第4讲细胞表面与细胞质膜4课时.pptVIP

第四讲 细胞表面与细胞质膜 一、红细胞与细胞质膜研究 二、质膜的化学组成 三、质膜的分子结构 四、细胞质膜的结构特点 五、物质的跨膜运输 一、红细胞与细胞质膜研究 人类对细胞质膜的认识和研究，多来自于对红细胞质膜的研究。 红细胞结构非常简单，成熟的哺乳动物的红细胞中没有细胞核、线粒体等膜相细胞器，细胞膜是它唯一的膜结构，分离后不存在其它膜的污染问题。因此，红细胞是研究质膜的最好材料。 红细胞膜骨架 二、质膜的化学组成 细胞膜又称为质膜，包围在细胞的表面，主要由膜脂和膜蛋白组成。质膜的基本作用是维护细胞内微环境的相对稳定，并参与同外界环境进行物质交换、能量和信息传递。另外，在细胞的生存、生长、分裂、分化中起重要的作用。生物膜指细胞内膜和质膜的总称。 细胞膜的化学组成主要是脂类和蛋白质。 质膜的化学组成 1.膜脂：生物膜上的脂类，约占膜的50%。 磷脂：约占膜脂的50%以上 胆固醇：存在于真核细胞膜中。动物细胞膜胆固醇含量高，植物细胞膜中较低，原核细胞膜中没有胆固醇。酵母细胞膜中是麦角固醇。 糖脂：普遍存在于原核和真核细胞膜上，含量约占膜脂的5%以下。 膜脂除了作为膜的结构成分外，还是一些脂 溶性蛋白的溶剂，为某些膜蛋白（酶）维持构象、 表现活性提供环境。 质膜的化学组成 2.膜蛋白：是生物膜特定功能的体现者，约占膜的40~50%，有50余种。根据膜蛋白与膜脂的结合方式不同分为： 外周蛋白：分布在脂双层分子的内外两侧，通过静电作用及离子键、氢键与膜脂分子的极性头部结构，或通过内在蛋白相互作用，间接与膜结合，占膜蛋白总量的20%~30%。。 内在蛋白：部分或全部镶嵌在细胞膜中或内外两侧。以非极性氨基酸与脂双层分子层的非极性疏水区相互作用而结合在膜上，占膜蛋白总量的70%~80%。 脂锚定蛋白：通过共价键的方式同脂分子结合，位于脂双层的外侧。同脂的结合方式有两种，一种是蛋白质直接结合于脂双层分子，另一种方式是蛋白并不直接同脂结合，而是通过一个糖分子间接同脂结合。 质膜的化学组成 3.膜糖 所有真核细胞的表面都有糖类，总量约占膜重量的1%~10%。 膜糖主要以糖脂和糖蛋白的形式存在。通常以寡多糖链共价结合于膜脂分子上，形成糖脂，以寡多糖链同膜蛋白共价结合，形成糖蛋白。 三、质膜的分子结构 在这些研究的基础上，提出了单位膜和流动镶嵌模型： 1.单位膜模型 (1859年,Robertson) 2.流动镶嵌模型 (1972,Singer Nicolson) 1、单位膜模型 1959年，J. D.Robertson用电镜观察细胞膜，发现细胞膜呈三层式结构。内外两侧为电子密度高的暗线，中间为电子密度低的明线，即所谓“两暗一明”，进而提出单位膜模型。 2、流动镶嵌模型 1972 S. J. Singer G. Nicolson 在”单位膜”模型的基础上提出“流动镶嵌模型” ： 把生物膜看成是嵌有球形蛋白质脂类二维排列的液态体，膜中脂双层构成膜的连续主体，它既具有固体分子排列的有序性，又具有液体的流动性，呈液晶态。膜中球形蛋白质分子以各种形式与脂双分子层相结合。 四、细胞质膜的结构特点 1.质膜的不对称性 细胞质膜结构的不对称性是指构成细胞质膜的结构成分分布的不对称。 膜脂的不对称：表现在膜两侧分布的各类脂的含量比例不同，各种细胞的膜脂不对称性差异很大。由于膜脂在两侧分布的差别，造成不同膜区的功能各异。 膜蛋白的不对称：膜蛋白的分布是绝对不对称的。每种膜蛋白在膜内都有特定的排布方式，一般来说，细胞质面的蛋白比外表面多。 糖脂的不对称：如糖脂和糖蛋白的糖基只分布于膜的外表面。 四、细胞质膜的结构特点 2.膜的流动性 膜的流动性是指膜内部的脂和蛋白质分子的运动性。 1)膜蛋白的运动方式主要是侧向扩散和旋转扩散，没有翻转活动。 2)脂的运动主要有四种形式： 侧向扩散：如，同一单层内的脂分子经常互换位置，速度相当快。 旋转运动：每个脂分子都围绕其长轴做快速旋转。 摆动：膜脂围绕着与膜平面向垂直的轴进行作业摆动。 翻转：脂分子从脂双层的一层翻转至另一层的运动。这种运动是很少发生的。 流动性 五、 物质的跨膜运输 1.物质的被动跨膜运输 1.1自由扩散 (Free diffusion) 1.2帮助扩散 非脂溶性物质或亲水性物质，如氨基酸、糖和金属离子等借助细胞膜上的膜蛋白的帮助顺着浓度梯度或电化学浓度梯度，不消耗ATP进入膜内的一种运输方式，膜蛋白所起的作用主要是加快速度。 运输蛋白（Transport proteins）