第三章细胞膜.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第三章 细 胞 膜,细胞膜,（,cell membrane）,包围在细胞外周的一层薄膜，又称,质膜,（,plasma membrane）,。,第三章 细 胞 膜,细胞膜的化学组成,细胞膜的分子结构,细胞膜的特性,细胞膜的功能,细胞膜与疾病,第一节 细胞膜的化学组成,脂类 3080%蛋白质:脂类,蛋白质 2070%4:11:4,细胞膜成分 糖类 210%,水 少量,无机盐 少量,几种主要的磷脂分子结构示意图,磷脂酰乙醇胺 磷脂酰丝氨酸 磷脂酰胆碱 鞘磷脂,第一节 细胞膜的化学组成,磷脂,磷酸甘油酯,神经鞘磷脂,结构特点：,亲水头,疏水尾,第一节 细胞膜的化学组成,胆固醇,只存在于真核细胞膜上,糖脂,_,与鞘磷脂,相似，也是鞘氨醇,的衍生物，但糖脂,中以一个或几个,糖单位代替磷酰,胆碱单位。,位于非胞质面,第一节 细胞膜的化学组成,亲水头,疏水尾,半乳糖脑苷脂,神经节苷脂,唾液酸,第一节 细胞膜的化学组成,膜脂,（,membrane lipid）,磷脂,亲水头,胆固醇,糖脂,疏水尾,双型性分子,（,amphipathic molecule）,分子结构中含亲水和疏水两部分，也称,兼性分子,，或,双亲媒性分子,。,膜脂分子如何排列？,脂质双分子层模式图,亲水头,疏水尾,细胞外,细胞内,细胞膜的基本骨架,第一节 细胞膜的化学组成,膜蛋白,（,membrane protein）,生物膜所含的蛋白质。是细胞膜功能的主要承担者（运输蛋白、整联蛋白、受体蛋白、酶蛋白等）。根据其与膜脂结合方式的不同分为整合蛋白和外周蛋白两类。,第一节 细胞膜的化学组成,整合蛋白,（,integral protein）,贯穿膜脂双层或插入膜脂双层的内外两侧面，以非极性氨基酸与脂质双层分子的非极性疏水区相互作用，结合在质膜上，不溶于水。也称,镶嵌蛋白,，,内在蛋白,（,intrinsic protein），,或,跨膜蛋白,。,第一节 细胞膜的化学组成,整合蛋白,（,integral protein）,主要功能：支持、参与物质运输、信息传导、代谢反应等。,第一节 细胞膜的化学组成,外周蛋白,（,peripheral protein）,分布在质膜脂双层的内外两侧。与膜脂极性头部结合，或通过与内在蛋白相互作用，间接与膜结合，溶于水。也称,外在蛋白,（,extrinsic protein）,。,1,单次穿膜,;2,多次穿膜,;,3,非穿越性共价结合,;4,肽链与磷脂酰肌醇结合,56,外在蛋白与膜蛋白非共价结合,膜蛋白与脂双分子层结合的几种方式,第一节 细胞膜的化学组成,外周蛋白,（,peripheral protein,）,主要功能：有收缩作用，参与细胞吞噬、变形运动、细胞分裂时胞质与胞膜的缢缩。,第一节 细胞膜的化学组成,膜糖类,（膜碳水化合物,membrane,carbohydrate,）,不单独存在，以,糖脂,（,glycolipid）,或,糖蛋白,（,glycoprotein）,的形式存在于膜的外表面。这些糖主要是多分枝的,寡糖,（,oligosaccharide）,。,与细胞识别、细胞黏附、信号接收、免疫应答等方面都有关系。,第一节 细胞膜的化学组成,糖被,在有些细胞膜的外表面，由膜中糖蛋白、糖脂的寡糖链向外伸展，并与细胞内分泌出来的糖蛋白交织成的一层绒毛状外被。也称,糖萼,（,glycocalyx）,，,细胞衣,（,cell coat）,，,细胞被,。