细胞膜的分子结构和特性精选课件.ppt
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1、关于细胞膜的分子结构和特性第一页,本课件共有45页细胞质膜细胞质膜(plasmamembrane)是指围绕在细胞是指围绕在细胞最外最外层层极薄的膜,又称细胞膜极薄的膜,又称细胞膜(cellmembrane),主要由脂,主要由脂质和蛋白质组成。质和蛋白质组成。围绕各种细胞器的膜,称为围绕各种细胞器的膜,称为细胞内膜细胞内膜(internalmembrane)。生物膜生物膜(biomembrane):质膜和内膜质膜和内膜在在起源、结构和起源、结构和化学组成化学组成等方面具有相似性,总称为生物膜。习惯上把等方面具有相似性,总称为生物膜。习惯上把细胞所有膜结构的统称生物膜。细胞所有膜结构的统称生物膜。
2、第二页,本课件共有45页4.1质膜的研究历史质膜的研究历史第三页,本课件共有45页液态镶嵌模型液态镶嵌模型1972年年辛格和辛格和尼克尔松尼克尔松单位膜单位膜“三夹板三夹板”式模型式模型第四页,本课件共有45页 细胞膜的研究材料细胞膜的研究材料 血影血影:哺乳动物或人的:哺乳动物或人的成熟红细胞成熟红细胞的的核核与与细胞内的细胞内的细胞器细胞器均消失,仅有细胞膜包均消失,仅有细胞膜包围一团原生质组成。将其围一团原生质组成。将其经低渗经低渗处理,处理,造成溶血现象,造成溶血现象,血红蛋白和无机盐血红蛋白和无机盐等被等被溢出细胞外,剩下的溢出细胞外,剩下的“空壳空壳”称为称为血影。血影。低渗处理低
3、渗处理第五页,本课件共有45页低渗低渗有漏隙的有漏隙的血影血影封闭的血影封闭的血影红细胞血影红细胞血影破碎破碎第六页,本课件共有45页脂筏脂筏(lipidraft)脂筏脂筏(lipidraft):质膜上存在特殊的质膜上存在特殊的结构域结构域微区微区,富含富含胆固醇、鞘磷脂胆固醇、鞘磷脂。脂质脂质紧密结合紧密结合成成单元单元,可在质膜,可在质膜的的疏松排列疏松排列的脂类中的脂类中漂移漂移,如同漂浮在脂双层上的如同漂浮在脂双层上的脂筏脂筏。脂筏。脂筏上载有上载有执行特定功能的执行特定功能的各种膜蛋白各种膜蛋白。第七页,本课件共有45页4.2细胞膜的化学组成细胞膜的化学组成约占膜干重的约占膜干重的3
4、0307070约占膜干重的约占膜干重的20207070细胞膜细胞膜脂类脂类蛋白质蛋白质糖类糖类约膜干重的约膜干重的1010第八页,本课件共有45页1)1)磷脂磷脂磷脂磷脂:双型性分子双型性分子,约占膜脂的约占膜脂的约占膜脂的约占膜脂的50%50%以上。以上。以上。以上。如:磷脂酰胆碱如:磷脂酰胆碱如:磷脂酰胆碱如:磷脂酰胆碱(卵磷脂,卵磷脂,卵磷脂,卵磷脂,PC)PC)磷脂酰丝氨酸磷脂酰丝氨酸磷脂酰丝氨酸磷脂酰丝氨酸(PS)(PS)2)胆固醇胆固醇:双型性分子双型性分子,含量低于含量低于1/3。羟基为极性头部,羟基为极性头部,3)糖脂糖脂:双型性分子双型性分子,在膜中含量较少。在膜中含量较少。
5、头部为糖残基头部为糖残基 如如:半乳糖脑苷脂、神经节苷脂半乳糖脑苷脂、神经节苷脂类型类型:一、膜脂一、膜脂(Membranelipids)第九页,本课件共有45页分子特性:双极性分子分子特性:双极性分子磷脂酰胆碱磷脂酰胆碱磷脂酰胆碱磷脂酰胆碱胆固醇胆固醇胆固醇胆固醇半乳糖脑苷脂半乳糖脑苷脂半乳糖脑苷脂半乳糖脑苷脂 第十页,本课件共有45页膜脂双极性的意义膜脂双极性的意义在生物膜中脂类部分的形成,是一个自在生物膜中脂类部分的形成,是一个自我组装的过程,磷脂分子自发形成双层,我组装的过程,磷脂分子自发形成双层,具有具有自我组装自我封合自我组装自我封合的特点。的特点。第十一页,本课件共有45页膜膜脂
