细胞生命活动化学基础.pptx

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1、1胡克胡克自制自制的显的显微镜微镜第1页/共94页21.1.2 1.1.2 细胞学理论的建细胞学理论的建立立18381838年年,德国植物学家施来登德国植物学家施来登(Mathias(Mathias Schleiden)Schleiden)发发表表论论文文指指出出植植物物是是由由细细胞胞构构成成的的;18391839年年,德国动物学家施旺德国动物学家施旺(Theodor Schwan)(Theodor Schwan)提出了细胞学说的前两条原理提出了细胞学说的前两条原理所有的生物都是由一个或多个细胞组成的；所有的生物都是由一个或多个细胞组成的；细胞是生命的基本单位细胞是生命的基本单位;18581

2、858年年,德德国国医医生生和和病病理理学学家家魏魏尔尔肖肖(Rudolf(Rudolf Virchow)Virchow)对细胞学说进行了重要补充并提出对细胞学说进行了重要补充并提出一切细胞产自细胞。一切细胞产自细胞。第2页/共94页31.1.3 1.1.3 细胞生物学发展简史细胞生物学发展简史 细胞的发现及细胞学说的创立细胞的发现及细胞学说的创立 (1665-1858-1875)(1665-1858-1875)这个时期的主要事件就是上面这个时期的主要事件就是上面所述的细胞的发现、细胞学说的提所述的细胞的发现、细胞学说的提出等。出等。第3页/共94页4细胞学的经典时期细胞学的经典时期(1875

3、-1900)(1875-1900)原生质原生质(protoplasm)(protoplasm)理论的提出理论的提出在在动动物物、植植物物中中发发现现“肉肉样样质质”的的物物质质,并并命命名为名为“原生质原生质”;18611861年年舒舒尔尔策策提提出出原原生生质质理理论论:有有机机体体的的组组织织单单位位是是一一小小团团原原生生质质,这这种种物物质质在在一一般般有有机机体体中是相似的中是相似的。并把细胞明确地定义为并把细胞明确地定义为:“细胞是具有细胞核和细胞膜的活物质细胞是具有细胞核和细胞膜的活物质”。第4页/共94页5重要细胞器的发现重要细胞器的发现18831883年范年范.贝内登和博费里

4、在动、植物贝内登和博费里在动、植物 细胞中发现了细胞中发现了中心体中心体18881888年沃尔德耶提出年沃尔德耶提出染色体染色体概念概念18941894年范年范.阿尔特曼发现了阿尔特曼发现了线粒体线粒体18981898年高尔基年高尔基(Golgi)(Golgi)发现了发现了高尔基体高尔基体。第5页/共94页6 实验细胞学时期实验细胞学时期(1900-1953)(1900-1953)实验细胞学实验细胞学是指采用实验的手段研究细胞学是指采用实验的手段研究细胞学的的问题问题,即从形态结构的观察深入到即从形态结构的观察深入到生理功能、生物化学及遗传发育生理功能、生物化学及遗传发育机理的研究。机理的研究

5、。第6页/共94页7 细胞遗传学（细胞遗传学（cytogeneticscytogenetics）的研究的研究 细细胞胞细细胞胞生生理理学学（cytophysiologycytophysiology）的的研究研究 19121912年年,CarrelCarrel研研制制成成CarrelCarrel培培养养瓶瓶,采采用用 严格的组织培养技术严格的组织培养技术,成功地培养了鸡胚成功地培养了鸡胚 胎胎 成成 纤纤 维维 细细 胞胞 持持 续续 了了 3434年年 之之 久久(1912-(1912-1946);1946);细胞化学（细胞化学（cytochemistrycytochemistry）的研究）的

