细胞膜和其表面结构培训课件

细胞膜和其表面结构质膜（质膜（plasma membraneplasma membrane）：）：包围在细胞质表面的包围在细胞质表面的一层薄膜，又称一层薄膜，又称细胞膜（细胞膜（cell membranecell membrane）。细胞内膜细胞内膜(intracellular membraneintracellular membrane)：围绕各种细围绕各种细胞器的膜。胞器的膜。生物膜（生物膜（biomembranebiomembrane）：）：细胞所有膜结构统称生细胞所有膜结构统称生物膜，包括细胞膜和胞内膜。物膜，包括细胞膜和胞内膜。单位膜单位膜(unit membrane)unit membrane)：在电镜下可见生物膜为在电镜下可见生物膜为“两暗一明两暗一明”的三层结构，通常将这三层结构形式的三层结构，通常将这三层结构形式作为一个单位，称单位膜。作为一个单位，称单位膜。关于关于“膜膜”的相关概念的相关概念2细胞膜和其表面结构单单 位位 膜膜3细胞膜和其表面结构一、质膜的化学组成一、质膜的化学组成膜脂膜脂(50%)膜蛋白膜蛋白(40-50%)膜糖类膜糖类(5-10%)第一节第一节 细胞膜细胞膜4细胞膜和其表面结构一）膜脂一）膜脂膜脂主要包括膜脂主要包括磷脂、糖脂磷脂、糖脂和和胆固醇胆固醇三种类型。三种类型。1 1、磷脂、磷脂 是构成膜脂的基本成分，约占整个膜脂的是构成膜脂的基本成分，约占整个膜脂的5050以上。以上。磷脂分子的磷脂分子的主要主要特征特征是：是：分为头部和尾部；分为头部和尾部；头部由磷酸和碱基组成，有极性，亲水性；尾部由头部由磷酸和碱基组成，有极性，亲水性；尾部由两条脂肪酸链构成，非极性，疏水性；两条脂肪酸链构成，非极性，疏水性；为为双亲媒性分子双亲媒性分子（兼性分子）。（兼性分子）。5细胞膜和其表面结构X X极极性性头头部部基基团团（亲亲水水）非非极极性性尾尾部部基基团团（疏疏水水）碱基碱基6细胞膜和其表面结构7细胞膜和其表面结构根据头部的不同可分为：根据头部的不同可分为：磷脂酰胆碱磷脂酰胆碱phosphatidylcholinephosphatidylcholine，PCPC，旧称旧称 卵磷脂卵磷脂;磷脂酰丝氨酸磷脂酰丝氨酸phosphatidylserinephosphatidylserine，PSPS；磷脂酰乙醇胺磷脂酰乙醇胺phosphatidylethanolaminephosphatidylethanolamine，PEPE，旧称脑磷脂；旧称脑磷脂；磷脂酰肌醇磷脂酰肌醇phosphatidylinositolphosphatidylinositol，PIPI。8细胞膜和其表面结构9细胞膜和其表面结构2 2、糖脂、糖脂是含糖而不含磷酸的脂类；是含糖而不含磷酸的脂类；也是双亲媒性分子。也是双亲媒性分子。极性头部含有糖基极性头部含有糖基,非极性尾部是鞘氨醇非极性尾部是鞘氨醇；包括脑苷脂（最简单的糖脂）、神经节苷包括脑苷脂（最简单的糖脂）、神经节苷脂等。脂等。10细胞膜和其表面结构葡萄糖脑苷脂葡萄糖脑苷脂半乳糖脑苷脂半乳糖脑苷脂神神经经节节苷苷脂脂11细胞膜和其表面结构3 3、胆固醇、胆固醇一般多存在于动物细胞中；一般多存在于动物细胞中；头尾部之间含有固醇环；头尾部之间含有固醇环；双亲媒性分子。双亲媒性分子。