细胞质膜精选课件.ppt
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1、关于细胞质膜关于细胞质膜第一页,本课件共有32页第四章第四章 细胞质膜细胞质膜第二页,本课件共有32页n构成细胞的活物质总称为原生质原生质。细胞的外围包有一层由脂双分子和蛋白质构成的单位膜称为质膜亦称为细质膜亦称为细胞膜(胞膜(cell membrane)。)。n质膜不仅是细胞把其内部与周围环境分开的边界,更重要的是,它是细胞与周围环境和细胞与细胞间进行物质交换和信息传递的重要通道。质膜是细胞的一道可调控的动态屏障,对物质进出细胞运输有调控作用。n质膜是细胞的重要结构成分,质膜和细胞内各种膜的结构、化学组成和活动属性等方面有一定的共性,故总称为为生物膜生物膜第三页,本课件共有32页第一节第一节
2、 细胞质膜的结构模型细胞质膜的结构模型一、细胞质膜结构的研究历史一、细胞质膜结构的研究历史 1.E.Overton1895年发现凡是溶于脂肪的物质很容易透过植物细胞膜,而不溶于脂肪的物质不易够过细胞膜。因此推测细胞膜由连续的脂类物质组成。2.E.Gorter&F.Grendel1925年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,因而推测细胞膜由双层脂分子组成第四页,本课件共有32页双分子片层模型(三明治模型)双分子片层模型(三明治模型)认为:细胞膜是两层磷脂分子构成,分子的疏水性碳氢链在膜内部彼此相对,亲水端朝外,亲水端覆盖着一层球形蛋白质分
3、子。即“蛋白质脂质蛋白质”的三明治式结构模型。3.J.Danielli&H.Davson 1935年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。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。第五页,本课件共有32页J.D.Rorbertson提出所有膜都呈三层式结构:在横切面上表现为两侧为暗线、中央夹着一条明线。于是他根据在电镜下的观察结构,以及质膜的一些功能指标,提出了单位膜模型(Unit membrane model)。单位膜模型单位膜模型他认为,膜中央为脂类双层分子,在电镜下显示为明线,膜两侧为展开的蛋白质分子层,在电镜下显示为暗线。
4、第六页,本课件共有32页 在单位膜模型的基础上Singer和Nicolson在1972年提出了生物膜的流动镶嵌型模型流动镶嵌型模型。这种模型主要强调:(1)膜的流动性,膜蛋白和膜脂均可侧向运动(2)膜蛋白分布的不对称性,有的镶在膜的表面,有的嵌入或横跨脂双分子层。流动镶嵌型模型流动镶嵌型模型(Fluid mosaic model)第七页,本课件共有32页这种模型是对膜的流动性的新理解,主要观点:n在甘油磷脂主体的生物膜上,胆固醇、鞘磷脂等富集区形成相对有序的脂相,如同漂浮在脂双层上的“脂筏”一样载着执行某些特定生物学功能的各种膜蛋白。n 脂筏在高尔基体上形成、参与信号转导、跨膜运输等过程脂筏模
5、型脂筏模型(lipid model,Simons 1988)脂筏模型示意图第八页,本课件共有32页目前对生物膜结构的认识归纳为以下几点:目前对生物膜结构的认识归纳为以下几点:(1 1)脂脂类类是是生生物物膜膜的的基基本本结结构构成成分分。具有极性头部和非极性尾部的磷脂分子在水相中具有自发形成封闭的膜系统的性质,磷脂分子以疏水性尾部相对,极性头部朝向水相形成脂双分子层。(2 2)镶镶嵌嵌性性 蛋白质分子以不同的方式镶嵌在脂双层分子中或结合在起表面,蛋白质的类型、分布的不对成性及其与脂分子的协同作用赋予生物膜各自的特性与功能。(3 3)流动性)流动性 生物膜可看成是蛋白质在双层脂分子中的二维溶液。
6、但膜蛋白与膜脂间、膜蛋白与膜蛋白间以及与膜两侧大分子间存在复杂的相互作用,限制了膜的流动性。(4 4)生物膜的动态)生物膜的动态 在细胞生长和分裂过程中,生物膜在三维空间上可出现弯曲、折叠、延伸等改变,出于不断的动态变化,确保生命活动的进行。第九页,本课件共有32页第十页,本课件共有32页二、二、质膜的化学组成和结构排列质膜的化学组成和结构排列n 1 1、质膜的化学组成:质膜的化学组成:v膜主要是由脂类和蛋白质两大类物质组成,蛋白质约占膜干重的20-70%,脂类占30-70%。此外,膜还含10%的碳水化合物。第十一页,本课件共有32页n(1 1)膜脂:)膜脂:主要为:甘油磷脂(glycerop
7、hosphatide)鞘脂(sphingolipid)固醇(sterol)。甘油磷脂甘油磷脂构成膜脂的基本成分,占膜脂的50%以上。包括:磷脂酰胆碱(卵磷脂磷脂酰胆碱(卵磷脂)、磷脂酰乙醇胺、磷脂酰乙醇胺 磷脂酰肌醇、磷脂酰肌醇、磷酯酰丝氨酸磷酯酰丝氨酸合成部位:内质网合成部位:内质网第十二页,本课件共有32页 磷脂的特性:磷脂的特性:a a、磷脂为双性分子磷脂为双性分子,由磷脂酰碱基和脂肪酸两部分通过甘油基团结合而成的,具有一个极性头部和两个非极性碳氢尾部;c c、脂双分子层具有不对称性脂双分子层具有不对称性 例如,人的红细胞质膜,脂双层的外单层几乎全部由磷脂酰胆碱所组成,而内单层则是由一端
8、含氨基的磷脂酰乙醇胺和磷脂酰丝氨酸组成,故膜内外层的电荷有显著差异,且有重要的生理功能;d d、脂肪酸为偶数碳脂肪酸为偶数碳 e e、除饱和脂肪酸根外,除饱和脂肪酸根外,还有不饱和顺式脂肪酸还有不饱和顺式脂肪酸磷脂分子磷脂酰碱基-集中了磷酸和碱基,极性强,亲水第十三页,本课件共有32页 鞘鞘 脂:脂:合成部位:合成部位:高尔基体高尔基体n具有一个类似甘油磷脂的极性头部具有一个类似甘油磷脂的极性头部-鞘磷脂。鞘磷脂。-丰富度最高的鞘磷脂为神经鞘磷脂丰富度最高的鞘磷脂为神经鞘磷脂 n另一类鞘脂类为糖脂另一类鞘脂类为糖脂-极性头部直接共价结合到鞘极性头部直接共价结合到鞘氨醇上的一个糖分子或寡糖链。氨
9、醇上的一个糖分子或寡糖链。-普遍存在于原核和真核细胞的膜上,其含量约占膜质总量的5以下。第十四页,本课件共有32页 固固 醇:醇:胆固醇及其类似物,自身不能形成脂双层,只能胆固醇及其类似物,自身不能形成脂双层,只能插入磷脂分子之间,参与生物膜的形成。插入磷脂分子之间,参与生物膜的形成。n其含量不超过膜脂的13,胆固醇在调节膜的流动性,增加膜的稳定性以及降低水溶性物质的通透性等方面起着重要作用。n胆固醇还是很多重要的生物活性分子的前体化合物,如固醇类激素、维生素D等。n还参与信号转导:胆固醇可与发育调控的信号分子Hedgehog共价结合。第十五页,本课件共有32页n (2)膜蛋白:)膜蛋白:v根
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