细胞生物学--第三章 细胞质膜与跨膜运输

■ 决定血型，除A外，还有B、C、D ，其中A含量最多 ■ 单次跨膜, ■ 其亲水的氨基端露在膜的外侧, 结合16个低聚糖侧链。
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血型糖蛋白Glycophorin
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◆ 带3蛋白
■ 带3蛋白在膜中含量很高，约为红细胞膜蛋白的 25%;
■ 阴离子转运通道，完成红细胞功能的蛋白 ■ 由两个相同的亚基组成的二聚体; ■ 每个亚基跨膜至少12次 ; ■ 糖蛋白，糖基占分子量的6－8％。
◆红细胞是研究膜结构的最好材料。
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3.2.1 红细胞的生物学
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米。
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电镜下的红细胞
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红 细 胞 膜 蛋 白
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血影蛋白 锚定蛋白 带3蛋白 血型糖蛋白 带4.1蛋白 肌动蛋白
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肌动蛋白
锚定蛋白 带4.1蛋白
血影蛋白
带3a蛋白
血型糖蛋白 15
血型糖蛋白 带3蛋白 血影蛋白 肌动蛋白 锚定蛋白 带4.1蛋白
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跨膜糖蛋白
膜骨架蛋白 外周蛋白
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◆血型糖蛋白A
■第一个被测定氨基酸序列的膜蛋白（由131个氨基酸 组成）；
实验结果证明∶红细胞膜脂与表面积之比 约为1.8～2.2∶1。
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推测双脂层的实验
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3.2.2 红细胞膜结Hale Waihona Puke Baidu的研究
问题提出的依据∶
◆行程∶500,000米
◆要多次穿过小于自身直径一半的微小通道;
◆要在脾脏内经受少氧、低pH值的不利条件;
◆又要经过心脏内瓣膜涡流冲击，但始终保持结
构的完整。
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红细胞膜骨架组织
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3.3 膜的化学组成
3.3.1 膜脂 （大约 50% ） 3.3.2 膜糖 3.3.3 膜蛋白
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3.3.1 膜脂
膜脂有很多种，都是两亲性的，有一个亲水 末端和一个疏水末端。
主要有三种膜脂: ●磷脂(phospholipids) ；50% ●鞘脂Sphingolipids； ●胆固醇Cholesterol。
血影（Erythrocyte Ghost）
将红细胞分离后放入低渗溶液中，水很 快渗入到细胞内部，使红细胞膨胀、破裂， 从而释放出血红蛋白，当红细胞的内容物渗 漏之后，它的质膜可以重新封闭起来，此时 的红细胞被称为血影 （ghost）。
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红细胞血影
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红细胞膜脂双层结构的研究
◆1925年两位荷兰科学家E.Gorter和F.Grendel 根据对红细胞质膜的研究首次提出质膜的基本 结构是脂双层(lipid bilayer) 。
胞膜上，也就将骨架固定到质膜上。
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连接复合物 血影蛋白 肌动蛋白
锚定蛋白
血型糖蛋白
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◆内收蛋白(Adducin)
●是由两个亚基组成的二聚体，形态似不规则的 盘状物，高5.4nm,直径12.4nm;
● 内收蛋白可与肌动蛋白及血影蛋白复合体结 合，并且通过ca2+和钙调蛋白的作用影响骨架 蛋白的稳定性，从而影响红细胞的形态。
●动物细胞膜胆固醇的含量较高 ●植物和细菌细胞膜中一般没有 ●酵母细胞膜中是麦角固醇;
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羟基 类固醇环
碳氢尾部
胆固醇模式图
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■胆固醇分子包括三部分:
Chapter 3
细胞质膜与跨膜运输
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纲要
3.1 概述 3.2 红细胞膜结构 3.3 膜的化学组成 3.4 膜的分子结构及特点
3.5 物质跨膜运输 ☆
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3.1 概述
细胞质膜 (Plasma Membrane)
指包围在细胞表面的一层极薄的膜，主要由膜脂和膜蛋白所 组成。质膜的基本作用是维护细胞内微环境的相对稳定,并参与同 外界环境进行物质交换、能量和信息传递。
网架结构。
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血影蛋白、肌动蛋白、带4.1蛋白连接方式
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◆肌动蛋白Actin
• 肌动蛋白纤维链长约35nm（结合有原肌球蛋白），
• 在肌动蛋白纤维上有多个(一般为5个左右)与血影蛋 白结合的位点,
• 通过与血影蛋白游离端相连，参与膜骨架结构的形 成；
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◆带4.1蛋白(Band 4.1 Protein)
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带
3 蛋 白 的 功 能
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◆血影蛋白(Spectrin)
●又称收缩蛋白，有两条相似的亚基∶α亚基， β亚基；
●α链和β链反向平行排列, 扭曲成麻花状，形成异二 聚体；
●两个异二聚体头-头连接成四聚体；
●五个或六个四聚体的尾端一起连接于短的肌动蛋白纤 维, 形成“连接复合物”；
●这些血影蛋白在整个细胞膜的细胞质面下面形成韧性的
内膜 (internal membrane)
生物膜 (Biomembrane)
细胞所有膜结构，包括细胞内膜和质膜
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边界与通透性障碍 组织和功能定位
能量转换
物质运输 a
膜 的 功 能
细胞间通讯
信号识别与传递 4
质膜的模式图
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3.2 红细胞膜结构
◆红细胞是结构最简单的细胞:
■成熟的红细胞没有细胞器； ■质膜是红细胞惟一的膜结构； ■红细胞质膜易于提纯和分离；
●由两个亚基组成的球状蛋白; ●在膜骨架中的作用是通过同血影蛋白结合，促
使血影蛋白同肌动蛋白结合; ●4.1蛋白本身不同肌动蛋白相连，因为它没有与
肌动蛋白连接的位点。
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◆ 锚定蛋白(Ankyrin)
• 又称2.1蛋白,与血影蛋白相连; • 与跨膜的带3蛋白的细胞质区域相连, • 锚定蛋白借助于带3蛋白将血影蛋白连接到细
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2 鞘脂Sphingolipids
■一类含量较少的膜脂，是鞘氨醇的衍生物。 ■ 鞘氨醇通过氨基连接一个脂肪酸链，构成神经
酰胺。 ■ 鞘氨醇羟基末端连接不同的基团，形成不同的
鞘氨醇酯。
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鞘脂
鞘氨醇 神经酰胺
鞘磷脂 脑苷脂
神经节苷脂
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3 胆固醇(Cholesterol)
■胆固醇存在于真核细胞膜中：
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膜脂的主要类型 1 磷脂(phospholipids)
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(磷脂酰乙醇胺) (磷脂酰丝氨酸)
(磷脂a 酰胆碱)
(磷脂酰肌醇)
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■动、植物细胞膜上都有磷脂,约占膜脂的50%以上； ■亲水端是磷酸基团，称为头部；
■疏水端是两条长短不一的烃链, 称为尾部,一般含有 14～24个偶数碳原子； ■其中一烃链常含有一个或数个双键,双键的存在使得 膜具有一定的流动性。