第2章细胞膜.ppt
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1、医学细胞生物学和遗传学,主编 贲亚琍,普通高等教育国家级“十一五”规划教材,科学出版社卫生职业教育出版分社,第二章 细胞膜,第1节 细胞膜的化学组成和分子结构,1,第2节 细胞膜与物质转运,2,第3节 细胞膜与细胞识别,3,第4节 细胞膜与细胞信号转导、细胞免疫,4,科学出版社卫生职业教育出版分社,第1节 细胞膜的化学组成和分子结构,细胞膜为包围在细胞外周的一层薄膜,又称质膜(plasma membrane)。 将细胞与外界微环境分隔,形成一种屏障,为细胞的生命活动提供了相对恒定的内环境,对细胞的生活起决定性作用。 生物膜(biomembrane)是细胞膜和细胞内膜的统称,科学出版社卫生职业教
2、育出版分社,构成细胞膜的主要化学成分包括脂类、蛋白质和糖类。 脂类和蛋白质构成膜的主体 糖类以糖脂和糖蛋白的复合多糖形式存在。 细胞膜还含有水、无机盐和少量的金属离子等。,科学出版社卫生职业教育出版分社,一、细胞膜的化学成分 (一)脂类 1磷脂 磷脂(phospholipid)是构成膜脂的重要成分,分为甘油磷脂和鞘磷脂两大类,磷脂的分子结构模型,科学出版社卫生职业教育出版分社,2胆固醇 胆固醇(cholesterol)是真核细胞膜上的一种重要组分,也是一种兼性分子。 亲水的羟基头部和疏水的脂肪酸链尾部借固醇环相连,图2-3 胆固醇分子结构 A.结构式;B.结构式示意图;C.单层中两磷脂分子间相
3、互作用,科学出版社卫生职业教育出版分社,3糖脂 糖脂(glycolipid)是广泛分布在所有细胞膜表面的含有一个或几个糖基的脂类。 糖脂均位于膜的胞外面,并将糖基暴露在细胞表面,其作用可能是作为某些大分子的受体,与细胞识别及信息传导有关。,科学出版社卫生职业教育出版分社,(二)膜蛋白 细胞膜上的蛋白质称为膜蛋白。膜蛋白是细胞膜最为重要的组分,其含量和种类与细胞膜的功能密切相关。 分为外在蛋白和内在蛋白两类,科学出版社卫生职业教育出版分社,1外在蛋白 外在蛋白(extrinsic protein)或称外周蛋白,附着在膜的内外表面,内表面较多。 外在蛋白为水溶性的,约占膜蛋白总量的2030,科学出
4、版社卫生职业教育出版分社,2内在蛋白 内在蛋白(intrinsic protein)又称镶嵌蛋白,是细胞膜功能的主要承担者。 它们以不同的形式嵌入脂质双分子层内部或贯穿于整个脂质双层,后者又叫做跨膜蛋白(transmembrane protein)。 内在蛋白不溶于水,它占膜蛋白总量的7080。,科学出版社卫生职业教育出版分社,(三)膜糖类 真核细胞膜的外表面都含有一定的糖类,但糖类并不单独存在,而是与膜蛋白质或膜脂相结合,形成糖蛋白或糖脂。 细胞膜中的糖类约占膜重量的210。 在动物细胞膜上的糖类主要有半乳糖、半乳糖胺、甘露糖、岩藻糖、葡萄糖、葡萄糖胺和唾液酸等。 膜糖类与细胞之间的粘着、细
5、胞免疫、细胞识别有密切的关系。,科学出版社卫生职业教育出版分社,二、细胞膜的分子结构 1单位膜模型 (unit membrane model) 由Robertson于1959年提出的。 磷脂双分子层构成膜的主体,其极性头部(亲水端)向外,疏水的尾部向内,蛋白质通过静电作用与磷脂极性端结合于膜的内外两侧。,细胞膜的单位膜模型,科学出版社卫生职业教育出版分社,2 液态镶嵌模型 (fluid mosaic model) 是Singer和Nicotson于1972年提出的。 流动的脂类双分子层构成膜的连续主体。 脂类双分子的亲水端朝向膜的内外表面。 疏水端朝向膜的中间形成膜的基本骨架。 球形的膜蛋白分
6、子以不同的形式与膜脂分子相结合,即有的以离子键和非共价键与脂质相结合于双分子层的内外表面,有的则不同程度的嵌入到脂质双分子层中,甚至横跨脂质双分子层而成为跨膜蛋白。,科学出版社卫生职业教育出版分社,细胞膜具有特殊的物理化学性质 (1)细胞膜的不对称性 。 (2)细胞膜的流动性。,科学出版社卫生职业教育出版分社,第2节 细胞膜与物质转运,一、小分子与离子的跨膜运输 1单纯扩散 单纯扩散(simple diffusion)又称简单扩散,是指一些脂溶性的小分子物质能顺浓度梯度自由穿越脂质双层,不需要消耗代谢能,也没有膜蛋白的协助的运输方式。 单纯扩散的速率取决于通透物质的分子大小及对脂类的相对可溶性
7、。,科学出版社卫生职业教育出版分社,2易化扩散 易化扩散(facilitated diffusion)又称协助扩散,凡是借助于特异蛋白的帮助,顺浓度梯度运输物质而不需要消耗代谢能的方式称易化扩散。一些非脂溶性物质或亲水性的小分子物质, 特异蛋白就是指镶嵌于细胞膜上与某些物质运输有关的蛋白质,称为膜转运蛋白。,科学出版社卫生职业教育出版分社,(1)载体蛋白介导的易化扩散: 膜转运蛋白上具有特殊的结合位点,能特异地与某物质进行暂时性的结合,然后通过其构象变化把该物质顺浓度梯度带入细胞或运出细胞的,称为载体蛋白介导的易化扩散。,载体蛋白介导的易化扩散示意图,科学出版社卫生职业教育出版分社,(2)通道
8、蛋白介导的易化扩散:通道蛋白是一类贯穿脂质双层的、中央带有亲水性孔道的膜蛋白。 当孔道开放时,物质可经孔道从高浓度一侧向低浓度一侧扩散,称为通道蛋白介导的易化扩散,通道蛋白介导的易化扩散示意图 A配体闸门通道; B电压闸门通道,科学出版社卫生职业教育出版分社,3 主动运输(active transport) 是指物质从低浓度一侧通过细胞膜向高浓度一侧转运,是逆着浓度梯度进行的,需载体蛋白帮助和能量(由ATP直接供能)供应的运输方式。 “泵”是细胞膜的一种特殊的镶嵌蛋白。“泵”有多种,最常见的有钠钾泵、钙泵等,科学出版社卫生职业教育出版分社,(1)钠-钾泵(Na+-K+泵): 细胞内外Na+、K
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