细胞生物学第3章细胞质膜与跨膜运输

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1、CHAPTER3细胞膜与跨膜运输内容提要3.1红细胞膜结构3.2膜的化学组成3.3质膜的分子模型3.4跨膜运输细胞质膜(PlasmaMembrane)内膜(Internalmembrane)细胞的膜结构生物膜(Biomembrane)细胞的生物膜体系细胞膜的功能红细胞血影红细胞膜骨架3.1红细胞膜结构7红细胞形态和功能红细胞血影S铺展后≈2*S红细胞脂双层结构亲脂性脂的存在红细胞膜结构的研究3.1.2红细胞膜骨架质膜内侧的一特殊结构,由膜蛋白和纤维蛋白构成的网架红细胞膜蛋白的蛋白组成:血影蛋白、血型糖蛋白、带

2、3蛋白、锚定蛋白、带4.1蛋白等红细胞膜蛋白的组成血影蛋白：两个亚基构成的异二聚体；纤维蛋白血型糖蛋白A：跨膜蛋白；防止红细胞聚集沉淀带3蛋白：跨膜蛋白；阴离子转运肌动蛋白：细胞骨架的主要成分；也参与膜骨架形成11可大致分为三步：1.血影蛋白、带4.1蛋白和肌动蛋白形成基本网络2.带4.1蛋白与血型糖蛋白作用3.锚定蛋白连接血影蛋白和带3蛋白红细胞膜骨架的形成3.2膜的化学组成膜脂膜蛋白膜糖各成分比例依膜类型、细胞种类及生物类型不同而不同：线粒体内膜、髓鞘。膜脂●磷酯Phosphoglycerides●鞘脂Sphin

3、golipids●胆固醇Cholesterol磷脂：磷脂酰乙醇胺（脑磷脂）、磷脂酰胆碱（卵磷脂）、磷脂酰丝氨酸（心磷脂）、磷脂酰肌醇Sphingolipids(鞘脂)鞘氨醇神经酰胺鞘磷脂脑苷脂神经节苷脂TypicalCholesterol膜脂的基本性质：两性物质能够自我装配成双层结构(bilayer)、封闭成微团(miceller)或脂质体(liposome)。脂双层具连续不破裂性分裂和融合功能：构成膜的基本骨架为蛋白活性提供微环境其他功能膜脂的特性和功能SelfAssembleofLipidBilayerorLip

4、osome存在位置：质膜（外）内膜（内）膜糖的种类——动物细胞膜上的主要是7种：D-葡萄糖、D-半乳糖、D-甘露糖、L-岩藻糖、N-乙酰半乳糖胺、N-乙酰基葡萄糖、唾液酸（负电荷）膜糖七种主要的膜糖22膜糖的存在方式◆糖蛋白（内质网和高尔基体加工）●N-连接：Asp的-NH4相连，约4个糖基●O-连接：Ser或Thr的-OH相连，多于10糖基2223ABO血型抗原是一种糖蛋白或糖脂,其寡糖部分具有决定抗原特异性的作用。糖脂ABO血液及输血24BA膜蛋白的分类◆整合蛋白(IntegralProteins)◆外

5、周蛋白(peripheralproteins)◆脂锚定蛋白(Lipid-anchoredproteins)膜蛋白三类膜蛋白膜蛋白的功能3.3质膜的结构模型◆片层结构模型蛋白质-脂-蛋白质的三层结构◆单位膜模型电镜，暗-明-暗■单位膜有一些不足∶●静止的,无法适应细胞生命活动的变化；●其二，不同的膜其厚度不都是7.5nm一般在5-10nm之间；●其三，如果蛋白质是伸展的,则不能解释酶的活性同构型的关系；●该模型也不能解释为什么有的膜蛋白很容易被分离，有些则很难。◆3.3.1Singer和Nicolson提出流动镶嵌模

6、型(Fluidmosaicmodel)■蛋白质的存在状态：以各种镶嵌形式与脂双层相结合；■膜具有流动性；■膜蛋白和膜脂分布不对称。3.3.2膜的不对称性外叶内叶膜脂鞘磷脂、磷脂酰胆碱磷脂酰乙醇胺、丝氨酸膜蛋白多数酶和受体：磷酸酯酶、生长因子受体血影蛋白、AMP环化酶膜糖糖脂和糖蛋白都在外叶膜糖与膜脂的分布不对称性不对称性的生物学功能◆细胞间的识别、运动、物质运输、信号传递等都具有方向性,靠分布不对称的膜蛋白、膜脂和膜糖来提供。糖脂-受体磷脂酰丝氨酸的正电荷-与蛋白结合磷脂酰胆碱-吞噬或凝固信号磷脂酰肌醇-信号传递3

7、.3.3膜的流动性◆相变温度(transitiontemperature)晶态和液晶态相互转变的临界温度.◆相变(phasetransition)在不同温度下发生的膜脂状态的改变称为相变不同的膜脂的相变温度不同不同状态的磷脂分子各自汇集，形成相的分离，进而形成流动性不一的微区。膜脂的运动方式◆侧向扩散◆旋转(rotation)◆屈曲(flexion)◆翻转(flip-flop)膜蛋白的流动性◆运动性较差；◆随机(Brownian)运动；◆定向移动◆局部移动膜流动性的意义◆酶活性◆物质运输◆信号转导◆细胞周期在M

8、期,膜的流动性最大,而在G1期和S期,膜流动性最低；◆能量转换◆发育和衰老37人鼠细胞融合实验38成帽反应39Fluorescencerecoveryafterphotobleaching(FRAP)影响膜流动性的因素◆脂肪酸链的影响不饱和程度和链的长短。◆胆固醇的影响◆卵磷脂/鞘磷脂比值的影响■哺乳动物膜中,卵磷脂(phosphatidyc