞内和细胞内各种膜相结构的膜各种膜相结构的膜统称为统称为生物膜生物膜。第1页/共29页一、膜的化学组成一、膜的化学组成一、膜的化学组成一、膜的化学组成生生生生物物物物膜膜膜膜脂类、蛋白质、糖类脂类、蛋白质、糖类脂类、蛋白质、糖类脂类、蛋白质、糖类 水、无机盐、金属离子水、无机盐、金属离子水、无机盐、金属离子水、无机盐、金属离子主要成分主要成分主要成分主要成分少量成分少量成分少量成分少量成分蛋白质蛋白质/脂类脂类:在不同种类生物膜中有所不同。在不同种类生物膜中有所不同。一般地说:一般地说:功能
3、多而复杂的膜,蛋白质功能多而复杂的膜,蛋白质/脂类脂类 大;大;功能少而简单的膜,蛋白质功能少而简单的膜,蛋白质/脂类脂类 小。小。第一节第一节 细胞膜的分子结构和特性细胞膜的分子结构和特性第2页/共29页第一节第一节 细胞膜的分子结构和特性细胞膜的分子结构和特性一、膜的化学组成一、膜的化学组成一、膜的化学组成一、膜的化学组成(一一)膜脂膜脂生物膜上的脂类统称膜脂生物膜上的脂类统称膜脂。膜 脂磷磷 脂脂(phospholipid)phospholipid)糖糖 脂脂 (glycolipid)glycolipid)胆固醇胆固醇 (cholesterol)cholesterol)第3页/共29页一
4、、膜的化学组成一、膜的化学组成一、膜的化学组成一、膜的化学组成(一一)膜脂膜脂1 1、磷脂、磷脂鞘磷脂鞘磷脂磷脂酰胆碱(磷脂酰胆碱(卵磷脂卵磷脂)磷脂酰乙醇胺(磷脂酰乙醇胺(脑磷脂脑磷脂)磷脂酰丝氨酸磷脂酰丝氨酸类类类类型型型型磷酸甘油酯磷酸甘油酯磷脂酸(磷脂酸(前体前体)第4页/共29页一、膜的化学组成一、膜的化学组成一、膜的化学组成一、膜的化学组成(一一)膜脂膜脂1 1、磷脂、磷脂结结 构构 极极性性头头部部(亲亲水水性性)非非极极性性尾尾部部(疏疏水水性性)鞘鞘胺胺醇醇第5页/共29页一、膜的化学组成一、膜的化学组成一、膜的化学组成一、膜的化学组成(一一)膜脂膜脂2 2、胆固醇、胆固醇极
5、极性性头头部部固固 醇醇 环环 结结 构构非非极极性性尾尾部部第6页/共29页一、膜的化学组成一、膜的化学组成一、膜的化学组成一、膜的化学组成(一一)膜脂膜脂3 3、糖脂、糖脂糖脂与鞘磷脂相似,只是糖脂与鞘磷脂相似,只是头部头部不同。不同。常见糖脂:常见糖脂:脑苷脂脑苷脂;神经节苷脂神经节苷脂半乳糖苷脂半乳糖苷脂糖脂分子糖脂分子鞘鞘胺胺醇醇第7页/共29页一、膜的化学组成一、膜的化学组成一、膜的化学组成一、膜的化学组成(一一)膜脂膜脂膜脂分子的共同特点:膜脂分子的共同特点:都有都有亲水性亲水性和和疏水性疏水性两端,称两端,称兼性分子兼性分子或或双亲性分子双亲性分子(amphipathic mo
6、leculeamphipathic molecule)脂分子团脂分子团脂双分子层脂双分子层双亲性分子在水溶液中可形成两种排列方式双亲性分子在水溶液中可形成两种排列方式:水水水水脂质体脂质体第8页/共29页一、膜的化学组成一、膜的化学组成一、膜的化学组成一、膜的化学组成(二二)膜蛋白膜蛋白是膜功能的主要体现者。是膜功能的主要体现者。根据膜蛋白根据膜蛋白与膜脂的结合方式与膜脂的结合方式以及在膜中的以及在膜中的位置的不同位置的不同,分为:,分为:膜内在蛋白膜内在蛋白膜周边蛋白膜周边蛋白第9页/共29页一、膜的化学组成一、膜的化学组成一、膜的化学组成一、膜的化学组成(二二)膜蛋白膜蛋白1 1、膜内在蛋
7、白、膜内在蛋白(integral protein)integral protein)贯穿脂双层,两端露出膜内外贯穿脂双层,两端露出膜内外跨膜蛋白跨膜蛋白非胞质面非胞质面脂脂双双分分子子层层胞质面胞质面1单次穿膜:单次穿膜:单条单条a-a-螺旋贯穿脂质双层螺旋贯穿脂质双层2多次穿膜:多次穿膜:数条数条a-a-螺旋折返穿越脂质双层螺旋折返穿越脂质双层内在膜蛋白具有内在膜蛋白具有双亲性双亲性,其亲水区域暴露在膜的内外表面与水相吸,其亲水区域暴露在膜的内外表面与水相吸,它们的疏水区域嵌入膜内,与脂类分子疏水尾部通过它们的疏水区域嵌入膜内,与脂类分子疏水尾部通过疏水键疏水键结合,结合,不易分离提纯。不易
