细胞膜与细胞表面(3)
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第四章 细胞质膜与细胞表面
Chapter Four Cell Membrane and Cell
Surface
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1
学习的目的
1、掌握细胞膜的分子组成及结构模型； 2、了解细胞膜骨架及其它表面特化结构； 3、掌握细胞外基质的主要成分及其特点； 4、掌握细胞表面的主要粘着因子； 5、掌握细胞连接的主要类型及其特点；
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3
一、质膜的化学组成
主要由膜脂和膜蛋白组成，另有少量 糖，以糖脂和糖蛋白形式存在。
膜脂是膜的基本骨架，膜蛋白是膜功 能的主要体现者。
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4
（一）膜脂
主要有磷脂、鞘磷脂、糖脂和胆固醇。
1、磷脂：是构成膜脂的基本成分，占总 膜脂50％以上。
结构：以甘油为骨架，结合2个脂肪酸 链和1个磷酸基团，磷酸基团上再连接胆 碱、乙醇胺、丝氨酸或肌醇等。
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31
阴离子去垢剂十二烷 基磺酸钠 (SDS)和非离 子型去垢剂Triton X100 的结构
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32
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33
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Solubilizing membrane proteins with a mild detergent.
The detergent disrupts the lipid bilayer and brings the proteins into solution as protein-lipiddetergent complexes. The phospholipids in the membrane are also solubilized by the detergent.
变化最多、最复杂的糖脂是神经节苷脂， 头部包含一个或几个唾液酸和糖的残基。
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13
糖脂的结构 ：
1. 半乳糖脑苷脂，2. GM1神经节苷脂，3. 唾液酸
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14
神经节苷脂是神经元质膜中具特征性成 分。
家族性白痴病患者就是细胞内缺乏氨基 己糖脂酶，不能将神经节苷脂GM2 加工 成GM3，GM2累积在神经细胞中，使中 枢神经系统退化。
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2
第一节 细胞膜与细胞表面特化结构
细胞膜（cell membrane）又称质膜 (Plasma membrane)，是区分细胞内部与周 围环境的动态屏障，也是细胞物质交换和信息 传递的通道。
细胞质膜及其两侧,主要是外侧的附属物合起 来称为细胞表面，它是一种具有许多生命功能 的界面,与细胞的许多生命活动有关
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15
人的ABO血型也是由糖脂所决定
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16
4、胆固醇
仅存在真核细胞膜上，动物细胞膜上含量高， 植物细胞中含量少。
分子结构：分3部分，羟基作极性头部，非极 性的类固醇环和一个碳氢链尾。
特点：分子较其它膜脂小，双亲性低
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17
胆固醇
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18
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19
功能：提高脂双层稳定性，调节脂双层流 动性，降低水溶性物质的通透性。
在无胆固醇培养基中，不能合成胆固醇 的突变细胞株很快发生自溶。
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20
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5、脂质体（liposome）
一种人工膜。在水面，磷脂分子亲水头 部插入水中，疏水尾部伸向空气，搅动后形 成双层脂分子的球形脂质体。
可用于转基因，或制备的药物，利用脂 质体可以和细胞膜融合的特点，将药物送入 细胞内部。
特点：具1个极性头和2个非极性的尾。
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5
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6
线粒体内膜和某些细菌质膜上的心 磷脂具3个非极性区。
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7
磷脂的脂肪酸碳链
多为偶数，由16，18或20个碳原子组成。 常含不饱和脂肪酸，并多为顺式，顺式 不饱和脂肪酸在烃链中产生30度的弯曲。
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8
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9
2、鞘磷脂
