生物膜与细胞表面

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1、生物膜、细胞表面与细胞外被细胞质膜与细胞表面特化结构细胞连接细胞外被与细胞外基质细胞质膜(plasmamembrane),又称细胞膜(cellmembrane)。细胞内膜(intracellularmembrane);生物膜(biomembrane)细胞质膜的结构模型膜脂——生物膜的基本组成成分膜蛋白确定膜蛋白方向的实验程序光脱色恢复技术分子生物学技术在膜蛋白研究上的应用生物膜结构特征细胞质膜的功能其它生物膜的功能膜骨架与细胞表面的特化结构第一节细胞质膜与细胞表面特化结构第二节细胞连接细胞连接

2、的功能分类封闭连接锚定连接通讯连接细胞表面的粘连分子一、生物膜的结构模型研究简史结构模型生物膜结构结构模型E.Gorter和F．Grendel（1925）:“蛋白质-脂类-蛋白质”三明治质膜结构模型J.D.Robertson（1959年）：单位膜模型(unitmembranemodel)S.J.Singer和G.Nicolson（1972，获诺贝尔医学生理学奖）：生物膜的流动镶嵌模型(fluidmosaicmodel)K.Simonsetal(1997):脂筏模型（lipidraftsmodel

3、）FunctionalraftsinCellmembranes.Nature387:569-572生物膜结构磷脂双分子层是组成生物膜的基本结构成分；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；生物膜是磷脂双分子层嵌有蛋白质的二维流体。膜的流动性膜脂的流动性膜脂的流动性主要由脂分子本身的性质决定的,脂肪酸链越短,不饱和程度越高,膜脂的流动性越大。温度对膜脂的运动有明显的影响。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。在动物细

4、胞中，胆固醇对膜的流动性起重要的双向调节作用。膜蛋白的流动荧光抗体免疫标记实验成斑现象(patching)或成帽现象(capping)膜的流动性受多种因素影响：细胞骨架不但影响膜蛋白的运动，也影响其周围的膜脂的流动。膜蛋白与膜脂分子的相互作用也是影响膜流动性的重要因素.膜的不对称性细胞质膜各部分的名称膜脂与糖脂的不对称性糖脂仅存在于质膜的ES面，是完成其生理功能的结构基础膜蛋白与糖蛋白的不对称性膜蛋白的不对称性是指每种膜蛋白分子在细胞膜上都具有明确的方向性；糖蛋白糖残基均分布在质膜的ES面(GO+3

5、HBH4labeling)；膜蛋白的不对称性是生物膜完成复杂的在时间与空间上有序的各种生理功能的保证。二、膜脂——生物膜的基本组成成分成分：膜脂主要包括磷脂、糖脂和胆固醇三种类型。膜脂的４种热运动方式脂质体（liposome）膜脂成分磷脂：膜脂的基本成分（50％以上）分为二类:甘油磷脂和鞘磷脂主要特征：①具有一个极性头和两个非极性的尾(脂肪酸链)（心磷脂除外）；②脂肪酸碳链碳原子为偶数,多数碳链由16,18或20个组成；③饱和脂肪酸(如软脂酸)及不饱和脂肪酸(如油酸)；糖脂：糖脂普遍存在于原核和真核细

6、胞的质膜上（5％以下）,神经细胞糖脂含量较高；胆固醇：胆固醇存在于真核细胞膜上（30%以下），细菌质膜不含有胆固醇，但某些细菌的膜脂中含有甘油脂等中性脂类。运动方式沿膜平面的侧向运动（基本运动方式）,其扩散系数为10-8cm2/s；脂分子围绕轴心的自旋运动；脂分子尾部的摆动；双层脂分子之间的翻转运动，发生频率还不到脂分子侧向交换频率的10－10。但在内质网膜上,新合成的磷脂分子翻转运动发生频率很高。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

7、型。脂质体的应用脂质体的类型(a)水溶液中的磷脂分子团；(b)球形脂质体；(c)平面脂质体膜；(d）用于疾病治疗的脂质体的示意图脂质体的应用研究膜脂与膜蛋白及其生物学性质；脂质体中裹入DNA可用于基因转移；在临床治疗中,脂质体作为药物或酶等载体三、膜蛋白基本类型内在膜蛋白与膜脂结合的方式外在膜蛋白与膜脂结合的方式去垢剂(detergent)外在(外周)膜蛋白(extrinsic/peripheralmembraneproteins)；水溶性蛋白,靠离子键或其它弱键与膜内表面的蛋白质分子或脂分子极性

8、头部非共价结合，易分离。内在（整合）膜蛋白(intrinsic/integralmembraneproteins)。水不溶性蛋白，形成跨膜螺旋，与膜结合紧密，需用去垢剂使膜崩解后才可分离。脂质锚定蛋白（lipid-anchoredproteins)通过磷脂或脂肪酸锚定，共价结合。基本类型膜蛋白的跨膜结构域与脂双层分子的疏水核心的相互