12细胞膜和其表面结构双亲媒性分子双亲媒性分子双亲媒性分子既具有极性的头部和非双亲媒性分子既具有极性的头部和非极性尾部，在所有的膜脂都都是双亲极性尾部，在所有的膜脂都都是双亲媒性分子媒性分子水溶液中膜脂自动形成双分子层，尾水溶液中膜脂自动形成双分子层，尾部相内，头部向外，并且可以形成不部相内，头部向外，并且可以形成不同的形状，如平面形，球形等。同的形状，如平面形，球形等。13细胞膜和其表面结构膜脂分子层膜脂分子层14细胞膜和其表面结构4 4、脂质体（、脂质体（liposomeliposome）是一种人工脂膜是一种人工脂膜在水中，搅动后磷脂形成双层脂分子的球形脂质体，在水中，搅动后磷脂形成双层脂分子的球形脂质体，直径直径251000251000nmnm不等。不等。人工脂质体可用于：人工脂质体可用于：1.1.研究生物膜的特性。研究生物膜的特性。2.2.转基因；转基因；3.3.在临床治疗中在临床治疗中,脂质体作为药物或酶等载体；脂质体作为药物或酶等载体；15细胞膜和其表面结构16细胞膜和其表面结构二）、膜蛋白二）、膜蛋白外在外在(外周外周)膜蛋白膜蛋白(extrinsic/peripheral extrinsic/peripheral membrane proteins)membrane proteins)；亲水性蛋白亲水性蛋白,靠离子键或其它弱键与膜表面的靠离子键或其它弱键与膜表面的 蛋白质分子或脂分子结合，易分离。蛋白质分子或脂分子结合，易分离。内在（整合）膜蛋白（内在（整合）膜蛋白（intrinsic/integral intrinsic/integral membrane proteins)membrane proteins)。兼性蛋白，与膜结合紧密，需用去垢剂使膜崩解兼性蛋白，与膜结合紧密，需用去垢剂使膜崩解后才可分离。后才可分离。17细胞膜和其表面结构18细胞膜和其表面结构膜蛋白膜蛋白l镶嵌蛋白占镶嵌蛋白占70708080；l周边蛋白占周边蛋白占3030左右左右l嵌入脂质双分子层中；嵌入脂质双分子层中；l嵌入部分疏水，露出部嵌入部分疏水，露出部 分亲水，因此也是双亲分亲水，因此也是双亲 媒性分子媒性分子功能：细胞膜功能的主功能：细胞膜功能的主 要承担者要承担者。l主要分布与细胞膜内表主要分布与细胞膜内表面，大部分为亲水性；面，大部分为亲水性；l功能：收缩，参与细胞功能：收缩，参与细胞 的胞吞变形等。的胞吞变形等。19细胞膜和其表面结构三）膜糖类三）膜糖类与膜脂或膜蛋白结合成与膜脂或膜蛋白结合成糖脂糖脂或或糖蛋糖蛋白白，仅分布于膜的外表面仅分布于膜的外表面。主要为一些低聚糖组成，如主要为一些低聚糖组成，如半乳糖、半乳糖、甘露糖、岩藻糖、半乳糖胺、葡萄甘露糖、岩藻糖、半乳糖胺、葡萄糖、葡萄糖胺、唾液酸等七种。糖、葡萄糖胺、唾液酸等七种。20细胞膜和其表面结构细胞质细胞质脂脂双双层层膜膜蛋蛋白白细细胞胞被被21细胞膜和其表面结构血型糖蛋白血型糖蛋白22细胞膜和其表面结构二、细胞膜的分子结构二、细胞膜的分子结构23细胞膜和其表面结构质膜的质膜的流动镶嵌模型流动镶嵌模型 (fluid mosaic model)fluid mosaic model)1 1、连续的脂质双分子构成膜的主体（骨架），它、连续的脂质双分子构成膜的主体（骨架），它具有液晶态特性；具有液晶态特性；2 2、球形蛋白质分子嵌入，贯穿或附着于脂双分子、球形蛋白质分子嵌入，贯穿或附着于脂双分子层中；层中；3 3、糖类附着在膜的外表面，与表层的脂类和蛋白、糖类附着在膜的外表面，与表层的脂类和蛋白质结合形成糖蛋白和糖脂；质结合形成糖蛋白和糖脂；4 4、生物膜具有流动性。