6、研究第7页/共94页8 细胞生物学的诞生细胞生物学的诞生 Molecular BiologyMolecular Biology 19531953年年WatsonWatson和和CrickCrick提出提出DNADNA双螺旋结模双螺旋结模 型标志分子生物学的诞生；型标志分子生物学的诞生；Cell BiologyCell Biology 19651965年，年，D DP PDerobetisDerobetis将其将其普通细胞普通细胞 学学改为改为细胞生物学细胞生物学，标志着细胞生物，标志着细胞生物 学的诞生学的诞生第8页/共94页91.2 1.2 细胞的基本特性细胞的基本特性1.2.1 1.2.1

7、 都具有细胞膜都具有细胞膜质膜（质膜（ProtoplasmProtoplasm）：）：细胞质（细胞质（Cell PlasmaCell Plasma）:是指细胞内除核以外的原生质是指细胞内除核以外的原生质,即细胞即细胞中中 细胞核以外和细胞膜以内的原生质部分细胞核以外和细胞膜以内的原生质部分,原生质体（原生质体（ProtoplastProtoplast）：1.2.2 1.2.2 细胞都具有遗传物质及遗传程序细胞都具有遗传物质及遗传程序第9页/共94页101.2.3 1.2.3 细胞都具有核糖体细胞都具有核糖体 细胞功能的体现者是蛋白质细胞功能的体现者是蛋白质(包括包括 酶酶)，蛋白质是在核糖体上

8、合成的。，蛋白质是在核糖体上合成的。1.2.4 1.2.4 都能进行分裂都能进行分裂 细胞能够用一分为二的分裂方式进细胞能够用一分为二的分裂方式进 行增殖，动、植物细胞、细菌细胞行增殖，动、植物细胞、细菌细胞 都是如此。都是如此。第10页/共94页111.2.5 1.2.5 细胞的其他特性细胞的其他特性 形态大小与体积形态大小与体积 细胞的形态细胞的形态 细胞的形态与功能相适细胞的形态与功能相适应应 第11页/共94页12个体中不个体中不同组织的同组织的细胞形态细胞形态第12页/共94页13细胞维持体积的相对恒定细胞维持体积的相对恒定 典型的原核细胞直径平均在典型的原核细胞直径平均在1 110

9、m10m之间，而真核细之间，而真核细 胞的直径平均为胞的直径平均为3 330m;30m;某些不同来源的细胞大小变化很大某些不同来源的细胞大小变化很大,如人的卵细胞直如人的卵细胞直 径只有径只有0.1mm,0.1mm,而鸵鸟的卵细胞的直径则有而鸵鸟的卵细胞的直径则有5cm;5cm;同类型细胞的体积一般是相近的同类型细胞的体积一般是相近的,不依生物个体的大不依生物个体的大 小而增大或缩小。如人、牛、马、鼠、象的肾细胞、肝小而增大或缩小。如人、牛、马、鼠、象的肾细胞、肝细细 胞的大小基本相同胞的大小基本相同;器官的大小主要决定于细胞的数量器官的大小主要决定于细胞的数量,与细胞的数量成正与细胞的数量成

10、正 比比,而与细胞的大小无关而与细胞的大小无关,把这种现象为把这种现象为“细胞体积的守细胞体积的守恒恒 定律定律”。第13页/共94页14细胞维持体积相对恒定的两个因素是细胞维持体积相对恒定的两个因素是:Relationship Between Cells Relationship Between Cells Volume(Volume(细胞体积）细胞体积）And Cell Surface And Cell Surface Area Area（表面积）（表面积）某些重要分子的浓度某些重要分子的浓度 真核细胞如何解决细胞内重要分子的浓度问真核细胞如何解决细胞内重要分子的浓度问题题?第14页/共9

11、4页15细胞不仅对其体积的增大有限制，而且对细胞变小也有限制。细胞不仅对其体积的增大有限制，而且对细胞变小也有限制。为什么？为什么？一个生活细胞要维持正常的独立生活功能，最低限度需要一个生活细胞要维持正常的独立生活功能，最低限度需要50050010001000种不同种不同类型的酶和蛋白质。类型的酶和蛋白质。第15页/共94页16细胞表细胞表面积与面积与体积的体积的关系关系第16页/共94页17Molecular Basis of Cells第17页/共94页18 水水的的溶溶剂剂作作用用 第18页/共94页191.3 Assembly of Cell Structure 1.3 Assembl