以鞘胺醇为骨架，与1条脂肪酸链组成尾 部，头部也与磷酸结合。
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22
脂质体
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23
（二）膜蛋白
依与脂分子的结合方式，可分为： 1、整合蛋白(integral protein) 2、外周蛋白(peripheral protein) 3、脂锚定蛋白(lipid-anchored protein)。
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24
①、②整合蛋白；③、④脂锚定蛋白；⑤、⑥外周蛋白
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25
1、整合蛋白(integral protein)
多为跨膜蛋白（transmembrane proteins），两性分子，疏水部分位于脂双 层内部，亲水部分位于脂双层外部。
整合蛋白可以是单次跨膜、多次跨膜、多亚 基跨膜等，一般含25-50%的α螺旋。
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26
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27
典型的单次跨膜蛋白： 跨膜区域是右手a螺旋， 二硫键和寡聚糖链都在 非细胞质面。而在细胞 质面，由于细胞内还原 性环境，不形成二硫键。
34
2、外周蛋白
靠离子键或其它较弱的键与膜表面的蛋白质或 脂的亲水部分结合，改变溶液离子强度或提高温 度可从膜上分离。
整合蛋白和外周蛋白有时难区分，部分蛋白质 由多亚基构成，有的亚基为跨膜蛋白，有的则是 外周蛋白。
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35
3、脂锚定蛋白 （lipid-anchored protein）
（1）是糖磷脂酰肌醇(GPI)连接的蛋白，GPI 位于细胞膜的外小页。
脑和神经细胞富含鞘磷脂，原核细胞和植 物无鞘磷脂。
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10
鞘磷脂
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11
3、糖脂
是含糖而不含磷酸的脂类，普遍存在于原 核和真核细胞的质膜上，约占总膜脂的5％， 神经细胞膜约占5-10％。
也是两性分子。结构与鞘磷脂相似，只是 由一个或多个糖残基代替了磷脂酰胆碱。
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12
最简单的糖脂是半乳糖脑苷脂，只有一个 半乳糖残基作极性头部；
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28
形成亲水通道的整合蛋白跨膜区域有两种组 成形式：
一、由多个两性α螺旋组成亲水通道：人红细 胞膜上的带3蛋白。
二、由两性β折叠组成亲水通道 ：线粒体内膜 上的孔蛋白。
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29
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30
整合蛋白的分离
由于有疏水结构域，整合蛋白与膜的结 合非常紧密，只有用去垢剂(detergent)才 能从膜上洗涤下来，常用的有： （1）离子型去垢剂SDS； （2）非离子型去垢剂Triton-X100。
许多细胞表面的受体、酶、细胞粘着分子和 引起羊瘙痒病的PrPC属这类蛋白。
（2）与插入质膜内小页的长碳氢链结合，如 三聚体GTP结合调节蛋白的α Βιβλιοθήκη Baiduγ亚基。
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二、膜的结构模型及特点
Chapter Four Cell Membrane and Cell
Surface
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学习的目的
1、掌握细胞膜的分子组成及结构模型； 2、了解细胞膜骨架及其它表面特化结构； 3、掌握细胞外基质的主要成分及其特点； 4、掌握细胞表面的主要粘着因子； 5、掌握细胞连接的主要类型及其特点；
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一、质膜的化学组成
主要由膜脂和膜蛋白组成，另有少量 糖，以糖脂和糖蛋白形式存在。
膜脂是膜的基本骨架，膜蛋白是膜功 能的主要体现者。
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（一）膜脂
主要有磷脂、鞘磷脂、糖脂和胆固醇。
1、磷脂：是构成膜脂的基本成分，占总 膜脂50％以上。
结构：以甘油为骨架，结合2个脂肪酸 链和1个磷酸基团，磷酸基团上再连接胆 碱、乙醇胺、丝氨酸或肌醇等。
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阴离子去垢剂十二烷 基磺酸钠 (SDS)和非离 子型去垢剂Triton X100 的结构
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Solubilizing membrane proteins with a mild detergent.
The detergent disrupts the lipid bilayer and brings the proteins into solution as protein-lipiddetergent complexes. The phospholipids in the membrane are also solubilized by the detergent.