厚约200,nm，,对细胞有保护作用。,细胞被,cell coat,第三章 细 胞 膜,细胞膜的化学组成,细胞膜的分子结构,细胞膜的特性,细胞膜的功能,细胞膜与疾病,第二节 细胞膜的分子结构,一.,单位膜模型,（,unit mebrane model）,1957,年，,Robertson,，透射电镜，,X,射线衍射,单位膜,生物膜在电镜下,呈现出的暗-明-暗,三夹板式结构。,第二节 细胞膜的分子结构,单位膜模型的意义：,指出了生物膜在形态,结构上的一个共性,暗-明-暗三层结构。,第二节 细胞膜的分子结构,单位膜模型的缺点：,把各种膜视为一种单一的静态结构，不能圆满解释膜的动态变化和各种重要功能。,膜的厚度不都是7.5,nm，,而是510,nm。,它认为蛋白质与膜脂的结合就一种方式,，,无法解释为什麽有些蛋白质容易分离，而另一些则不易分离。,第二节 细胞膜的分子结构,二.,液态镶嵌模型,（,fluid mosaic model）,1972,年，,Singer,等人提出,主要论点：,脂双层,既有,有序性,，又有,流动性,。所有,脂类分子亲水端向着膜表面，疏水端朝,向膜中央，流动的脂质分子构成了细胞,膜的连续主体。,液态镶嵌膜模型,第二节 细胞膜的分子结构,蛋白质,分子以不同方式镶嵌在脂质分子中，表现出蛋白质分布的,不对称性,。,液态镶嵌膜模型,第二节 细胞膜的分子结构,糖类,附着于膜的外表面，与蛋白质和脂类的亲水端相结合，构成,糖蛋白,和,糖脂,。,液态镶嵌膜模型,fluid mosaic model,第二节 细胞膜的分子结构,液态镶嵌模型的优点：,保留了单位膜的脂双层的正确概念。,膜脂兼具有序性和流动性。,蛋白质分布具有不对称性。,第二节 细胞膜的分子结构,液态镶嵌模型的缺点：,忽视了蛋白质分子对脂质分子的控制作用。,不能说明具有流动性的细胞膜在变化中如何维持其相对完整和稳定性。,第二节 细胞膜的分子结构,1975,年,Wallach,提出晶格镶嵌模型。他认为生物膜中流动的脂类是在可逆地进行无序（液态）和有序（晶态）的相变。膜蛋白对脂类的运动有限制作用。,*晶格镶嵌模型,（,Crystal mosaic model,）,第二节 细胞膜的分子结构,1977,年,Jain&white,提出板块镶嵌模型。,其论点是：,在流动的脂双层中存在许多有序结构，在有序结构的板块之间被流动的脂类区（无序结构的板块）分开。,*板块镶嵌模型,（,Block mosaic model,）,第三章 细 胞 膜,细胞膜的化学组成,细胞膜的分子结构,细胞膜的特性,细胞膜的功能,细胞膜与疾病,第三节 细胞膜的特性,一.,流动性,（,mobility）,液态 液晶态 晶态,相变温度,1,相变温度,2,膜脂的流动性,流动性,膜蛋白的流动性,第三节 细胞膜的特性,膜脂的流动性,运动方式：,侧向扩散,旋转,摆动,翻转,Phospholipid Lateral Diffusion,Phospholipid Flip-Flop,第三节 细胞膜的特性,影响因素：,脂肪酸链的长度,脂肪酸链的饱和度,卵磷脂和鞘磷脂的比值,胆固醇,环境温度,其它（,pH，,金属离子）,第三节 细胞膜的特性,膜蛋白的,流动性,运动方式:,侧向扩散,旋转,影响因素:,第三节 细胞膜的特性,膜流动性的生理意义,保证其正常结构与功能的必要条件。,与跨膜物质运输、信号转导、酶的催化作用、细胞衰老、细胞识别等均有密切关系。,第三节 细胞膜的特性,二.,不对称性,（,asymmetry）,细胞膜内外两层的,组分,和,功能,有明显的差异。