12、y of Cell Structure Systems Systems（细胞结构体系的装配）（细胞结构体系的装配）四级装配四级装配 第一级第一级:小分子有机物的形成小分子有机物的形成;第二级第二级:小分子有机物组装成生物大分子；小分子有机物组装成生物大分子；第三级第三级:由生物大分子进一步组装成细胞的由生物大分子进一步组装成细胞的 高级结构；高级结构；第四级第四级:由生物大分子组装成具有空间结构由生物大分子组装成具有空间结构 和生物功能的细胞器。和生物功能的细胞器。第19页/共94页20细细胞胞的的结结构构水水平平第20页/共94页21装配模型装配模型Template assemblyTemp

13、late assembly（模板组装）；（模板组装）；Enzymatic assemblyEnzymatic assembly（酶促组装）；（酶促组装）；Self assemblySelf assembly（自组装）。（自组装）。第21页/共94页221.4 1.4 原核细胞与真核细胞原核细胞与真核细胞 1.4.1 Prokaryotic Cells1.4.1 Prokaryotic Cells没有明显可见的细胞核没有明显可见的细胞核,同时也没有核膜同时也没有核膜和核仁和核仁,只有拟核，进化地位较低。只有拟核，进化地位较低。原核细胞的基本特点原核细胞的基本特点:遗传信息量少遗传信息量少;内部结

14、构简单内部结构简单,特别是没有分化为以膜为特别是没有分化为以膜为基础的专门结构和功能的细胞器和细胞核基础的专门结构和功能的细胞器和细胞核膜。膜。第22页/共94页23支原体支原体是最简单的原核细胞，直径为是最简单的原核细胞，直径为0.10.10.3 0.3 m;m;具有细胞质膜，但没有细胞壁具有细胞质膜，但没有细胞壁;环状双螺旋环状双螺旋DNADNA，没有拟核，没有拟核,能指导合成能指导合成750750多种蛋白质多种蛋白质;惟一的细胞器是核糖体，每个细胞中约有惟一的细胞器是核糖体，每个细胞中约有80080015001500个个;具感染性具感染性,可在培养基上培养可在培养基上培养;培养细胞很容易

15、被支原体污染培养细胞很容易被支原体污染,污染源主污染源主要是血清。要是血清。第23页/共94页24 支原体细胞支原体细胞第24页/共94页25细菌细菌细菌细胞质膜的多功能性细菌细胞质膜的多功能性mesosomemesosome（中膜体）（中膜体）中膜体又称间体或质膜体中膜体又称间体或质膜体,每个细胞有一个或数个每个细胞有一个或数个;其中含有细胞色素和琥珀酸脱氢酶其中含有细胞色素和琥珀酸脱氢酶,为细胞提供呼吸酶为细胞提供呼吸酶;具有类似线粒体的作用具有类似线粒体的作用,故称为拟线粒体。故称为拟线粒体。第25页/共94页26细细菌菌的的模模式式图图第26页/共94页271.4.2 1.4.2 真核

16、细胞的结构体真核细胞的结构体系系生物膜及其功能生物膜及其功能细胞及膜细胞器的界膜细胞及膜细胞器的界膜特殊的作用位点特殊的作用位点物质运输物质运输信号转导信号转导第27页/共94页28动动物物细细胞胞第28页/共94页29Plant Cell（植物细胞）（植物细胞）第29页/共94页30 Gene Expression SystemGene Expression System （基因表达系统）（基因表达系统）该系统又称为颗粒纤维结该系统又称为颗粒纤维结构系统，该系统包括细胞核和构系统，该系统包括细胞核和核糖体。核糖体。第30页/共94页31纤纤维维结结构构第31页/共94页32颗颗粒粒结结构构第

