第二章--第二节--细胞膜和细胞壁.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,*,第二章 细胞的结构,第二节 细胞膜和细胞壁,细胞,细胞膜,细胞质,细胞核,细胞壁（高等植物、真菌、细菌等生物细胞）,(,质膜）,细胞膜：又叫质膜，是将细胞与外界环境分隔开的一层界膜。,一、细胞膜具有选择透过性,细胞膜的功能特点是：具有选择透过性，这主要是由膜上的载体蛋白决定的。,二、对细胞膜结构的探索历程,问题,1,细胞膜是由什么物质组成的呢？,资料,1,：欧文顿的细胞膜通透性实验,19,世纪末（,1895,年）欧文顿（,E.Overton,）用,500,多种化学物质对植物细胞的通透性进行上万次实验，发现细胞膜对不同物质的通透性是不一样的：,可以溶于脂质的物质比不能溶于脂质的物质更容易通过细胞膜,。,结论：根据相似相容原理，细胞,膜是由脂质组成的。,非脂溶性物质,脂溶性物质,细胞膜,资料,2,：哺乳动物红细胞膜化学成分分析,（,1,）,Danielli,和,Harvey,分别于,1931,年和,1935,年发现细胞膜的表面张力显著低于油,水界面的表面张力，已知油脂表面如吸附有蛋白质成分时，表面张力则降低。,（,2,）,20,世纪初,科学家将细胞膜从,哺乳动物的红细胞,中分离出来，发现细胞膜不但会被溶解脂质的物质溶解，也会被蛋白酶（能专一地分解蛋白质的物质）分解。,得出结论：,构成细胞膜的成分有脂质，还有蛋白质。,细胞膜化学组成,脂质：,50%,，磷脂、糖脂和胆固醇，,膜脂是膜的基本骨架,蛋白质：,40%,糖类：,2%-10%,外周膜蛋白和内在膜蛋白，膜蛋白是膜功能的主要体现者,糖萼又糖被与细胞识别有关,成分,作用,脂质,50%,以上,磷脂,基本支架,胆固醇,降低膜脂分子运动性，增加动物细胞膜的坚韧性,蛋白质,约,40%,膜功能主要由蛋白质来承担，支持、运输、细胞识别等作用,糖类,约,210%,主要以糖脂和糖蛋白的形式存在，是膜抗原的重要成分，与细胞的识别以及激素作用有关,细胞膜的主要成分是脂质和蛋白质，组成细胞膜的脂质中，磷脂含量最丰富，此外还有少量的糖脂和胆固醇。膜的功能主要由蛋白质承担，因此，功能越复杂的膜，膜蛋白的种类和含量越高。,磷脂分子的结构,头部：极性，亲水性，磷脂酰碱基。,尾部：非极性，疏水性，两条脂肪酸链。,磷脂分子的结构,:,磷脂是一种由甘油、脂肪酸、磷酸和含氮碱基所组成的分子，磷酸“头”部是亲水的，脂肪酸“尾”部是疏水的。,亲水头部,疏水尾部,1917,年，科学家成功将磷脂分子在水表面（空气,-,水界面）上铺展成单分子层。,资料,4,：荷兰科学家的实验,1925,年两位荷兰科学家,E.Gorter,和,F.Grendel,用丙酮（一种有机溶剂，可以溶解脂质）从人的红细胞膜中提取脂质，在空气水界面上铺展成单分子层，测得单分子层的面积恰好为红细胞表面积的,2,倍。,结论：细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层，即磷脂双分子层（脂双层）。,膜内水环境,膜外水环境,磷脂双分子层（脂双层）是细胞膜的基本骨架。,资料,5,：罗伯特森的“蛋白质,-,脂质,-,蛋白质”三明治结构模型,磷脂和蛋白质是怎样有机结合构成细胞膜的呢？,蛋白质位于磷脂双分子层的什么位置呢？,问题,2,1959,年，罗伯特森,（,J.D.Robertsen,）,用超薄切片技术在电子显微镜下观察到细胞膜由“暗,-,亮,-,暗”的三层结构构成，于是,认为所有的生物膜是由“蛋白质,-,脂质,-,蛋白质”构成的三层静态统一结构。