、生物膜具有流动性。24细胞膜和其表面结构25细胞膜和其表面结构1 1、质膜的流动性、质膜的流动性1）膜脂分子的运动三、细胞膜的特性三、细胞膜的特性旋转运动摆动伸缩震荡运动翻转运动侧向扩散运动26细胞膜和其表面结构v影响膜脂流动性的因素影响膜脂流动性的因素l 胆固醇胆固醇l脂肪酸链的饱和度脂肪酸链的饱和度l脂肪酸链的链长短脂肪酸链的链长短l卵磷脂卵磷脂/鞘磷脂鞘磷脂l 其他因素：温度、酸碱度、离子强度等。其他因素：温度、酸碱度、离子强度等。27细胞膜和其表面结构2 2）膜蛋白的分子运动膜蛋白的分子运动侧向扩散侧向扩散 例：成斑现象例：成斑现象 成帽现象成帽现象旋转扩散旋转扩散28细胞膜和其表面结构小鼠细胞小鼠细胞标记人膜蛋白抗标记人膜蛋白抗体体+人膜蛋白（抗人膜蛋白（抗原）原）异核细胞异核细胞抗小鼠膜蛋白抗体抗小鼠膜蛋白抗体+荧光素荧光素B B抗人膜蛋白抗体抗人膜蛋白抗体+荧光素荧光素A A标记小鼠膜蛋白抗标记小鼠膜蛋白抗体体+小鼠膜蛋白（抗小鼠膜蛋白（抗原）原）人细胞人细胞孵育（孵育（37370 0C,40C,40分钟）分钟）诱导融合诱导融合膜蛋白膜蛋白(抗原）抗原）29细胞膜和其表面结构质膜的流动性是保证其正常功能的必要条件。质膜的流动性是保证其正常功能的必要条件。当膜的流动性低于一定的阈值时，许多酶的活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；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。反之如果流动性过高，又会造成膜的溶解。3 3）膜流动性的生理意义）膜流动性的生理意义30细胞膜和其表面结构2、质膜的不对称性、质膜的不对称性膜脂膜脂分布的不对称性：脂类双分子层内外两层脂分布的不对称性：脂类双分子层内外两层脂质分子种类、含量和比例均不相同；质分子种类、含量和比例均不相同；膜蛋白膜蛋白分布的不对称性：没有任何一种蛋白是既分布的不对称性：没有任何一种蛋白是既分布于膜内层又分布于膜外层；分布于膜内层又分布于膜外层；膜糖类膜糖类分布的不对称性：糖类主要分布于细胞膜分布的不对称性：糖类主要分布于细胞膜的外表面。的外表面。思考：膜的不对称性有何生物学意义？思考：膜的不对称性有何生物学意义？31细胞膜和其表面结构32细胞膜和其表面结构第二节第二节 细胞表面细胞表面l细胞表面：细胞表面：指包围在细胞质外层的一个复合指包围在细胞质外层的一个复合的结构体系和多功能体系，包括的结构体系和多功能体系，包括细胞膜、细细胞膜、细胞被胞被和膜下和膜下胞质溶胶层胞质溶胶层。33细胞膜和其表面结构细胞表面结构示意图细胞表面结构示意图34细胞膜和其表面结构细胞被细胞被l细胞被：细胞被：细胞膜中细胞膜中糖蛋白和糖脂外表面的糖链相糖蛋白和糖脂外表面的糖链相互交织形成的一层绒毛状的互交织形成的一层绒毛状的多糖物质多糖物质。l是细胞膜结构的一部分；是细胞膜结构的一部分；l具有保护作用和信号接受作用；具有保护作用和信号接受作用；l特殊的：哺乳动物的小肠上皮细胞的细胞被具有特殊的：哺乳动物的小肠上皮细胞的细胞被具有吸收的作用，称为吸收的作用，称为糖萼。