17、32页/共94页33Cytoskeletal System （细胞骨架系统）（细胞骨架系统）细胞骨架系统首要作用是维持细胞细胞骨架系统首要作用是维持细胞的一定形态；的一定形态；细胞内物质运输的动脉；细胞内物质运输的动脉；细胞内基质区域化；细胞内基质区域化；帮助细胞移动或行走；帮助细胞移动或行走；主要成分主要成分:微管、微丝和中间纤维微管、微丝和中间纤维。第33页/共94页34细胞骨架的功能细胞骨架的功能第34页/共94页35 2.细胞质膜与跨膜运输细胞质膜与跨膜运输 Plasma Membrane and Transport Across Membranes 第35页/共94页36Typica

18、l plasma Membrane 第36页/共94页37 细胞质膜细胞质膜 (Plasma Membrane)内膜系统内膜系统 （Endomembrane System)生物膜生物膜(Biomembrane)第37页/共94页382.1 The Erythrocyte Membrane Skeleton (红细胞膜骨架）红细胞膜骨架）Red Blood Cells是是结结构构最最简简单单的的细细胞胞:成熟的红细胞没有细胞器；成熟的红细胞没有细胞器；质膜是红细胞惟一的膜结构；质膜是红细胞惟一的膜结构；红细胞质膜易于提纯和分离；红细胞质膜易于提纯和分离；第38页/共94页39Erythrocyt

19、e Membrane Skeleton第39页/共94页402.1.1 Erythrocyte Biology （红细胞的生物学）（红细胞的生物学）红细胞的基本性质红细胞的基本性质成成熟熟的的红红细细胞胞呈呈双双面面凹凹或或单单面面凹凹陷陷的的盘盘状状，直直径径约约为为7m,厚厚度度1.7m,表表面面积积为为145m2；红红细细胞胞的的主主要要功功能能是是携携带带O2和和运运输输CO2，红红细细胞胞的的寿寿命命约约为为120天天，一一生生中中要要行走行走500，000米。米。第40页/共94页41红细胞形态红细胞形态第41页/共94页42 红细胞膜脂双层结构的研究红细胞膜脂双层结构的研究192

20、5年两位荷兰科学家年两位荷兰科学家E.Gorter和和F.Grendel根根据据对对红红细细胞胞质质膜膜的的研研究究首首次次提提出出 质质 膜膜 的的 基基 本本 结结 构构 是是 脂脂 双双 层层(lipid bilayer)。实实验验结结果果证证明明红红细细胞胞膜膜脂脂与与表表面面积积之之比比约约为为1.82.21。第42页/共94页43推测双脂层的实验推测双脂层的实验第43页/共94页442.1.2 Erythrocyte Membrane Skeleton 问题提出的依据问题提出的依据 行程行程500,000米米 要多次穿过小于自身直径一半的微小通要多次穿过小于自身直径一半的微小通 道

21、道;要在脾脏内经受少氧、低要在脾脏内经受少氧、低pH值的不利条值的不利条 件件;又要经过心脏内瓣膜涡流冲击，但始终又要经过心脏内瓣膜涡流冲击，但始终 保持结构的完整。保持结构的完整。？第44页/共94页45红细胞血影红细胞血影第45页/共94页46红细胞膜骨架组织红细胞膜骨架组织第46页/共94页47Erythrocyte Membrane Skeleton Proteins （红细胞膜骨架蛋白）（红细胞膜骨架蛋白）膜骨架蛋白的主要成分包括膜骨架蛋白的主要成分包括:血影蛋白、肌动蛋白、锚定蛋白、血影蛋白、肌动蛋白、锚定蛋白、带带4.1蛋白等，这些都是外周蛋白。蛋白等，这些都是外周蛋白。第47页

