细胞生物学第015章细胞质膜与细胞表面ppt课件.ppt

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1、第四章细胞质膜细胞质膜与细胞表面特化结构细胞外基质细胞连接第十五章细胞社会的联系第一节细胞质膜与细胞表面特化结构细胞质膜(plasmamembrane),又称细胞膜(cellmembrane)。细胞内膜(intracellularmembrane);生物膜(biomembrane)细胞质膜的结构模型膜脂——生物膜的基本组成成分膜蛋白确定膜蛋白方向的实验程序光脱色恢复技术分子生物学技术在膜蛋白研究上的应用生物膜结构特征细胞质膜的功能膜骨架与细胞表面的特化结构一、胞质膜的结

2、构模型研究简史结构模型生物膜结构结构模型E.Gorter和F．Grendel（1925）:“蛋白质-脂类-蛋白质”三明治结构模型J.D.Robertson（1959年）：单位膜模型(unitmembranemodel)S.J.Singer和G.Nicolson（1972）：生物膜的流动镶嵌模型(fluidmosaicmodel)K.Simonetal(1997):脂筏模型（lipidraftmodel）FunctionalraftsinCellmembranes.Nature387

3、:569-572脂筏模型：其中：液态有序相中的脂（红色），液晶相中的脂（蓝色），胆固醇（桔红色）。胆固醇主要分布在液态有序相中，外层的脂筏主要富含鞘磷脂和鞘糖脂，对应的内层的脂筏包含有脂肪酸链更偏向于饱和的甘油脂。GPI-锚固蛋白耦联于质膜外层的脂筏，Src-kinase耦联于质膜内层的脂筏。生物膜结构磷脂双分子层是组成生物膜的基本结构成分,尚未发现膜结构中起组织作用的蛋白；蛋白分子以不同方式镶嵌在脂双层分子中或结合在其表面,膜蛋白是赋予生物膜功能的主要决定者；生物膜是磷脂双分子层嵌有蛋白

4、质的二维流体。“Centraldogma”ofmembranebiology二、膜脂——生物膜的基本组成成分成分：膜脂主要包括磷脂、糖脂和胆固醇三种类型。膜脂的４种热运动方式脂质体（liposome）膜脂成分磷脂：膜脂的基本成分（50％以上）分为二类:甘油磷脂和鞘磷脂主要特征：①具有一个极性头和两个非极性的尾(脂肪酸链)（心磷脂除外）；②脂肪酸碳链碳原子为偶数,多数碳链由16,18或20个组成；③饱和脂肪酸(如软脂酸)及不饱和脂肪酸(如油酸)；糖脂：糖脂普遍存在于原核和真核细胞的

5、质膜上（5％以下）,神经细胞糖脂含量较高；胆固醇：胆固醇存在于真核细胞膜上（30%以下），细菌质膜不含有胆固醇，但某些细菌的膜脂中含有甘油脂等中性脂类。运动方式沿膜平面的侧向运动（基本运动方式）,其扩散速率为10-8cm2/s；脂分子围绕轴心的自旋运动；脂分子尾部的摆动；双层脂分子之间的翻转运动，发生频率还不到脂分子侧向交换频率的10－10。但在内质网膜上,新合成的磷脂分子翻转运动发生频率很高。脂质体（liposome）脂质体是根据磷脂分子可在水相中形成稳定的脂双层膜的趋势而制备的人

6、工膜。脂质体的类型脂质体的应用脂质体的类型(a)水溶液中的磷脂分子团；(b)球形脂质体；(c)平面脂质体膜；(d）用于疾病治疗的脂质体的示意图脂质体的应用研究膜脂与膜蛋白及其生物学性质；脂质体中裹入DNA可用于基因转移；在临床治疗中,脂质体作为药物或酶等载体三、膜蛋白基本类型内在膜蛋白与膜脂结合的方式外在膜蛋白与膜脂结合的方式去垢剂(detergent)外在(外周)膜蛋白(extrinsic/peripheralmembraneproteins)；水溶性蛋白,靠离子键或其它

7、弱键与膜表面的蛋白质分子或脂分子极性头部非共价结合，易分离。内在（整合）膜蛋白(intrinsic/integralmembraneproteins)。水不溶性蛋白，形成跨膜螺旋，与膜结合紧密，需用去垢剂使膜崩解后才可分离。脂质锚定蛋白（lipid-anchoredproteins)通过磷脂或脂肪酸锚定，共价结合。基本类型膜蛋白的跨膜结构域与脂双层分子的疏水核心的相互作用；跨膜结构域两端携带正电荷的氨基酸残基与磷脂分子带负电的极性头形成离子键，或带负电的氨基酸残基通过Ca2+、Mg

8、2+等阳离子与带负电的磷脂极性头相互作用。某些膜蛋白在细胞质基质一侧的半胱氨酸残基上共价结合脂肪酸分子,插入脂双层之间,进一步加强膜蛋白与脂双层的结合力,还有少数蛋白与糖脂共价结合。去垢剂是一端亲水、另一端疏水的两性小分子,是分离与研究膜蛋白的常用试剂。离子型去垢剂(SDS)和非离子型去垢剂（TritonX-100）SDS:CH3-(CH2)11-OSO3-Na+CH3CH3CH3–C–CH2–C–(O-CH2-CH2)10-OHCH3CH3去垢剂四、确定膜蛋白方向的实验程序胰酶消化法同