第4章-细胞质膜Appt课件.ppt

Chapter 4-A细胞质膜细胞质膜(PlasmaMembrane)u结构模型与基本成分结构模型与基本成分u基本特征与主要功能基本特征与主要功能.The model of animal cells.Introduction生物膜生物膜(Biomembrane)细胞质膜细胞质膜(Plasma Membrane)/细胞膜细胞膜(Cell Membrane)细胞内膜细胞内膜(internal membrane):内膜系统内膜系统(Endomembrane System)细胞质膜细胞质膜:围绕细胞最外层，由脂质、蛋白质和糖类围绕细胞最外层，由脂质、蛋白质和糖类组成的生物膜。结构上作为细胞的界膜，功能上组成的生物膜。结构上作为细胞的界膜，功能上在细胞内外物质运输、能量转换、信息传递过程在细胞内外物质运输、能量转换、信息传递过程中起重要作用。中起重要作用。.Models of membrane structureE.Gorter and F.Grendel(1925)Lipid bilayer“蛋白质蛋白质-脂质脂质-蛋白质蛋白质”三明治式的质膜结构模型三明治式的质膜结构模型有机溶剂抽提有机溶剂抽提红细胞膜脂，红细胞膜脂，测量面积测量面积.Models of membrane structureROBERTSON JD.The ultrastructure of cell membranes and their derivatives.Biochem Soc Symp.1959;16:3-43.单位膜模型单位膜模型(unit membrane model)高锰酸钾或锇高锰酸钾或锇酸固定细胞酸固定细胞.Models of membrane structure.Models of membrane structureS J Singer and G L Nicolson.The fluid mosaic model of the structure of cell membranes.Science.(1972)175.720-731.Models of membrane structureHendersonR,UnwinPN.Three-dimensionalmodelofpurplemembraneobtainedbyelectronmicroscopy.Nature.1975Sep4;257(5521):28-32.古核生物盐细菌的质膜蛋白古核生物盐细菌的质膜蛋白-菌紫红质菌紫红质(bacteria rhodopsin)的三的三维结构：维结构：7次跨膜蛋白，通过蛋白质的疏水结构域次跨膜蛋白，通过蛋白质的疏水结构域“镶嵌镶嵌”在脂质在脂质双层中，利用光能完成质子的转运。双层中，利用光能完成质子的转运。流动镶嵌模型强调：流动镶嵌模型强调：膜的流动性，即膜蛋白和膜脂均可侧向运动；膜的流动性，即膜蛋白和膜脂均可侧向运动；膜蛋白分布不对称性，有的结合在膜表面，有的嵌入或横跨脂膜蛋白分布不对称性，有的结合在膜表面，有的嵌入或横跨脂双分子层。双分子层。.Models of membrane structure.Models of membrane structure.Models of membrane structureSimonsK,vanMeerG.Lipidsortinginepithelialcells.Biochemistry.1988Aug23;27(17):6197-202.脂筏模型脂筏模型(lipid raft model):在甘油磷脂为主体的生物膜上，在甘油磷脂为主体的生物膜上，胆固醇、鞘磷脂等富集区域形成相对有序的脂相，如同漂胆固醇、鞘磷脂等富集区域形成相对有序的脂相，如同漂浮在脂双层上的浮在脂双层上的“脂筏脂筏”一样载着执行某些特定生物学功能一样载着执行某些特定生物学功能的各种膜蛋白。最初可能在高尔基体上形成，最终转移到的各种膜蛋白。最初可能在高尔基体上形成，最终转移到细胞质膜上。推测细胞质膜上。推测100nm的脂筏上可载有的脂筏上可载有600个蛋白质分子。个蛋白质分子。.Models of membrane structure生物膜结构总结：生物膜结构总结：脂双分子层是组成生物膜的基本结构成分：磷脂的脂双分子层是组成生物膜的基本结构成分：磷脂的特性、流动性；特性、流动性；蛋白质分子以不同的方式镶嵌在脂双层分子中或结蛋白质分子以不同的方式镶嵌在脂双层分子中或结合在其表面：不对称性、协同作用；合在其表面：不对称性、协同作用；生物膜可看成是蛋白质在双层脂分子中的二维溶液：生物膜可看成是蛋白质在双层脂分子中的二维溶液：复杂性、可控性、多能性；复杂性、可控性、多能性；生物膜在细胞完成生命活动中可进行三维空间改变：生物膜在细胞完成生命活动中可进行三维空间改变：结构可塑性、拆迁重建；结构可塑性、拆迁重建；.The chemical composition of membranesAmphipathic:两性分子两性分子;sphingolipids:鞘脂鞘脂;sterols:甾醇甾醇动物细胞质膜上约有动物细胞质膜上约有109个脂分子，约个脂分子，约5X106/um2.Amphipathic:两性分子两性分子;sphingolipids:鞘脂鞘脂;sterols:甾醇甾醇(Plasma