22、/共94页482.2 膜的化学组膜的化学组成成2.2.1 Membrane Lipids（膜脂）（膜脂）磷脂磷脂(phospholipids)动、植物细胞膜上磷脂约占膜脂的动、植物细胞膜上磷脂约占膜脂的50%以上以上；磷脂分子的亲水端是磷酸基团，称为头部；磷脂分子的亲水端是磷酸基团，称为头部；磷磷脂脂分分子子的的疏疏水水端端是是两两条条长长短短不不一一的的烃烃链链,称称为为尾部尾部,一般含有一般含有1424个偶数碳原子；个偶数碳原子；其其中中一一烃烃链链常常含含有有一一个个或或数数个个双双键键,双双键键的的存存在在造成这条不饱和链有一定角度的扭转。造成这条不饱和链有一定角度的扭转。第48页/共

23、94页49Phospholipids第49页/共94页50胆固醇胆固醇(Cholesterol)胆固醇存在于真核细胞膜中：胆固醇存在于真核细胞膜中：动物细胞膜胆固醇的含量较高动物细胞膜胆固醇的含量较高大多数植物细胞质膜中没有胆固醇大多数植物细胞质膜中没有胆固醇 胆固醇分子包括三部分胆固醇分子包括三部分:极性的头部：羟基极性的头部：羟基非极性的类固醇环结构非极性的类固醇环结构一个非极性的碳氢尾部。一个非极性的碳氢尾部。第50页/共94页51Typical Cholesterol第51页/共94页52糖脂糖脂(Glycolipid)糖脂普遍存在于原核和真核细胞膜上糖脂普遍存在于原核和真核细胞膜上,

24、含量约占膜脂的含量约占膜脂的5%以下以下;最简单的糖脂是半乳糖脑苷脂最简单的糖脂是半乳糖脑苷脂,它仅有一个半乳糖作为极性头部它仅有一个半乳糖作为极性头部;变化最多、最复杂的是神经节苷脂变化最多、最复杂的是神经节苷脂,它是神经元质膜具的特征性成分它是神经元质膜具的特征性成分;糖脂是整合膜蛋白。糖脂是整合膜蛋白。第52页/共94页53脂具有自我装配的能力第53页/共94页54膜脂的功能膜脂的功能构成膜的基本骨架构成膜的基本骨架,去除膜脂，则使膜解体去除膜脂，则使膜解体;是是膜膜蛋蛋白白的的溶溶剂剂，一一些些蛋蛋白白通通过过疏疏水水端端同同膜膜脂脂作作用用，使使蛋蛋白白镶镶嵌嵌在在膜膜上上，得得以以

25、执执行行特特殊殊的功能的功能;膜膜脂脂为为某某些些膜膜蛋蛋白白(酶酶)维维持持构构象象、表表现现活活性性提提供供环环境境,一一般般膜膜脂脂本本身身不不参参与与反反应应(细细菌菌的的膜膜脂参与反应脂参与反应);膜膜上上有有很很多多酶酶的的活活性性依依赖赖于于膜膜脂脂的的存存在在。有有些些膜膜蛋蛋白白只只有有在在特特异异的的磷磷脂脂头头部部基基团团存存在在时时才有功能。才有功能。第54页/共94页55脂质体脂质体(Liposome)磷脂分子自我装配形成脂双层的球形颗粒，称为脂质体磷脂分子自我装配形成脂双层的球形颗粒，称为脂质体脂质体可用作生物膜的研究模型，并可作为生物大分子与药物的运载体，因此脂脂

26、质体可用作生物膜的研究模型，并可作为生物大分子与药物的运载体，因此脂质体不仅是研究膜脂与膜蛋白及其生物学性质的极好材料，同时在基因转移药物质体不仅是研究膜脂与膜蛋白及其生物学性质的极好材料，同时在基因转移药物治疗方面有着诱人的应用前景。治疗方面有着诱人的应用前景。第55页/共94页56脂质体的形成脂质体的形成第56页/共94页572.2.2 MEMBRANE PROTEINS （膜蛋白）（膜蛋白）生物膜的特定功能主要是由蛋白质完成的生物膜的特定功能主要是由蛋白质完成的;膜膜蛋蛋白白约约占占膜膜的的40%50%,有有50余余种种膜膜蛋蛋白白;在在不不同同细细胞胞中中膜膜蛋蛋白白的的种种类类及及含