糖萼。35细胞膜和其表面结构电镜下细胞被结构图电镜下细胞被结构图36细胞膜和其表面结构胞质溶胶层胞质溶胶层l是细胞膜下是细胞膜下0.10.10.20.2nmnm的溶胶层；的溶胶层；l含高浓度的蛋白质和微管、微丝（细胞含高浓度的蛋白质和微管、微丝（细胞骨架的组成成份）；骨架的组成成份）；l维持细胞的形态、极性（微丝、微管具维持细胞的形态、极性（微丝、微管具有极性）、运动、参与细胞的物质运输。有极性）、运动、参与细胞的物质运输。37细胞膜和其表面结构思考题思考题1 1、膜蛋白有哪些类型？各有何功能？、膜蛋白有哪些类型？各有何功能？2 2、细胞膜主要由哪些分子组成？、细胞膜主要由哪些分子组成？3 3、如何理解膜的不对称性和流动性？如何理解膜的不对称性和流动性？38细胞膜和其表面结构第四节 细胞连接39细胞膜和其表面结构细胞连接细胞连接(cell junction)：分为三种：封闭连接分为三种：封闭连接 锚定连接锚定连接 通讯连接通讯连接 定义：定义：多细胞生物体组织中，相邻细多细胞生物体组织中，相邻细 胞膜的接触区域特化形成的一胞膜的接触区域特化形成的一 些连接结构。些连接结构。40细胞膜和其表面结构41细胞膜和其表面结构一、封闭连接一、封闭连接（occluding junction）l主要形式为主要形式为紧密连接（紧密连接（tight junction)tight junction)；l分子机制分子机制：相邻细胞的特殊膜蛋白相互交联：相邻细胞的特殊膜蛋白相互交联 （嵴线）封闭了细胞之间的空隙。（嵴线）封闭了细胞之间的空隙。l特点特点：细胞膜之间连接紧密，无空隙；：细胞膜之间连接紧密，无空隙；l分布分布：广泛存在于各种上皮细胞之间。：广泛存在于各种上皮细胞之间。42细胞膜和其表面结构细胞膜细胞膜 细胞间隙细胞间隙（嵴线）（嵴线）43细胞膜和其表面结构紧密连接的功能紧密连接的功能1 1、形成渗漏屏障，起重要的封闭作用；、形成渗漏屏障，起重要的封闭作用；例：血脑屏障和血胎屏障例：血脑屏障和血胎屏障2 2、支持功能；、支持功能；3 3、隔离作用隔离作用，使游离端与基底面质膜上的，使游离端与基底面质膜上的 膜蛋白行使各自不同的膜功能。膜蛋白行使各自不同的膜功能。44细胞膜和其表面结构l 是由一个是由一个细胞的骨架细胞的骨架和另一个细胞的骨和另一个细胞的骨架相连或与细胞外基质连接形成；架相连或与细胞外基质连接形成；二、锚定连接二、锚定连接（anchoring junctionanchoring junction）l分布：分布：上皮组织、心肌上皮组织、心肌 、子宫颈、平滑肌细胞、子宫颈、平滑肌细胞l类型：类型：1、桥粒连接：中间丝介导（桥粒、半桥粒）、桥粒连接：中间丝介导（桥粒、半桥粒）2、黏合连接：肌动蛋白丝介导（粘合带、粘合、黏合连接：肌动蛋白丝介导（粘合带、粘合斑）斑）46细胞膜和其表面结构问问:为什么要有细胞骨架的参与？为什么要有细胞骨架的参与？47细胞膜和其表面结构 细胞膜之间有约细胞膜之间有约3030nmnm的空隙，由连的空隙，由连接蛋白与接蛋白与中间丝中间丝连接形成纽扣状结构。连接形成纽扣状结构。包括包括桥粒桥粒和和半桥粒半桥粒连接。连接。1、桥粒连接、桥粒连接48细胞膜和其表面结构桥粒桥粒：是细胞间：是细胞间连接起中心作用连接起中心作用的结构。的结构。