质膜细胞的社会联系

第四章 质膜与细胞的社会联系PLASMA MEMBRANE AND ITS SURFACE STRUCTURES本章内容提要¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾¾ 质膜（ 质膜（ plasmamembrane） membrane） 包在细胞外面，第一节 质膜的化学组成 一、膜脂 二、膜蛋白 第二节 质膜的结构 一、质膜结构的研究历史 二、质膜的流动镶嵌模型 三、细胞膜的功能 第三节 细胞表面的分化 一、细胞外被 二、膜骨架 三、质膜的特化结构 第四节 细胞连接和细胞黏附 分子 第五节 细胞外基质所以又称细胞膜 。 细胞膜只是真核细胞生 所以又称细胞膜。 物膜的一部分，围绕各种细胞器的膜，称 围绕各种细胞器的膜，称 为细胞内膜。 细胞内膜。¾ 质膜和内膜在起源、结构和化学组成等方面具有相似性，故总称为生物膜 （ biomembrane）。生物膜是细胞进行生命 biomembrane）。生物膜是细胞进行生命 活动的重要物质基础。质膜结构研究简史 Overton(1890s):Lipid nature of PM E. Gorter & F. Grendel （1925）：双 层脂分子 J. Danielli & H. Davson 1935： “蛋 白质－脂质－蛋白质”三明治模型 J.D.Robertson(1959): The TEM showing:the trilaminar appearance of PM; Unit membrane model; S.J.Singer and G.Nicolson(1972): fluid-mosaic model; K.Simons et al(1997): lipid rafts model; Functional rafts in Cell membranes. Nature 387:569-5721

第一节 质膜的化学组成¾一、膜脂¾ ¾ ¾膜脂主要包括磷脂、糖脂 和胆固醇三种类型。 膜脂主要包括磷脂、糖脂和 胆固醇三种类型。 （一）、磷脂 是构成膜脂的基本成分，约占整个膜脂的 50 ％以 上。磷脂分子的主要特征 是： 上。磷脂分子的主要特征是： 具有一个极性头和两个非极性的尾（脂肪酸链）， 线粒体内膜上的心磷脂具有4个非极性局部。 脂肪酸碳链为偶数，多数碳链由16，18或20个碳原 子组成。 常含有不饱和脂肪酸（如油酸）。质膜主要由膜脂 和膜蛋白组成，另外还有少量糖，主要 质膜主要由膜脂和 膜蛋白组成，另外还有少量糖，主要 以糖脂和糖蛋白的形式存在。膜脂是膜的基本骨架，膜 以糖脂和糖蛋白的形式存在。膜脂是膜的基本骨架，膜 蛋白是膜功能的主要体现者。动物细胞膜通常含有等量 蛋白是膜功能的主要体现者。动物细胞膜通常含有等量 的脂类和蛋白质。1.2.3.疏水尾部Figure 10-2. The parts of a phospholipid molecule. Phosphatidylcholine, represented schematically (A), in formula (B), as a space-filling model (C), and as a symbol (D). The kink due to the cisdouble bond is exaggerated in these drawings for emphasis.亲水的 头部1、甘油磷脂¾Phospholipids in plasmamembranes+NH3 CH2 CH2 H+H3C C CH2 COO-NH3+CH3 CH3 NOH H H H OH O P OO H2C O C HC O O C O CH2H OH OH OH OH H以甘油为骨架的磷脂类，在骨架上结合两个脂肪酸链一个磷 酸基团，胆碱、乙醇胺、丝氨酸或肌醇等分子籍磷酸基团连 接到脂分子上。主要类型有：①CH2 CH2 O O P OO H2C O C HC O O C O CH2 OO O P OO OO P OO H2C O C HC O O C O CH2磷脂酰胆碱phosphatidylcholine，PC，旧称卵磷脂 磷脂酰丝氨酸phosphatidylserine，PS 磷脂酰乙醇胺 phosphatidylethanolamine ， PE ，旧称 脑磷脂 磷脂酰肌醇phosphatidylinositol，PI 双磷脂酰甘油 Diphosphatidylglycerol, Diphosphatidylglycerol, DPG ， 旧称心 磷脂H2 C O CHC OCH2②O C O③④⑤R1R2R1R2R1R2R1R2PEPSPCPI2

