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1、第四章 细胞膜与细胞表面Cell Membrane and Cell Surfaceu掌握一些专业英语名词u了解细胞膜的研究历史。u掌握细胞膜的流动镶嵌模型。u掌握细胞膜的功能。u掌握细胞表面的特化结构细胞膜 骨架。教学目标细胞膜研究历史流动镶嵌模型细胞膜的功能细胞膜骨架第四章 细胞膜与细胞表面Cell Membrane and Cell Surface习题与拓展E. Overton 1895 发现 凡是溶于脂肪的物质很容 易透过植物的细胞膜，而 不溶于脂肪的物质不易透 过细胞膜。第一节 细胞膜研究历史因此推测细胞膜由连续的脂类物质组成。2. E. Gorter & F. Grendel 19
2、25 用有机溶剂 提取了人的红细胞质膜的脂类成分，将其铺 展在水面，测出膜脂展开的面积二倍于细胞 表面积。细胞膜由双层脂分子组成。第一节 细胞膜研究历史3. J. Danielli & H. Davson 195 发现质膜的表面 张力比油水界面的张力低得多，推测膜中含有 蛋白质。并发现亲水性物质也可以通过膜，1959 年提出了修正模型，认为膜上还具有贯穿脂双层 的蛋白质通道，供亲水物质通过，提出“蛋白质 脂质蛋白质”三明治模型。 第一节 细胞膜研究历史4. J. D. Robertson 1959 用超薄切片技术获得了清 晰的细胞膜照片，显示暗-明-暗三层结构，提出 了单位膜模型。它由厚约3.
3、5nm的双层脂分子和 内外表面各厚约2nm的蛋白质构成，总厚约 7.5nm。暗线明线 暗线横横 切切 面面蛋白质蛋白质脂脂 类类第一节 细胞膜研究历史5. S. J. Singer & G. Nicolson 1972根据免疫 荧光技术、冰冻蚀刻技术的研究结果，提出了“ 流动镶嵌模型”。 荣获荣获19721972年诺贝尔奖！年诺贝尔奖！构成膜的蛋白质和脂类分子具有镶嵌关系，膜 蛋白分布的不对称性，而且膜的结构处于流动 变化之中。第一节 细胞膜研究历史、脂筏模型（Lipid Rafts） 生物膜上胆固醇富集而形成有序脂相，如同 “脂筏”一样载着各种蛋白质。第一节 细胞膜研究历史富含胆固醇和鞘磷脂
4、的脂筏区域以橙色表示目前对生物膜的认识亲水头端亲水头端 疏水尾端疏水尾端亲水头端亲水头端疏水尾端疏水尾端亲水头端亲水头端第二节 膜的流动镶嵌模型（Fluid-mosaic model ）u膜的物质组成u流动镶嵌模型的特点一、膜的物质组成细胞膜脂 质蛋白质糖脂 质膜 脂磷 脂糖 脂胆固醇脂质体 物质组成磷脂（甘油磷脂、鞘磷脂）构成膜脂的基本成分，约占整个膜脂的50 以上。具有一个极性头和两个非极性的尾脂肪酸碳链为偶数，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）。脂质糖脂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
5、两性分子，其结构与SM很相似。糖脂决定血细胞表面抗原Glu: GlucoseGal:GalactoseGlcNAc:N- acetyglucosamineGalNAc:N- acetygalactosamineFuc:Fucose脂质胆固醇和中性脂质主要存在真核细胞膜上，含量一般 不超过膜脂的1/3，植物细胞膜中 含量较少。胆固醇主要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。脂质脂质体（liposome）o是一种人工膜。o在水中，搅动后磷脂形成双层脂分子的球形脂质体，直径251000nm不等。脂质体具有哪些用途？脂质膜蛋白1、类型o外在膜蛋白o内在膜蛋白o脂锚定膜蛋