6、脂是是膜膜的的基基本本骨骨架架,膜膜蛋蛋白白是是膜膜功功能能的的主主要要体体现者现者。第十二页,本课件共有45页二、膜蛋白二、膜蛋白(membraneproteins)外在膜蛋白外在膜蛋白(外周膜蛋白外周膜蛋白)内在膜蛋白内在膜蛋白(整合膜蛋白整合膜蛋白)脂锚定蛋白脂锚定蛋白类型类型:第十三页,本课件共有45页冰冻蚀刻技术冰冻蚀刻技术揭示的膜结构揭示的膜结构第十四页,本课件共有45页1.外在膜蛋白外在膜蛋白(外周膜蛋白外周膜蛋白)通过通过非共价键非共价键与其它膜蛋与其它膜蛋白相互作用或白相互作用或附着附着在脂的在脂的极性头部上,从而极性头部上,从而连接到连接到膜膜上。上。分布在膜的内外表面。分
7、布在膜的内外表面。水溶性水溶性,比较容易分离提,比较容易分离提纯。纯。第十五页,本课件共有45页通过通过共价共价连接的脂分子插入连接的脂分子插入膜的脂双层,膜的脂双层,位于位于脂双层的脂双层的外侧外侧。结合方式:结合方式:一一 种是蛋白质种是蛋白质直接直接结合于脂结合于脂双分子层双分子层另一种方式是蛋白并不直接另一种方式是蛋白并不直接同脂结合,而是同脂结合,而是通过一个糖通过一个糖分子分子 间接间接同脂结合。同脂结合。2.脂锚定蛋白脂锚定蛋白第十六页,本课件共有45页1)以)以不同程度嵌入不同程度嵌入脂双分脂双分子层内部,子层内部,疏水区域疏水区域与脂与脂双分子层中脂类分子的疏水双分子层中脂类
8、分子的疏水尾部相互作用,尾部相互作用,亲水区域亲水区域暴暴露在膜的一侧或两侧表面。露在膜的一侧或两侧表面。这些蛋白都是这些蛋白都是双型性蛋白双型性蛋白分子分子(横跨全膜)。(横跨全膜)。3.内在膜蛋白内在膜蛋白第十七页,本课件共有45页2)跨膜蛋白的跨膜区为一般为跨膜蛋白的跨膜区为一般为螺旋螺旋,也有的是也有的是折叠折叠,分为单次跨膜、多次跨膜等。如孔蛋白分为单次跨膜、多次跨膜等。如孔蛋白。第十八页,本课件共有45页疏水疏水AaAa侧链侧链-绿色绿色亲水亲水AaAa红红色色多次多次螺旋形成的跨膜的亲螺旋形成的跨膜的亲水孔道水孔道亲水孔道亲水孔道跨膜跨膜螺旋螺旋16个串联的个串联的折叠折叠形成跨
9、膜的亲水形成跨膜的亲水通道通道 细菌膜孔蛋白(细菌膜孔蛋白(porin)三维结构三维结构第十九页,本课件共有45页常用的两种去垢剂(常用的两种去垢剂(detergent)SDS(十二烷基硫酸钠)(十二烷基硫酸钠)Triton X-100 去垢剂去垢剂(detergent)(detergent)是一种是一种一端亲水一端疏水一端亲水一端疏水的两的两性小的性小的脂分子脂分子第二十页,本课件共有45页去垢剂去垢剂疏水端疏水端与膜蛋白与膜蛋白的疏水区域相结合的疏水区域相结合,极性极性端端指向水中指向水中,形成溶于水形成溶于水的去垢剂的去垢剂-膜蛋白复合物膜蛋白复合物,从而使膜蛋白在水中溶解、从而使膜蛋白
10、在水中溶解、变性、沉淀变性、沉淀溶于水的去垢溶于水的去垢剂剂-膜蛋白复合膜蛋白复合物物溶于水的去垢剂溶于水的去垢剂-脂类复合物脂类复合物去垢剂单体去垢剂单体第二十一页,本课件共有45页用用去去垢垢剂剂分分离离小小的的跨跨膜膜蛋蛋白白,是是膜膜蛋蛋白白研研究究的的重重要要手手段段去垢剂去垢剂使膜蛋白在使膜蛋白在水中溶解、变性、沉淀水中溶解、变性、沉淀 当当去去除除去去垢垢剂剂并并加加入入磷磷脂脂后后,可可使使膜膜蛋蛋白白复复性性并并恢恢复复功功能能。用这种方法研究了膜中用这种方法研究了膜中NaNa+-K-K+-ATP-ATP酶的功能酶的功能。第二十二页,本课件共有45页蛋白:蛋白:是膜功能的主要
11、体现者。是膜功能的主要体现者。膜上的蛋白少,则膜上的蛋白少,则膜的功能膜的功能相对单一相对单一如:如:线粒体内膜线粒体内膜:蛋白质:蛋白质/脂类脂类=3.2 电子传递、能量转换电子传递、能量转换 神经髓鞘膜神经髓鞘膜:蛋白质:蛋白质/脂类脂类=0.23 主要起绝缘的作用。主要起绝缘的作用。第二十三页,本课件共有45页1)运输蛋白运输蛋白:转运分子进出细胞:转运分子进出细胞2)连接蛋白连接蛋白:细胞间连接、支撑连接:细胞间连接、支撑连接3)受体受体:信号转导:信号转导4)酶酶:催化细胞各部分的化学反应:催化细胞各部分的化学反应膜蛋白的功能:膜蛋白的功能:第二十四页,本课件共有45页 第二十五页,
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