Diphosphatidylglycerol（DPG)¾2、鞘磷脂 鞘磷脂（ sphingomyelin ， SM ） 在脑和神经细胞 膜中特别丰富。以鞘胺醇（sphingoine）为骨架，OH O O R2 C O CH2 O CH CH2 C R1 O CH 2 O C H CH 2 O P OH O O CH 2 O O C R3与一条脂肪酸链组成疏水尾部，亲水头部也含胆碱 与磷酸结合。原核细胞、植物中没有鞘磷脂 。 与磷酸结合。原核细胞、植物中没有鞘磷脂。P OH O OR 4 C O CH CH 2（二）、糖脂 是含糖而不含磷酸的脂类，含量约占脂总量的 5 ％以 下，在神经细胞膜上糖脂含量较高，约占5-10％。 糖脂也是两性分子，其结构与SM很相似，只是由一个 或多个糖残基代替了磷脂酰胆碱而与鞘氨醇的羟基结 合。 最简单的糖脂是半乳糖脑苷脂，在髓鞘的多层膜中含 量丰富；变化最多、最复杂的糖脂是神经节苷脂，其 头部包含一个或几个唾液酸和糖的残基。神经节苷脂 是神经元质膜中具有特征性的成分。儿童所患的家族 性白痴病（Tay-sachs disease）和神经节苷脂有关。 神经节苷脂本身还是一类膜上的受体，破伤风毒素、 霍乱毒素、干扰素等的受体就是不同的神经节苷脂。glycolipidsGlycolipids（三）、胆固醇¾存在真核细胞膜上，含量一 般不超过膜脂的 1/3 ，植物 细胞膜中含量较少，其功能 是提高双脂层的力学稳定 性，调节双脂层流动性，降 低水溶性物质的通透性。¾细菌质膜无。 在缺少胆固醇培养基中，不能合成胆固醇的突变细 胞株很快发生自溶。A. 半乳糖脑苷脂，B. GM1神经节苷脂，C. 唾液酸3

（四）、脂质体（ （四）、脂质体（liposome）¾ ¾是一种人工膜。 在水中，搅动后磷脂形成双层脂分子的球形脂质 体，直径25~1000nm不等。Figure 10-9. Cholesterol in a lipid bilayer. Schematic drawing of a cholesterol molecule interacting with two phospholipid molecules in one leaflet of a lipid bilayer.¾ 人工脂质体可用于：1.转基因 制备的药物运送 研究生物膜的特性2.3.二、膜蛋白 膜脂的功能：1）支撑，膜脂是细胞的骨架； 2）维持构象并为膜蛋白行使功能提供环境；z¾是膜功能的主要体现者。据估计核基因组编码的蛋白质中 30%左右的为膜蛋白。根据膜蛋白与脂分子的结合方式， 30%左右的为膜蛋白。根据膜蛋白与脂分子的结合方式， 可分为： 整合膜蛋白（integral 整合膜蛋白（integral protein） protein） 外周膜蛋白（peripheral 外周膜蛋白（peripheral protein） protein） 脂锚定膜蛋白（lipid -anchored protein）。 脂锚定膜蛋白（lipidprotein）。3）是部分酶行使功能所必需的。z z4

¾ ¾整合蛋白的跨膜结构域可以是1至多个疏水的α 至多个疏水的α螺旋，形成亲水通道的整合 蛋白跨膜区域有两种组成形式，一是由多个两性α 蛋白跨膜区域有两种组成形式，一是由多个两性α螺旋组成亲水通道；二 是由两性β 是由两性β折叠组成亲水通道。整合膜蛋白(内在膜蛋白）为跨膜蛋白（tansmembrane proteins），是两性分子。与膜的结合非常紧密，只有用去垢 剂才能从膜上洗涤下来，如离子型去垢剂SDS，非离子型去垢 剂TritonTriton-X100。¾外周蛋白靠离子键或其它较弱的键与膜表面的蛋白质分子或脂分子的亲水 部分结合，因此只要改变溶液的离子强度甚至提高温度就可以从膜上分离 下来，有时很难区分整合蛋白和外周蛋白，主要是因为一个蛋白质可以由 多个亚基构成，有的亚基为跨膜蛋白，有的则结合在膜的外部。H3C(CH2)11CH3 CH2 C CH3OSO3Na+SDSCH3 H3C C CH3(O CH2 CH2)10 OHTriton-X100¾ 脂锚定蛋白（lipidlipid-anchored protein）可以分为两类： * 糖磷脂酰肌醇 (glycophosphatidylinositol，GPI)连接的 蛋白，GPI位于细胞膜的外侧。 * 另一类脂锚定蛋白与插入质膜内侧的长碳氢 链结合。①,② integral protein； ③,④ lipid-anchored protein ； ⑤,⑥ peripheral protei …… 此处隐藏：10604字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……