6、白2、膜蛋白与膜脂的结合方式外在膜蛋白离子键或其他弱键膜蛋白2、膜蛋白与膜脂的结合方式l 脂锚定膜蛋白 与脂肪酸共价结合或 通过糖脂与脂肪酸共 价结合膜蛋白2、膜蛋白与膜脂的结合方式l 内在膜蛋白疏水作用离子键半胱氨酸与脂肪酸 的共价结合膜蛋白去垢剂o去垢剂是一端亲水一端疏水的两性小分 子。o离子型去垢剂与非离子型去垢剂两类。非离子去垢剂使内在膜蛋白溶解下来，而不破坏其结构物质组成如何鉴定膜转运蛋白？如何确定蛋白质在细胞膜中的方向性？二、流动镶嵌模型的特点膜蛋白流动性膜脂流动性膜流动的意义膜蛋白不对称性膜脂不对称性复合糖不对称性流动性不对称性膜蛋白的分子运动为自发的热运动。o主要有侧向扩散和旋
7、转扩散两种运动方式。o可用光脱色恢复技术和细胞融合技术检测侧向 扩散。o运动速度受到限制。细胞融合技术免疫荧光标记技 术侧向扩散的实验依据如何证明是自发的热运动？技术手段？荧光抗体标记技术侧向扩散的实验依据光脱色恢复技术如何证明是自发的热运动？同等条件下，不同的膜蛋白（ 如在脂质体中）恢复呈不同的 趋势，为什么？侧向扩散的实验依据o单分子追踪（single-particle tracking,SPT)影响膜蛋白流动的因素的实验研究膜蛋白流动的影响因素 细胞质膜下的骨架结构与膜整合蛋白结合限制 膜蛋白移动 细胞外基质中的某些分子与膜整合蛋白结合限 制了膜蛋白的移动 膜蛋白与另一细胞的膜蛋白作用限
8、制了自身的 移动 膜中其他不动蛋白限制了膜蛋白的移动特点侧向扩散：同一平面上相邻脂分子交换位置。 旋转：围绕与膜平面垂直的轴进行快速旋转。 摆动：围绕与膜平面垂直的轴进行左右摆动。 伸缩震荡：脂肪酸链进行伸缩震荡运动。 翻转：膜脂分子从脂双层一层翻转到另一层。 旋转异构化：脂肪酸链围绕C-C键旋转。膜脂分子的运动1、侧向运动；2、旋转运动；3、摆动运动； 4、伸缩震荡；5、翻转运动；6、旋转异构磷脂分子的运动a 56ms鼠成纤维细胞中的磷脂分子运动轨迹b 33ms人工膜中磷脂分子运动的轨迹o胆固醇o脂肪酸链的饱和度o脂肪酸链的链长o卵磷脂/鞘磷脂鞘磷脂粘度高于卵磷脂。o其他因素膜蛋白和膜脂的结
9、合方式、温度、酸碱度、离子 强度等。膜脂分子运动的影响因素动动脑o膜脂、膜蛋白的运动存在各种限制因素 ，具有的生物学意义是什么？特点膜流动的意义质膜的流动性是保证其正常功能的必要条件 。例如跨膜物质运输、细胞信息传递、细胞 识别、细胞免疫、细胞分化以及激素的作用 等等都与膜的流动性密切相关。当膜的流动 性低于一定的阈值时，许多酶的活动和跨膜 运输将停止，反之如果流动性过高，又会造 成膜的溶解。 特点膜蛋白的不对称性o膜蛋白分子在细胞膜上都具有明确的方 向性和分布的区域性。包括外周蛋白分 布的不对称以及整合蛋白内外两侧氨基 酸残基数目的不对称。特点膜脂的不对称性脂分子在脂双层中 呈不均匀分布，
10、质膜的内外两侧 分布的磷脂的含 量比例也不同。 ：鞘磷脂 ：卵磷脂 ：磷脂酰丝氨酸 ：磷脂酰乙醇胺 ：磷脂酰肌醇：胆固醇特点膜糖的不对称性膜糖分布于膜外表面o内环境o物质跨膜运输o细胞识别与信号跨膜传递o酶结合位点o细胞连接o细胞表面特化结构第三节 膜的功能第四节 红细胞膜骨架研究红细胞膜骨架指质膜下与膜蛋白相连由 纤维蛋白组成的网架结构红细胞膜骨架包括：血影蛋白肌动蛋白锚定蛋白带4.1蛋白膜骨架的装配本章我们要掌握什么？o细胞膜的结构和特点o细胞膜蛋白和膜脂的种类o细胞膜蛋白运动的特点和限制因素o细胞膜脂运动的方式和限制因素o实验证明细胞膜的流动性o细胞膜的功能o细胞膜骨架的组成和生物学意义课外阅读o请设计实验，确定蛋白质在细胞膜上的 位置。o查阅资料，请你谈谈对细胞膜流动镶嵌 模型结构的补充认知。