27、含量量有有很很大大差差异。有的含量不到异。有的含量不到25%,有的达到有的达到75%;一一般般来来说说,功功能能越越复复杂杂的的膜膜,其其上上的的蛋蛋白白质质含含量越多。量越多。第57页/共94页58膜蛋白的分类膜蛋白的分类整合蛋白整合蛋白(Integral Proteins)部分或全部镶嵌在细胞膜中或内外部分或全部镶嵌在细胞膜中或内外两侧的蛋白质；两侧的蛋白质；根据跨膜次数将跨膜蛋白分为单次根据跨膜次数将跨膜蛋白分为单次跨膜、多次跨膜、多亚单位跨膜等跨膜、多次跨膜、多亚单位跨膜等；整合蛋白约占膜蛋白的整合蛋白约占膜蛋白的70-80%。第58页/共94页59Integral Proteins第

28、59页/共94页60膜膜 周周 边边 蛋蛋 白白 质质(peripheral proteins)膜周边蛋白质为水溶性膜周边蛋白质为水溶性;占占膜膜蛋蛋白白总总量量的的20%30%,在在红红细细胞胞中中占占50%,如如红红细细胞胞的的血血影影蛋蛋白白和和锚锚定定蛋白都是膜周边蛋白质蛋白都是膜周边蛋白质。第60页/共94页61Peripheral Proteins第61页/共94页62脂脂 锚锚 定定 蛋蛋 白白(Lipid-anchored proteins)又称脂连接蛋白又称脂连接蛋白(lipid-linked proteins),同脂的结合有两种方式：同脂的结合有两种方式：一种方式是通过一个

29、糖分子间接同脂双层中的脂结合；一种方式是通过一个糖分子间接同脂双层中的脂结合；一种是蛋白质直接与脂双层中的脂结合。一种是蛋白质直接与脂双层中的脂结合。第62页/共94页63 Lipid-anchored proteins？第63页/共94页64膜蛋白的功能膜蛋白的功能 运输蛋白运输蛋白：膜蛋白中有些是运输蛋白：膜蛋白中有些是运输蛋白,转运特殊的分子和离子进出细胞转运特殊的分子和离子进出细胞;酶酶：有些是酶，催化相关的代谢反应：有些是酶，催化相关的代谢反应;连接蛋白连接蛋白：有些是连接蛋白：有些是连接蛋白,起连接作用；起连接作用；受体受体：起信号接收和传递作用：起信号接收和传递作用。第64页/共

30、94页65 FUNCTIONS OF MEMBRANE PROTEINS（膜蛋白的功能）（膜蛋白的功能）第65页/共94页662.2.3 Membrane Carbohydrates（膜糖）（膜糖）根据细胞类型的不同，膜糖根据细胞类型的不同，膜糖约占膜成分的约占膜成分的210%；细胞质膜上的膜糖都位于细胞细胞质膜上的膜糖都位于细胞质膜的外表面，内膜系统中的质膜的外表面，内膜系统中的膜糖则面向膜的腔面。膜糖则面向膜的腔面。第66页/共94页67 2.2.3 膜糖膜糖自自然然界界存存在在的的单单糖糖及及其其衍衍生生物物有有200多多种种,但但存存在在于于膜膜的的糖糖类类只只有有其其中中的的9种种,

31、而而在在动动物物细细胞膜上的主要是胞膜上的主要是7种：种：D-葡萄糖（葡萄糖（D-Glucose)D-半乳糖半乳糖(D-galactose)D-甘露糖甘露糖(D-mannose)L-岩藻糖岩藻糖(L-fucose)N-乙乙 酰酰 半半 乳乳 糖糖 胺胺 (N-acetyl-D-galactosamine)N-乙乙 酰酰 基基 葡葡 萄萄 糖糖 胺胺 (N-acetyl-glucosamine)唾液酸唾液酸(sialic acid)。第67页/共94页68膜糖的存在方式膜糖的存在方式糖同氨基酸的连接主要有两种形式：糖同氨基酸的连接主要有两种形式：N-连接：连接：即糖链与肽链中天冬酰胺残基相连即糖