细胞膜细胞膜 细胞间隙细胞间隙桥粒蛋白桥粒蛋白中间纤维中间纤维盘状致密斑盘状致密斑（30nm)(15-20nm)半桥粒半桥粒：是使细：是使细胞与其下方的基胞与其下方的基底膜相连的结构。底膜相连的结构。细胞膜细胞膜基底膜基底膜中间纤维中间纤维桥粒蛋白桥粒蛋白49细胞膜和其表面结构50细胞膜和其表面结构桥粒连接的功能桥粒连接的功能：将相邻细胞或细胞与基：将相邻细胞或细胞与基质牢牢连接起来，起支持、附着、抵质牢牢连接起来，起支持、附着、抵抗外界压力与张力的作用。抗外界压力与张力的作用。例：天疱疮患者对自身的桥粒连接蛋白产例：天疱疮患者对自身的桥粒连接蛋白产生抗体并使皮肤上皮的桥粒连接破坏消生抗体并使皮肤上皮的桥粒连接破坏消失，从而导致细胞过早脱落，形成严重失，从而导致细胞过早脱落，形成严重的表皮大疮。的表皮大疮。51细胞膜和其表面结构天疱疮52细胞膜和其表面结构粘合带粘合带：位于上皮细：位于上皮细胞紧密连接的下方胞紧密连接的下方,在在相邻细胞间形成一个相邻细胞间形成一个连续的带状结构。连续的带状结构。紧密连接紧密连接粘合带粘合带 微丝束微丝束 （肌动蛋白纤维）（肌动蛋白纤维）细胞间隙细胞间隙(15-20nm)粘合斑粘合斑：是肌动蛋：是肌动蛋白与细胞外基质之白与细胞外基质之间的连接方式。间的连接方式。2、粘合连接（中间连接）、粘合连接（中间连接）53细胞膜和其表面结构粘合连接的功能粘合连接的功能：均起：均起着附着与支持的功能。着附着与支持的功能。总之总之：锚定连接将相邻：锚定连接将相邻细胞的骨架系统或将细细胞的骨架系统或将细胞与基质相连形成一个胞与基质相连形成一个坚强、有序的细胞群体。坚强、有序的细胞群体。54细胞膜和其表面结构三、通讯连接三、通讯连接（communicating communicating junctionjunction）l除了连接作用以外，还具有介导细除了连接作用以外，还具有介导细胞间通讯的作用；胞间通讯的作用；l是动物细胞（包括人）间最主要的是动物细胞（包括人）间最主要的一种连接方式；一种连接方式；l包括：间隙连接和突触连接。包括：间隙连接和突触连接。55细胞膜和其表面结构细胞膜细胞膜细胞间隙细胞间隙2-4nm连接子连接子跨摸蛋白亚单位跨摸蛋白亚单位孔孔 道道1.5nm1.5nm个个间间隙隙连连接接单单位位9-10nm两两个个连连接接子子为为一一间隙连接间隙连接 连接处有连接处有2 24 4nmnm的缝隙；基本单位称的缝隙；基本单位称连接子连接子，由由6 6个跨膜蛋白亚单位环绕而成，相邻细胞膜上的两个跨膜蛋白亚单位环绕而成，相邻细胞膜上的两个连接子对接便形成个连接子对接便形成间隙连接单位间隙连接单位。56细胞膜和其表面结构间隙连接的功能：间隙连接的功能：间隙连接在代谢偶联中的作用间隙连接在代谢偶联中的作用 允许小分子代谢物和信号分子通过，是细允许小分子代谢物和信号分子通过，是细胞间代谢偶联的基础。胞间代谢偶联的基础。间隙连接在神经冲动信息传递过程中，快间隙连接在神经冲动信息传递过程中，快速实现细胞间信号通讯速实现细胞间信号通讯 57细胞膜和其表面结构细胞连接的各种方式：细胞连接的各种方式：58细胞膜和其表面结构1 1、细胞连接有几种方式，各有何特点？、细胞连接有几种方式，各有何特点？思考题：2 2、锚定连接有几种类型，它们之间有什么、锚定连接有几种类型，它们之间有什么 异同点？异同点？59细胞膜和其表面结构