,膜蛋白的不对称性,分布的不对称性是绝对的，并由此引起功能的不对称性。,跨膜蛋白,血型糖蛋白，,N,端在外侧,酶蛋白,内侧,腺苷酸环化酶,外侧,磷酸二酯酶,糖蛋白 外侧,第三节 细胞膜的特性,膜脂的不对称性,分布的不对称性,磷脂 外侧,磷脂酰胆碱，鞘磷脂,内侧,磷脂酰乙醇胺，,磷脂酰丝胺酸,胆固醇 主要在外侧,糖脂 外侧,膜分子结构的不对称性决定了膜内外表面功能的不对称性，并具方向性。保证了生命活动的高度有序。,细胞膜的特性,流动性,不对称性,第三章 细 胞 膜,细胞膜的化学组成,细胞膜的分子结构,细胞膜的特性,细胞膜的功能,细胞膜与疾病,第四节 细胞膜的功能,细胞膜与物质运输,细胞膜受体及其主要功能,膜抗原,第四节 细胞膜的功能,一.细胞膜与物质运输,通透性,（,permeability）,细胞膜允许一定物质穿过的性能。,选择性,（,selectivity）,细胞膜只允许特定分子以特定方式,通过。,第四节 细胞膜的功能,运输方式,简单扩散,被动运输,小分子物质穿膜运输 易化扩散,主动运输,胞饮,内吞,大分子物质,膜泡运输,吞噬,胞吐,受体介导的内吞作用,第四节 细胞膜的功能,被动运输,（,passive transport）,物质,顺浓度梯度,，,不需要消耗代谢能量,。,简单扩散,（,simple diffusion）,不需能量，不需专一的膜蛋白分子，顺浓度梯度的穿膜扩散，也称单纯扩散或自由扩散。,第四节 细胞膜的功能,易化扩散,（,facilitated diffusion）,不需能量，但需借助细胞膜上的一类特殊蛋白（运输蛋白），顺浓度梯度的穿膜扩散，也称协助扩散。,运输蛋白,包括 通道蛋白（离子通道）,载体蛋白,通道蛋白运输无构象改变，只能顺浓度。对离子的大小和所带电荷有选择性。,载体蛋白运输有构象改变，顺、逆浓度皆可。,对所运输物质分子有特异性。,第四节 细胞膜的功能,主动运输,（,active transport）,消耗能量,，,逆浓度梯度,运输。如金属离子等。,例：,Na,+,-K,+,泵,镶嵌于细胞膜脂质双分子层中的一种运输蛋白，其实质是,Na,+,-K,+,-ATP,酶,。它能通过自身构象的改变，将,Na,+,和,K,+,逆浓度梯度运输。它,兼具酶和载体的双重功能,。,（细胞内）（细胞外）,3Na,+,2K,+,第四节 细胞膜的功能,ATP ADP+,Pi,Na,+,ATP,酶,Na,+,-ATP,酶,Na,+,-ATP,酶-,P,K,+,Mg,2+,磷酸化,Na,+,入胞,出胞,K,+,-ATP,酶,K,+,-ATP,酶-,P ATP,酶-,P,去磷酸化,K,+,构象改变,构象改变,Pi,主动运输,能量,运输蛋白,浓度梯度,简单扩散,不需要,不需要,顺,易化扩散,不需要,需要,顺,主动运输,需要,需要,反,第四节 细胞膜的功能,膜泡运输,以膜泡形式转移运输物质。,内吞,（,endocytosis）,通过质膜运动将所要摄取的物质运输入胞的过程。,质膜运动,质膜凹陷将所要摄取的液体或颗粒物质包围于小的膜区内，逐渐成泡，然后脂双层融合并箍断，形成胞内的独立小泡。,Endocytosis,胞饮,（,pinocytosis）,小溶质分子或液体物质与质膜形成较小的内吞小泡，这种入胞作用叫胞饮，所形成的囊泡叫,胞饮体,。,吞噬,（,phagocytosis）,细胞摄入较大的固体颗粒和分子组合物的过程。所形成的囊泡叫,吞噬体,。,第四节 细胞膜的功能,胞吐,（,exocytosis）,细胞内的分泌物质、未消耗的残渣、病毒等包裹在脂双层小泡中，小泡膜与质膜接近后融合，将胞内物质释放出胞。