32、链与肽链中天冬酰胺残基相连 O-连接：连接：则则是是糖糖链链与与肽肽链链中中的的丝丝氨氨酸酸或或苏苏氨氨酸残基相连酸残基相连第68页/共94页69ABO 血型抗原血型抗原第69页/共94页702.3 质膜的分子结质膜的分子结构构3.3.1 STRUCTURE MODELS（结结构构模模型）型）1890s,E.Overton 发现了脂溶性物质发现了脂溶性物质容易透过细胞容易透过细胞,提出了提出了脂肪栅脂肪栅的膜结构的膜结构设想。设想。1925年年,荷兰的两位科学家荷兰的两位科学家E.Gorter和和F.Grendel根据对红细胞的研究，提出根据对红细胞的研究，提出质膜的质膜的脂双层脂双层(lip

33、id bilayer)结构。结构。第70页/共94页71流动镶嵌模型流动镶嵌模型(fluid mosaic model)1972年，由年，由Singer Nicolson 所提出。所提出。膜的双分子层具有液晶态的特性膜的双分子层具有液晶态的特性,它既具有它既具有晶体的分子排列的有序性晶体的分子排列的有序性,又有液体的流动又有液体的流动性性球形膜蛋白分子以各种镶嵌形式与脂双分子球形膜蛋白分子以各种镶嵌形式与脂双分子层相结合层相结合,有的附在内外表面有的附在内外表面,有的全部或部有的全部或部分嵌入膜中分嵌入膜中,有的贯穿膜的全层有的贯穿膜的全层,这些大多是这些大多是功能蛋白。功能蛋白。糖类附在膜的

34、外表面糖类附在膜的外表面,与膜层的脂质、蛋白与膜层的脂质、蛋白质的亲水端结合质的亲水端结合,构成糖脂和糖蛋白。构成糖脂和糖蛋白。第71页/共94页72流动镶嵌模型流动镶嵌模型第72页/共94页73膜膜不对称性的表现不对称性的表现The Asymmetry of Membrane Lipids脂脂双双层层两两小小叶叶（leaflet）中中分分布布的的各各类类脂脂的的含含量量不不同同。例例如如在在红红细细胞胞膜中：膜中：外层含鞘磷脂、磷脂酰胆碱较多；外层含鞘磷脂、磷脂酰胆碱较多；内层含磷脂酰乙醇胺、磷脂酰丝氨酸较多。内层含磷脂酰乙醇胺、磷脂酰丝氨酸较多。2.3.2 Membrane asymmet

35、ry （膜不对称性）第73页/共94页74膜脂的不对称分布膜脂的不对称分布第74页/共94页75膜流动性的研究方法膜流动性的研究方法Mouse and human cells fusion （人、鼠细胞融合）（人、鼠细胞融合）1970年，年，Larry Frye和和Michael Edidin 进行了鼠、人细胞融合实验，进行了鼠、人细胞融合实验，令人信服地证明膜的流动性。令人信服地证明膜的流动性。第75页/共94页76鼠鼠人人细细胞胞融融合合实实验验?第76页/共94页77 光脱色荧光恢复技术光脱色荧光恢复技术第77页/共94页78膜脂的运动方式膜脂的运动方式第78页/共94页79 膜蛋白的运

36、动方式主要膜蛋白的运动方式主要是侧向扩散和旋转扩散是侧向扩散和旋转扩散,没有翻转活动。没有翻转活动。第79页/共94页80 膜流动性的意义膜流动性的意义 酶活性酶活性 物质运输物质运输 信号转导信号转导 细胞周期细胞周期 在在M期期,膜膜的的流流动动性性最最大大,而而 在在G1期期和和S期期,膜膜流流动动性性最最低低；能量转换能量转换第80页/共94页81 影响流动性的因素影响流动性的因素 脂肪酸链的影响脂肪酸链的影响 膜膜脂脂肪肪酸酸链链对对流流动动性性的的影影响响主主要要是是不不饱饱和和程程度度和和链链的的长短：长短：第81页/共94页82 胆固醇的影响胆固醇的影响在相变温度以上在相变温度