8、分离提纯。第10页/共29页附在膜的内外表面,非共价地结合在跨膜蛋白上。附在膜的内外表面,非共价地结合在跨膜蛋白上。2 2、膜周边蛋白、膜周边蛋白 (peripheral protein)peripheral protein)一、膜的化学组成一、膜的化学组成一、膜的化学组成一、膜的化学组成(二二)膜蛋白膜蛋白非胞质面非胞质面脂脂双双分分子子层层胞质面胞质面5膜周边蛋白都是水溶性蛋白质,多分布在膜的内表面,靠膜周边蛋白都是水溶性蛋白质,多分布在膜的内表面,靠离子键离子键或其它较或其它较弱的键与膜表面的弱的键与膜表面的蛋白质分子蛋白质分子或或脂分子脂分子的的极性头部极性头部结合,因此只要改变溶结合
9、,因此只要改变溶液的液的离子强度离子强度甚至甚至提高温度提高温度就可以从膜上分离下来。就可以从膜上分离下来。第11页/共29页一、膜的化学组成一、膜的化学组成一、膜的化学组成一、膜的化学组成(三三)膜糖膜糖单糖或多聚糖单糖或多聚糖+膜膜 脂脂 共价键共价键糖糖 脂脂 (glycolipid)glycolipid)单糖或多聚糖单糖或多聚糖+膜蛋白膜蛋白糖蛋白糖蛋白(glycoprotein)glycoprotein)共价键共价键功能:功能:细胞外表的糖链与该细胞分泌出来的糖蛋白等粘附在一起,形细胞外表的糖链与该细胞分泌出来的糖蛋白等粘附在一起,形 成一层外被,称成一层外被,称细胞外被或糖萼细胞外
10、被或糖萼,具有重要生理作用,几乎涉及所有,具有重要生理作用,几乎涉及所有 细胞与环境相互作用的生物学现象。细胞与环境相互作用的生物学现象。细胞内细胞内脂脂双双层层膜膜蛋蛋白白细细胞胞外外被被膜膜蛋蛋白白第12页/共29页二、膜的分子结构二、膜的分子结构 生物膜结构描述的历史回顾生物膜结构描述的历史回顾:19251925年年,Gorter Gorter 和和Grendell Grendell 用丙酮抽提红细胞膜中用丙酮抽提红细胞膜中的脂类并在水和空气界面上铺展成单分子层的脂类并在水和空气界面上铺展成单分子层,测量其测量其所占面积相当于所用红细胞膜总面积的两倍所占面积相当于所用红细胞膜总面积的两倍
11、,因而首因而首次提出次提出细胞膜是由连续的脂双分子层组成的细胞膜是由连续的脂双分子层组成的。迄今为止,关于膜的几十种结构模型都是建立在迄今为止,关于膜的几十种结构模型都是建立在“脂双分子层脂双分子层”这一基础之上的。这一基础之上的。第13页/共29页二、膜的分子结构二、膜的分子结构(一)片层结构模型(一)片层结构模型(lamella structure modellamella structure model)19351935年年 Danielli Danielli 和和 Davson Davson 提出提出蛋蛋白白质质 脂脂双双分分子子层层“蛋白质蛋白质-磷脂磷脂-蛋白质蛋白质”三夹板结构三
12、夹板结构(二)单位膜模型(二)单位膜模型 (unit membrane modelunit membrane model)1959 1959年年 Robertson Robertson 提出提出评价:评价:提出膜形态共性,解释了某些属性提出膜形态共性,解释了某些属性不足之处:不足之处:无法解释膜的动态结构变化,无法解释膜的动态结构变化,显示不出各种膜之间的结构功能差异显示不出各种膜之间的结构功能差异第14页/共29页二、膜的分子结构二、膜的分子结构(三)液态镶嵌模型(三)液态镶嵌模型(fluid mosaic modelfluid mosaic model)19721972年,年,Singer
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