变化最多、最复杂的糖脂是神经节苷脂， 头部包含一个或几个唾液酸和糖的残基。
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糖脂的结构 ：
1. 半乳糖脑苷脂，2. GM1神经节苷脂，3. 唾液酸
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14
神经节苷脂是神经元质膜中具特征性成 分。
家族性白痴病患者就是细胞内缺乏氨基 己糖脂酶，不能将神经节苷脂GM2 加工 成GM3，GM2累积在神经细胞中，使中 枢神经系统退化。
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第一节 细胞膜与细胞表面特化结构
细胞膜（cell membrane）又称质膜 (Plasma membrane)，是区分细胞内部与周 围环境的动态屏障，也是细胞物质交换和信息 传递的通道。
细胞质膜及其两侧,主要是外侧的附属物合起 来称为细胞表面，它是一种具有许多生命功能 的界面,与细胞的许多生命活动有关
可编辑版
15
人的ABO血型也是由糖脂所决定
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4、胆固醇
仅存在真核细胞膜上，动物细胞膜上含量高， 植物细胞中含量少。
分子结构：分3部分，羟基作极性头部，非极 性的类固醇环和一个碳氢链尾。
特点：分子较其它膜脂小，双亲性低
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胆固醇
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功能：提高脂双层稳定性，调节脂双层流 动性，降低水溶性物质的通透性。
在无胆固醇培养基中，不能合成胆固醇 的突变细胞株很快发生自溶。
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5、脂质体（liposome）
一种人工膜。在水面，磷脂分子亲水头 部插入水中，疏水尾部伸向空气，搅动后形 成双层脂分子的球形脂质体。
可用于转基因，或制备的药物，利用脂 质体可以和细胞膜融合的特点，将药物送入 细胞内部。
特点：具1个极性头和2个非极性的尾。
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线粒体内膜和某些细菌质膜上的心 磷脂具3个非极性区。
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磷脂的脂肪酸碳链
多为偶数，由16，18或20个碳原子组成。 常含不饱和脂肪酸，并多为顺式，顺式 不饱和脂肪酸在烃链中产生30度的弯曲。
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2、鞘磷脂
以鞘胺醇为骨架，与1条脂肪酸链组成尾 部，头部也与磷酸结合。
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脂质体
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（二）膜蛋白
依与脂分子的结合方式，可分为： 1、整合蛋白(integral protein) 2、外周蛋白(peripheral protein) 3、脂锚定蛋白(lipid-anchored protein)。
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①、②整合蛋白；③、④脂锚定蛋白；⑤、⑥外周蛋白
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1、整合蛋白(integral protein)
多为跨膜蛋白（transmembrane proteins），两性分子，疏水部分位于脂双 层内部，亲水部分位于脂双层外部。
整合蛋白可以是单次跨膜、多次跨膜、多亚 基跨膜等，一般含25-50%的α螺旋。
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典型的单次跨膜蛋白： 跨膜区域是右手a螺旋， 二硫键和寡聚糖链都在 非细胞质面。而在细胞 质面，由于细胞内还原 性环境，不形成二硫键。
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2、外周蛋白
靠离子键或其它较弱的键与膜表面的蛋白质或 脂的亲水部分结合，改变溶液离子强度或提高温 度可从膜上分离。
整合蛋白和外周蛋白有时难区分，部分蛋白质 由多亚基构成，有的亚基为跨膜蛋白，有的则是 外周蛋白。
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3、脂锚定蛋白 （lipid-anchored protein）
（1）是糖磷脂酰肌醇(GPI)连接的蛋白，GPI 位于细胞膜的外小页。
脑和神经细胞富含鞘磷脂，原核细胞和植 物无鞘磷脂。
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鞘磷脂
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3、糖脂
是含糖而不含磷酸的脂类，普遍存在于原 核和真核细胞的质膜上，约占总膜脂的5％， 神经细胞膜约占5-10％。
也是两性分子。结构与鞘磷脂相似，只是 由一个或多个糖残基代替了磷脂酰胆碱。
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最简单的糖脂是半乳糖脑苷脂，只有一个 半乳糖残基作极性头部；
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形成亲水通道的整合蛋白跨膜区域有两种组 成形式：
一、由多个两性α螺旋组成亲水通道：人红细 胞膜上的带3蛋白。
二、由两性β折叠组成亲水通道 ：线粒体内膜 上的孔蛋白。
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整合蛋白的分离
由于有疏水结构域，整合蛋白与膜的结 合非常紧密，只有用去垢剂(detergent)才 能从膜上洗涤下来，常用的有： （1）离子型去垢剂SDS； （2）非离子型去垢剂Triton-X100。
许多细胞表面的受体、酶、细胞粘着分子和 引起羊瘙痒病的PrPC属这类蛋白。
（2）与插入质膜内小页的长碳氢链结合，如 三聚体GTP结合调节蛋白的α Βιβλιοθήκη Baiduγ亚基。
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二、膜的结构模型及特点