,Exocytosis,第四节 细胞膜的功能,受体介导的内吞作用,（,receptor mediated endocytosis）,有些大分子物质要进入细胞必须先与细胞膜上的,特异性受体,识别并结合，然后通过膜泡运输进入细胞，这种特别的内吞方式就是受体介导的内吞作用。,如,LDL,（低密度脂蛋白）,-,核心为,1500,个酯化胆固醇分子。,受体介导的内吞作用基本过程,第四节 细胞膜的功能,受体介导的内吞作用,流程图,大分子（,LDL）,结合,包被小泡 无被小泡,含受体的有被小窝,融合,pH,受体 细胞膜（受体再循环）,内吞泡,大分子 小分子 细胞质,溶酶体,（LDL）,（胆固醇）,改变,受体介导的内吞作用基本过程,运输方式,简单扩散,被动运输,小分子物质穿膜运输 易化扩散,主动运输,胞饮,内吞,大分子物质,膜泡运输,吞噬,胞吐,受体介导的内吞作用,第四节 细胞膜的功能,第四节 细胞膜的功能,二.细胞膜受体及其主要功能,膜受体,（,membrane receptor）,细胞膜上的一类镶嵌蛋白质，是特异性蛋白质分子，它们能够识别周围环境中的活性物质（,配体,）并与之结合，进而产生一系列生物学效应，这些特异性蛋白质分子就是膜受体。,配体,（,ligand）,能与受体结合的细胞外的活性物质，也称,化学信号,或,第一信使,。,第四节 细胞膜的功能,结构、分类及特点,结构,跨膜镶嵌蛋白，一般在细胞外侧带有寡糖链（决定其特异性）。,糖蛋白、糖脂、糖脂蛋白,第四节 细胞膜的功能,分类,按结构 单体型,一条跨膜多肽链,复合型,多条跨膜多肽链（亚单位）,聚合在一起形成。,第四节 细胞膜的功能,特点,特异性,高亲和性,可饱和性,可逆性,强大的生物效应,第四节 细胞膜的功能,膜受体与信息传递,高等动物是多细胞生物。细胞间的相互作用要通过细胞间的,信息传递,来完成。,信息传递,外界化学信号作为第一信使与受体结合，经信息转换机构，在细胞内产生,第二信使,，第二信使很快改变靶细胞中已存在的酶的活性，引起细胞对外界信号的反应，从而产生一系列生物学效应，此过程即为信息传递，也称,信号转导,（,signal transduction,）,。,第二信使学说,（1965年,Sutherland),第四节 细胞膜的功能,第二信使学说,：,配体作为第一信使，可被靶细胞膜上的专一 受体识别并结合。,受体,配体复合物能激活腺苷酸环化酶。,被激活的腺苷酸环化酶使,ATPcAMP。,cAMP,作为第二信使通过激活依赖于它的蛋白质激酶，启动细胞内各种反应，并产生最终的生物学效应。,Gs,调节作用图解,在静止状态，细胞没有受到激素的刺激，激素不和受体结合，,Gs,蛋白的,和,亚基呈结合状态，,Ga,与,GDP,结合，,cAMPase,没有活性。,激素和,Rs,受体结合，导致受体构象变化，,Gs,在,Mg,2+,存在时与构象改变的受体高亲和地结合。,GDP,从,Ga,释放，,GTP,与,Gs,的,亚基结合，使,Gs,形成活化构象，然后引起,和,亚基与,a,亚基解离。,Gsa,、,GTP,与腺苷酸环化酶作用，使之活化，使,ATP,转化成,cAMP,。,因为,Gsa,、,GTP,具有,GTP,酶活性，水解,GTP,成,GDP,，导致受体,Ga,和腺苷酸环化酶互相分离，终止了腺苷酸环化酶的活化作用，,和,、,亚基重新组合，使细胞恢复到静止态。