医学细胞生物学 第三章 细胞膜与物质运输(一)课件

1、医学细胞生物学第四章 细胞膜与物质运输 本章节重点 掌握细胞膜的化学组成、特性、分子结构 细胞膜（cell memberane)细胞膜内膜细胞质是细胞质与外界相隔开的一层薄膜，又称质膜（plasma membrane）。生物膜细胞膜(厚7nm)生物膜的基本骨架为脂质双层（lipid bilayer） E. Gorter & F. Grendel 1925 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质分子组成。 一、片层结构模型1935年 Danielli和 Davson提出。认为细胞膜是三层夹板式结构，由蛋白质 磷脂 蛋

2、白质组成。 J. D. Robertson 1959 用超薄切片技术获得了清晰的细胞膜照片，显示暗-明-暗三层结构，它由厚约3.5nm的双层脂分子和内外表面各厚约2nm的蛋白质构成，总厚约7.5nm。三、流动镶嵌模型(fluid mosaic model)1972年，Singer和Nicolson提出认为脂双层构成膜的连续主体，它即具有固体分子排列的有序性，又具有液体的流动性。蛋白分子以不同形式与脂双分子层结合。三、流动镶嵌模型(fluid mosaic model)强调了膜的流动性和不对称性，较好地体现细胞的功能特点不足之处：特点：这些区域比膜的其他部分厚，更有秩序且较 少流动性。其周围是流

3、动性较高的液态区。脂筏提供一个有利于蛋白质形成有效构象的变构环境。第二节 细胞膜的化学成分 脂类、蛋白质、糖类（以糖脂和糖蛋白的形式存在）一、膜脂质(一)膜脂质的三种类型细胞膜上的脂类统称膜脂主要包括磷脂、糖脂和胆固醇三种类型。两亲性分子：具有极性头和非极性的尾部。亲水基疏水基1.磷脂是构成膜脂的基本成分鞘磷脂(SM)磷脂酰胆碱（卵磷脂PC）磷脂酰乙醇胺（脑磷脂PE）磷脂酰丝氨酸(PS)磷脂酰肌醇(PI)磷脂磷脂约占整个膜脂的50以上。甘油磷脂膜 脂1. 磷脂是构成膜脂的基本成分鞘磷脂(SM)磷脂酰胆碱（卵磷脂PC）磷脂酰乙醇胺（脑磷脂PE）磷脂酰丝氨酸(PS)磷脂酰肌醇(PI) 磷脂磷脂约占

4、整个膜脂的50以上。甘油磷脂组成：由寡糖+脂类构成。含量约占脂总量的5以下。 结构：双亲性分子3. 糖脂定位：存在于所有动物细胞膜的表面，糖脂均位于膜 的非胞质面，并将糖基暴露于细胞表面。功能：作为某些分子的受体，与细胞识别及信号转导 有关。非胞质面胞质面3. 糖脂半乳糖 神经节苷脂 唾液酸脑苷脂最简单的糖脂：最复杂的糖脂：膜脂在水溶液中自动形成双层生物膜的化学组成球状分子团脂质体占膜含量的40%-50%膜蛋白的主要功能： 参与物质运输 作为细胞外信号受体 粘附作用 酶催化作用二、膜蛋白细 胞 膜 蛋 白 质1、内在膜蛋白（intrinsic proteins）占膜蛋白的70%80%.与膜结合

5、紧密 使膜崩解后才可分离.2、外在膜蛋白（extrinsic proteins）水溶性蛋白，占膜蛋白的20%30%，离子键或氢键与膜表面的蛋白质分子或脂分子极性头部非共价结合，易分离。多附在膜的内外表面以两种方式与脂类分子结合。 胞质侧的蛋白 与脂双层中的碳氢链结合质膜外表面的蛋白 与磷脂酰肌醇相连的寡糖链结合共价键共价键3、脂锚定蛋白非胞质面细胞内脂双层细胞被细胞被：糖蛋白、蛋白聚糖和糖脂的糖分子侧链位于细胞膜外侧，交织在一起，覆盖在细胞表面，称为糖萼（glycocalyx）功能：细胞保护、细胞识别、决定血型三、膜糖类（一）细胞膜的不对称性(membrane asymmetry)1. 膜脂分

6、布的不对称磷脂酰乙醇胺、磷脂酰 丝氨酸和磷脂酰肌醇多 分布在膜的内层卵磷脂和鞘磷脂多分布 在膜外层四、细胞膜的特性磷脂和胆固醇分布为相对不对称，仅为数量上的差异。糖脂的分布为绝对不对称2.膜蛋白分布的不对称性跨膜蛋白跨越脂双层有一定的方向性，亲水端长度、氨基酸种类顺序不同。冷冻断裂： 内层胞质侧：蛋白颗粒多 外层非胞质侧：蛋白颗粒少外在蛋白分布不对称内表面外表面3. 膜糖类分布的不对称膜蛋白与膜脂中糖基全部分布在脂双层的非胞质侧。膜结构的不对称性决定了膜功能的不对称性和方向性生物膜的特性膜的流动性膜的不对称性膜脂的流动性膜蛋白的运动性侧向扩散翻转运动 旋转运动弯曲运动伸缩振荡侧向扩散旋转扩散膜

7、脂不对称糖脂及糖蛋白不对称膜蛋白不对称（二）细胞膜的流动性（membrane fluidity) 指膜脂与膜蛋白处于不断的运动状态，生理状 态下细胞膜处于液晶态。 相变：生物膜在生理常温下多呈液晶态，当温 度下降至某一点时，液晶态转变为晶态，若温 度上升，则晶态又可溶解为液晶态 (liquid-crystal state)。这种状态的相互转变称 相变。引起相变的温度称相变温度。1、膜脂双分子层是一种二维流体2. 膜脂分子的运动形式（1）侧向扩散运动（2） 旋转运动（4）伸缩震荡运动（5）翻转运动（6）烃链的旋转异构作用（3）摆动作用生物膜的特性膜的流动性膜的不对称性膜脂的流动性膜蛋白的运动性侧向扩散翻转运动 旋转运动弯曲运动伸缩振荡侧向扩散旋转扩散膜脂不对称糖脂及糖蛋白不对称膜蛋白不对称3. 影响膜脂流动性的因素（1）脂肪酸链的饱和程度： 不饱和程度膜流动性（2）脂肪酸链的长度： 长链脂肪酸相变温度高， 膜流动性降低。（3）胆固醇的影响：双向调节相变温度以上，限制膜的流动性，稳定质膜。相变温度以下，防止脂肪酸链相互凝聚，干扰晶态的形成。（4）卵磷脂/鞘磷脂比值：卵磷脂和鞘磷脂的比值膜流动性（5）脂双层中嵌入的蛋白质越多，膜脂流动性越小。（6）其它因素：PH、温度、离子强度影响膜流动性的因素4、膜蛋白分子在质膜中的运动1. 侧向扩散2. 旋转运动5、膜