,透射电镜下“两暗夹一明”,因蛋白质电子密度高，故显暗带，磷脂分子电子密度低则呈亮带。,这种模型的特点：静态的刚性结构,蛋白质分子都,覆盖,在磷脂双分子层的两侧。,构成细胞膜的蛋白质分子和磷脂分子都是,静止不动,的。,“,蛋白质,-,脂质,-,蛋白质”三层静态统一结构,模型,资料,6,：冰冻蚀刻电子显微法,结论：蛋白质在膜中的分布是不对称的。,蛋白质,镶在（覆盖）、嵌入、横跨（贯穿）在磷脂双分子层中。,标本用干冰冷冻后，用冷刀断开，升温后暴露断裂面。,膜,蛋,白,外在膜蛋白,内在膜蛋白,资料,7,：人,-,鼠细胞融合实验（免疫荧光标记法）,诱导,融合,人细胞,鼠细胞,荧光标记 的膜蛋白,40,分钟,37,0,C,实验结论：膜蛋白可以运动。细胞膜具有一定的流动性，,即组成细胞膜的磷脂分子和蛋白质分子都是可以运动的。,1970,年，,Frye,和,Edidin,1970,年,弗雷和埃迪登,将人和鼠的细胞,分别用绿色和红色荧光染料标记两种细胞的膜蛋白，并将两细胞融合，,放置一段时间后发现两种荧光抗体均匀分,布。,细胞膜的结构特点：具有一定的流动性,摆动,侧向扩散,翻转扩散,膜脂分子的运动,胆固醇,：分散于磷脂分子之间，调节膜的流动性，并增加膜脂双层的稳定性。,胆固醇在脂双层中的位置,胆固醇只存在于动物细胞中,资料,8,：桑格和尼克森在新的观察和实验证据的基础上提出流动镶嵌模型,（,1,）磷脂双分子层构成膜的基本支架，,其中磷脂分子的亲水性头部朝向两侧，疏水性的尾部朝向内侧。,（,2,）蛋白质分子有的,镶在,磷脂双分子层表面，有的部分或全部,嵌入,磷脂双分子层中，有的,横跨,整个磷脂双分子层（体现了膜结构内外的不对称性）。,1972,年，,Singer,和,Nicolson,，,细胞膜的流动镶嵌模型,（,3,）磷脂是可以运动的，具有流动性。,大多数蛋白质分子也是可以运动的（体现了膜的流动性）。,糖脂,（,1,）在细胞膜的外侧，有多糖和蛋白质或磷脂相连，构成糖蛋白或糖脂。糖蛋白也叫糖萼，其与细胞识别、免疫、信息传递和血型决定有密切关系。,（,2,）膜蛋白有的是载体蛋白与物质跨膜运输有关，有的是代谢酶与催化反应有关，有的是信号分子的受体与信息传递有关。,细胞膜的不对称性,膜脂分子不对称性,膜蛋白不对称性,糖类分布不对称性,膜糖分布的不对称性,膜蛋白分布的不对称性,膜蛋白,膜糖,物质传递有一定方向，信号的接受和传递也有一定方向等。,三、细胞膜的功能,（,1,）屏障作用：将细胞与外界环境分隔开，使细胞有一个相对稳定的内环境。,原始地球环境,膜的出现是生命起源过程中至关重要的阶段。,载体蛋白,（,2,）物质运输：控制物质进出细胞（质膜的功能特点是具有选择透过性）。,细胞外,细胞内,细胞膜,（,3,）细胞识别：进行细胞间的信息交流（和细胞膜上的糖蛋白紧密相关）。,通过分泌化学物质如激素,细胞直接接触，如精子与卵细胞结合,细胞间连接成通道如胞间连丝,细胞外被（糖被，糖萼）：,由多糖与质膜中的蛋白质结合而成，具有保护和识别作用。,细胞连接,内外信息跨膜传递,物质运输,边界和屏障，提供相对稳定的内环境,组成细胞内的生物膜结构,细胞壁的功能,:,支持和保护细胞。,四、细胞壁,细胞壁,植物：纤维素,+,果胶,真菌：几丁质又壳多糖,细菌：肽聚糖,+,磷壁酸,+,脂多糖,细胞壁与细胞的选择透过性无关，细胞壁具有全透性，大小分子都可以自由通过。,在植物、细菌和真菌细胞的细胞膜外有一层细胞壁。,青霉素为什么能杀菌？,原因：,细菌的细胞壁主要由肽聚糖组成，青霉素抑制细菌合成肽聚糖，抑制了细菌细胞壁的合成，故细菌不能生长和繁殖，从而具有抑菌作用。,本节完，谢谢聆听,