,腺苷酸环化酶,cAMPase,受体蛋白,激素,配体结合改变受体构象，暴露出与,Gs,结合的位点,GDP,解离，,GTP,取代与之结合，从而导致,a,亚基从,Gs,复合物上解离,a,亚基结合并活化,cAMPase,产生,cAMP,，同时，配体与受体解离，受体恢复原来的构象,GTP,水解导致,a,亚基脱离,cAMPase,并与,复合物结合形成,Gs,蛋白,通过扩散，导致配体,-,受体复合物与,Gs,结合从而大大降低了,Gs,对,GDP,的亲和性,cAMP,信使通路,第四节 细胞膜的功能,第二信使学说,：,配体作为第一信使，可被靶细胞膜上的专一 受体识别并结合。,受体,配体复合物能激活腺苷酸环化酶。,被激活的腺苷酸环化酶使,ATPcAMP。,cAMP,作为第二信使通过激活依赖于它的蛋白质激酶，启动细胞内各种反应，并产生最终的生物学效应。,肾上腺素,受体,有活性的腺苷酸环化酶,ATP,cAMP,（,第二信使）,无活性蛋白质激酶,有活性蛋白质激酶,无活性磷酸化酶,b,激酶,有活性磷酸化酶,b,激酶,无活性磷酸化酶,b,有活性磷酸化酶,a,糖原（,n）+Pi,糖原（,n-1）+G-1-P,G-6-P G,无活性的腺苷酸环化酶,构象改变,G,蛋白,第四节 细胞膜的功能,第二信使学说,：,配体作为第一信使，可被靶细胞膜上的专一 受体识别并结合。,受体,配体复合物能激活腺苷酸环化酶。,被激活的腺苷酸环化酶使,ATPcAMP。,cAMP,作为第二信使通过激活依赖于它的蛋白质激酶，启动细胞内各种反应，并产生最终的生物学效应。,第四节 细胞膜的功能,膜受体与细胞识别,细胞识别,（,cell recognition）,细胞能认识同种和异种细胞，以及自己和异己物质的一种现象。,举例：,海绵（1907年，,Wilson）,巨噬细胞吞噬衰老的红细胞,精子与卵的受精过程,第四节 细胞膜的功能,三.,膜抗原,（,membrane antigen）,细胞表面具有抗原性质的大分子。也称细胞表面抗原。,人红细胞膜上的,ABO,血型抗原,糖脂（寡糖链的单糖组成和连接顺序决定抗原特异性。）,ABO,血型,A,抗原、,B,抗原、,H,抗原,H,抗原,O,型,A,抗原,A,型,B,抗原,B,型,A,和,B,抗原,AB,型,组织相容性抗原,糖蛋白,HLA，,移植抗原,第三章 细 胞 膜,细胞膜的化学组成,细胞膜的分子结构,细胞膜的特性,细胞膜的功能,细胞膜与疾病,*第五节 细胞膜与疾病,膜转运蛋白异常与疾病,肾性糖尿病,膜受体异常与疾病,家族性高胆固醇血症,细胞膜与癌,细胞膜与衰老,KEY TERMS,Cell membrane,(plasma membrane),Integral protein,Peripheral protein,Cell coat,Unit membrane model,Fluid mosaic model,Mobility,Assymetry,Passive transport,Simple diffusion,Facilitated diffusion,Active transport,Endocytosis,Pinocytosis,Phagocytosis,Exocytosis,Receptor mediated endocytosis,Membrane receptor,Membrane antigen,Cell recognition,作业查阅文献,临床、麻醉专业各班：,细胞膜的特性、结构或功能方面的最新研究进展（近三年）,预防专业各班：,核糖体的组成、结构或功能方面的最新研究进展（近三年）,*,下周二,以宿舍为单位,交纸质版,1,份，在首页注明每个同学的姓名。,The End,