37、以上,它可使磷脂分子它可使磷脂分子 的脂酰链末端的运动减小的脂酰链末端的运动减小,即限即限制制 膜的流动性。膜的流动性。在相变温度以下在相变温度以下,可增加脂类分子可增加脂类分子 脂酰链的运动脂酰链的运动,这样可以增强膜这样可以增强膜的的 流动性。流动性。第82页/共94页83胆固醇对流动性的影响胆固醇对流动性的影响第83页/共94页842.4 物质的被动运物质的被动运输输被动运输特点被动运输特点顺浓度梯度顺浓度梯度不消耗不消耗ATP根据需不需要膜蛋白的帮助根据需不需要膜蛋白的帮助,被动运输又可分为被动运输又可分为:自由扩散自由扩散帮助扩散。帮助扩散。第84页/共94页852.4.1 扩散与渗

38、扩散与渗透透第85页/共94页862.4.2 自由扩散及限制因素自由扩散及限制因素 自由扩散自由扩散(Free diffusion)又又称称简简单单扩扩散散(simple diffusion)。它它不不要要膜膜蛋蛋白白的的帮帮助助,也也不不消消耗耗ATP,仅仅靠膜两侧保持一定的浓度差靠膜两侧保持一定的浓度差,通过通透发生的物质运输。通过通透发生的物质运输。第86页/共94页87限制因素限制因素脂溶性脂溶性 细胞质膜的通透性具有选择性。细胞质膜的通透性具有选择性。大小：大小：质膜的通透性孔径不会大于质膜的通透性孔径不会大于0.5-1.0nm，能够扩散的最小分子是水分子。，能够扩散的最小分子是水分

39、子。极性极性 极极性性物物质质通通常常同同水水结结合合形形成成一一个个水水合合的的外外壳壳，这这不不仅仅增增加加了了它它们们的的分分子子体体积，同时也大大降低了脂溶性。积，同时也大大降低了脂溶性。第87页/共94页88水水分分子子不不溶溶于于脂脂,并并具具有有极极性性,理理应应不不能能自自由由通通过过质质膜膜,但但实实际际却却是是很很容容易易通通过过膜膜。原因是原因是:具有水孔蛋白具有水孔蛋白（aquaporins）第88页/共94页892.4.3 易化扩散及特点易化扩散及特点易化扩散易化扩散(Facilitated diffusion)又称又称:促进扩散促进扩散易化易化扩散的特点扩散的特点速

40、度快，要比自由扩散快几个数量级；速度快，要比自由扩散快几个数量级；自由扩散的速率与溶质的浓度成正比，自由扩散的速率与溶质的浓度成正比，而膜蛋白促进的运输可以达到最大值；而膜蛋白促进的运输可以达到最大值；具有特异性具有特异性;运输作用受抑制剂的抑制。运输作用受抑制剂的抑制。第89页/共94页902.4.4 Transport proteins （运输蛋白）（运输蛋白）通通道道蛋蛋白白(Channel proteins)目前发现的通道蛋白已有目前发现的通道蛋白已有50多种，主要是离子通道多种，主要是离子通道(ion channels)。通通道道蛋蛋白白又又叫叫门门控控通通道道(gated channels)，是是通通道道蛋蛋白白进进行行的的间间断断开开放放通道。通道。第90页/共94页91Typical gated channels 第91页/共94页92载载体体蛋蛋白白(Carrier proteins)概念概念:特点特点:特异性特异性 载体蛋白既参与被动的物质运载体蛋白既参与被动的物质运输，也参与主动的物质运输。输，也参与主动的物质运输。第92页/共94页93Carrier proteins第93页/共94页94感谢您的观看！第94页/共94页