membrane)(endoplasmic reticulum)(Lipid bilayer)2A.Membrane lipids.2A.Membrane lipidserythrocyte:红细胞红细胞;myelin:髓磷脂髓磷脂;Phosphatidylcholine:磷脂酰胆碱磷脂酰胆碱/卵磷脂，卵磷脂，PCPhosphatidylethanolamine:磷脂酰乙醇胺，磷脂酰乙醇胺，PEPhosphatidylserine:磷脂酰丝氨酸，磷脂酰丝氨酸，PS.2A.Membrane lipids.2A.Membrane lipidsSphingosine(鞘氨醇鞘氨醇)SMPCPSPE.2A.Membrane lipidsChemicalstructureandbiosynthesisofPIlipidsignalingcellsignalingmembranetraffickingCDP-diacylglycerolL-myo-inositol.2A.Membrane lipidsPhosphatidylinositolmonophosphates:Phosphatidylinositol3-phosphate,PI(3)PPhosphatidylinositol4-phosphate,PI(4)PPhosphatidylinositol5-phosphate,PI(5)PPhosphatidylinositolbisphophosphates:Phosphatidylinositol3,4-bisphosphate,PI(3,4)P2Phosphatidylinositol3,5-bisphosphate,PI(3,5)P2Phosphatidylinositol4,5-bisphosphate,PI(4,5)P2orPIP2Phosphatidylinositoltrisphophosphate:Phosphatidylinositol3,4,5-trisphosphate,PI(3,4,5)P3orPIP3.2A.Membrane lipids鞘磷脂：鞘磷脂：Sphingosinemyelin，SMSphingolipidsgeneralstructures.2A.Membrane lipidsCerebroside:脑苷脂脑苷脂ganglioside:神经节苷脂神经节苷脂Gal:半乳糖半乳糖;GalNAc:乙酰半乳糖胺乙酰半乳糖胺.2A.Membrane lipids.2A.Membrane lipids.2A.Membrane lipids膜脂运动方式：膜脂运动方式：沿膜平面侧向运动沿膜平面侧向运动脂分子围绕轴心的自旋运动脂分子围绕轴心的自旋运动脂分子尾部的摆动脂分子尾部的摆动双层脂分子之间的翻转运动双层脂分子之间的翻转运动.2A.Membrane lipids脂质体脂质体.2A.Membrane lipidsFigure 4.9 Liposomes.(a)These liposomal vesicles,which range in diameter from about 40-100 nm,contain the anti-cancer drug doxorubicin(阿霉素阿霉素).(b)A schematic diagram of a stealth liposome.聚乙烯二醇聚乙烯二醇(polyethyleneglycol,PEG).2A.Membrane lipids磷脂在细胞信号转导中的功能磷脂在细胞信号转导中的功能.2B.Membrane Proteins膜蛋白与脂质双层的连接方式：整合蛋白与膜周蛋白膜蛋白与脂质双层的连接方式：整合蛋白与膜周蛋白Ptdinst:Phosphatidylinositol磷脂酰肌醇.2B.Membrane Proteins.2B.Membrane Proteins.2B.Membrane Proteins.2B.Membrane Proteins.2B.Membrane Proteinsfreeze-fracturereplication:冰冻断裂复型技术冰冻断裂复型技术.2B.Membrane Proteins.2B.Membrane Proteins.2B.Membrane Proteins.2C.Membrane Carbohydrates.2C.Membrane CarbohydratesGlycocalyx,多糖蛋白复合体多糖蛋白复合体.2C.Membrane Carbohydrateshttp:/web.mit.edu/chemistry/Ting_Lab/.2B.Membrane Proteins.2B.Membrane Proteins.2B.Membrane ProteinsAdducin,内收蛋白内收蛋白;Ankyrin,锚蛋白锚蛋白;Glycophorin,血型血型糖蛋白糖蛋白;Spectrin,血影蛋白血影蛋白;Tropomyosin,原肌球蛋白原肌球蛋白;.