细胞质膜PPT课件

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第一节质膜的结构模型
❖质膜的结构
质膜结构的研究历史 质膜的流动镶嵌模型 细胞膜的功能
❖质膜的化学组成：膜脂 、膜蛋白
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质膜的结构
❖质膜结构的研究历史
1. E. Overton 1895 发现凡是溶于脂肪的物质 很容易透过细胞膜，而不溶于脂肪的物质不易透 过细胞膜，因此推测细胞膜由连续的脂类物质组 成。
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脂锚定蛋白 (Lipid-anchored proteins)
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整合蛋白
整合蛋白(integral protein)又称内在蛋白(intrinsic protein)， 跨膜蛋白 (transmembrane protein)， 为两性分子，部分或全部镶嵌在细胞膜中或 内外两侧。整合蛋白与膜的结合非常紧密，必须通过去垢剂才能将其从 膜上去除下来。
第四章 细胞膜
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基本概念
质膜又称细胞膜（cell membrane） —— 围绕在细胞最外层，由脂类和蛋白质构成的
生物膜。
生物膜（biomembrane；biological membrane） —— 质膜和细胞内各种膜的统称。 生物膜是细胞进行生命活动的重要结构基础,物质运 输、能量转换、信息传递、蛋白质合成、细胞运动 等活动都与膜的作用有关
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➢具有一个极性头部和两个非极性尾部。
➢脂肪酸碳链为偶数（16，18或20个碳 原子组成) ➢除饱和脂肪酸外，还有不饱和 脂肪酸
膜脂主要为：磷脂、糖脂和胆固醇。
磷脂主要包括甘 油磷脂和鞘磷脂。 约占膜脂的50%
以上
糖脂普遍存在于 原核细胞和真核 细胞中。主要存 在于神经细胞中，
（如脑苷脂和神 经节苷脂），约
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红细胞的基本性质 ◆成熟的红细胞呈双面凹或单面凹陷的 盘状，直径约为7μm,厚度1.7μm,表面积 为145μm2； ◆红细胞的主要功能是携带O2和运输CO2， 红细胞的寿命约为120天，一生中要行走 500，000
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质膜结构的研究历史
2. E. Gorter & F. Grendel 1925 用有机溶剂提取了人 类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，因而推测细胞膜由 双层脂分子组成。
一 膜的流动性
膜脂的流动性 膜蛋白的流动性
二 膜的不对称性
膜脂的不对称 膜蛋白的不对称
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膜脂的流动 脂分子的侧向运动 1. 脂肪酸链长短 越短，流动性越大 2. 脂肪酸不饱和度 越高，流动性越大 3. 温度 相变温度。在细菌和动物细胞中常通过增 加不饱和脂肪酸的含量来调节膜脂的相变温度以维 持膜脂的流动性。 4. 胆固醇 防止 膜脂由液相 固相。在动物细胞中， 胆固醇对膜的流动性起重要的双向调节作用。
22Biblioteka 去垢剂（detergent)去垢剂是一端亲水一端疏水的两性小分子,是分离与 研究膜蛋白的常用试剂。 离子型去垢剂(SDS)和非离子型去垢剂（Triton X100）
•离子型 十二烷基磺酸钠（SDS) 作用剧烈，引起蛋白质变性
•非离子型 Triton X-100 作用较温和
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第二节 生物膜基本特征和功能
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脂质体（liposome）
脂质体是根据磷脂分子可在水相中形成 稳定的脂双层膜的趋势而制备的人工膜。
脂质体的类型。 脂质体的应用
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A
B
C
D
B)水溶液中的磷脂分子团； (C)球形脂质体； (D）用于疾病治疗的脂质体的示意图
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膜蛋白
膜蛋白是膜功能的体现者。估计核基因组编码的 蛋白质中30%为膜蛋白。根据膜蛋白与脂分子的 结合方式分为：
蛋白分子以不同方式镶嵌在脂双层分子中或结合 在其表面,膜蛋白是赋予生物膜功能的主要决定者； 膜的流动性：生物膜可看成蛋白质在双层脂分子 中的二维溶液中，其相互作用复杂并与膜蛋白和膜 脂的流动性相关。是生物膜的基本特征之一, 是细胞 进行生命活动的必要条件。
膜的不对称性
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膜的化学组成
膜主要由脂类、蛋白质组成，另外 还有少量糖，主要以糖脂或糖蛋白 的形式存在。膜的基本骨架主要有 膜脂构成。膜的功能主要由蛋白质 来承担。
为5%-10%。
胆固醇（细菌质膜 无），有降低质膜 通透性和脂分子流 动性，增强动物细 胞质膜的坚性。
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Typical Cholesterol
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膜脂的运动
膜脂分子的运动方式：磷脂分子在膜内沿膜平面侧向扩散运动 磷脂分子围绕轴心的自旋运动； 磷脂分子尾部的摆动； 磷 脂分子在两层脂分子中做翻转运动
3. J. Danielli & H. Davson 1935 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，从而提出 了”蛋白质-脂类-蛋白质”的三明治模型。
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二、几种有代表性的质膜模型
（一）三明治式质膜模型 1935年，J.F.Danielli & H.davson提出的第
厚约2nm的展开的 蛋白质分子
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流动 镶嵌 模型
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流动镶嵌模型要点
膜的流动性：膜总是处于流动变化之中，脂 类分子和蛋白质分子可做侧向流动。
膜蛋白的分布是不对称的：有的镶在膜表 面，有的嵌入或横跨脂双分子层。
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其他模型
液晶态模型：膜脂处于无序（流动性）和有序
（晶态）之间的动态转变之中。
板块镶嵌模型：强调生物膜是由具有流动性程度
不同的“板块”镶嵌而成。
脂伐模型：该模型认为在生物膜上胆固醇富集而
形成有序脂相，如同“脂伐”一样载着各种蛋白质。 推测一个100nm大小的脂伐可载有600个蛋白质分子。 此模型可以解释生物膜的某些性质与功能，但仍需 要更多的证据
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生物膜结构的特征
磷脂双分子层是组成生物膜的基本结构成分,尚未 发现膜结构中起组织作用的蛋白；
一个质膜模型。 Danielli – davson模型
球
细胞膜由两层磷脂分子构 成，分子的疏水碳氢链在膜 的内部彼此相对，分子的亲 水端朝外，亲水端上覆盖着 一层球形蛋白质分子。
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(二) 单位膜模型
1959, J.D.Robertson提出暗-明 – 暗三层式结
构。
厚约3.5nm
脂双层分子
单位膜模型是在双分子片层模型基础上提 出。 不同之处是对膜蛋白分子结构的解释。 优点是能够解释电镜下的质膜图像
—— 外周蛋白 —— 整合蛋白 —— 脂锚定膜蛋白
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外周蛋白
外周蛋白(peripheral protein)又称附着蛋白(protein-attached)。这种蛋 白完全外露在脂双层的内外两侧，为水溶性蛋白，靠离子键或其他较 弱的键与膜表面的蛋白质或脂分子结合。只要提高温度或者改变溶液 的离子强度就可以将外周蛋白分离下来。