之细胞膜的分子结构和特性

关于之细胞膜的分子结构和特性（cellmembrane)①使细胞具有相对独立和稳定的内环境；细胞膜概念包围在细胞质外周的一层界膜，又称质膜（plasmamembrane)。功能②调控细胞内外物质、信息、能量的流动。第2页,共32页，2024年2月25日，星期天

细胞中除质膜外，胞内还有丰富的膜性结构。由于这些膜与质膜在化学组成、分子结构和功能运作上具有很多共性，故把质膜和细胞内各种膜性结构的膜统称为生物膜。（P59）（biologicalmembrane)生物膜第3页,共32页，2024年2月25日，星期天一、膜的化学组成生物膜脂类、蛋白质、糖类

水、无机盐、金属离子——主要成分——少量成分第一节细胞膜的分子结构和特性第4页,共32页，2024年2月25日，星期天蛋白质/脂类:在不同种类生物膜中有所不同

表：各种生物膜中蛋白质与脂类的含量比功能多而复杂的膜，蛋白质/脂类

大；功能少而简单的膜，蛋白质/脂类

小。生物膜的种类蛋白质/脂类神经髓鞘(轴突部分的细胞膜）0.23血小板0.70Hela细胞1.50人红细胞膜1.10线粒体内膜3.20线粒体外膜1.10第5页,共32页，2024年2月25日，星期天(一)膜脂(membranelipid)

膜脂磷脂(phospholipid)糖脂(glycolipid)胆固醇(cholesterol)第6页,共32页，2024年2月25日，星期天1、磷脂鞘磷脂磷脂酰胆碱（卵磷脂）√磷脂酰乙醇胺（脑磷脂）磷脂酰丝氨酸磷脂磷酸甘油酯第7页,共32页，2024年2月25日，星期天◆第8页,共32页，2024年2月25日，星期天疏水性尾部

亲水性头部X第9页,共32页，2024年2月25日，星期天2、胆固醇极性头部固醇环结构非极性尾部生物膜中磷脂和胆固醇的结合关系第10页,共32页，2024年2月25日，星期天3、糖脂糖脂分子与鞘磷脂相似，只是头部不同，由糖基取代磷脂酰碱基。常见糖脂：脑苷脂（含1个单糖残基）神经节苷脂（含7个单糖残基）鞘胺醇第11页,共32页，2024年2月25日，星期天双亲媒性分子（兼性分子）(amphipathicmolecule)

既有亲水性一端，又有疏水性一端的分子，如磷脂、胆固醇、糖脂。第12页,共32页，2024年2月25日，星期天脂分子团(lipidmicell)脂双分子层(lipidbilayer)双亲媒性分子在水溶液中可形成两种排列方式:水水脂质体(lipidbilayer)第13页,共32页，2024年2月25日，星期天（二）膜蛋白

根据膜蛋白与膜脂的结合方式及其在膜中

位置的不同，分为：

膜功能的主要承担者与体现者。膜内在蛋白（70%～80%）膜周边蛋白脂锚定蛋白（20%～30%）第14页,共32页，2024年2月25日，星期天1、膜内在蛋白(integralprotein)

是兼性分子，可以不同程度地嵌入脂双分子层，不易分离。（1）贯穿脂双层，两端露出膜内外——跨膜蛋白（2）一端嵌入膜内，另一端露出膜外——半嵌入蛋白镶嵌蛋白①单次穿膜②多次穿膜单次穿膜的跨膜蛋白多次穿膜的跨膜蛋白第15页,共32页，2024年2月25日，星期天2、膜周边蛋白(peripheralprotein)

大多附着在膜的胞质面，易于分离。

不是兼性分子；与膜脂极性头部或膜内在蛋白露出膜外的亲水部分非共价结合；膜周边蛋白第16页,共32页，2024年2月25日，星期天3、脂锚定蛋白(lipid-anchoredprotein)

不是兼性分子；与膜脂分子共价结合；方式一：直接与脂双分子层结合；方式二：通过糖脂的寡糖链间接与脂双分子层结合。

大多附着在膜的非胞质面，易于分离。直接与脂双分子层结合通过糖链与脂双层结合第17页,共32页，2024年2月25日，星期天细胞内脂双层细胞被（糖萼）细胞膜的糖蛋白、蛋白聚糖和糖脂的糖链向外伸展交织成的一层多糖物质，称细胞被或糖萼。与细胞识别功能有关。细胞被cellcoatglycocalyx单糖或多聚糖+膜脂共价键糖脂

(glycolipid)单糖或多聚糖+膜蛋白糖蛋白

(glycoprotein)共价键（三）膜糖分布于膜的非胞质面第18页,共32页，2024年2月25日，星期天二、膜的分子结构

“脂双分子层”的提出

1925年，Gorter

和Grendel

首次提出细胞膜是由连续的脂双分子层组成的。——奠定了膜分子结构的科学基础第19页,共32页，2024年2月25日，星期天（一）片层结构模型（lamellastructuremodel）蛋白质

脂双分子层

1935年,Danielli和Davson通过实验判定细胞膜中除脂类外，还含有蛋白质,提出了片层结构模型。（球状）（球状）（双分子层）“蛋白质---脂类---蛋白质”三夹板式结构背景主要论点第20页,共32页，2024年2月25日，星期天（二）单位膜模型（unitmembranemodel）蛋白质：单层肽链β－折叠结构脂双层细胞膜暗明暗2.0nm

3.5nm2.0nm

1959年,Robertson利用电子显微镜观察，发现所有生物膜都呈“暗-明-暗”三层结构，故而把“两暗一明”的结构模型称为单位膜模型。

此模型认为覆盖在脂双分子层内外表面的是呈

ß-折叠的薄片状蛋白质，而非球状蛋白质。背景主要论点蛋白质：单层肽链β－折叠结构第21页,共32页，2024年2月25日，星期天（三）液态镶嵌模型（fluidmosaicmodel）①流动的脂双分子层构成生物膜的连续主体；②球状膜蛋白不同程度地镶嵌在脂双分子层中或附着在膜表面；①此模型能解释生物膜中发生的很多现象，为阐述膜功能奠定了基础；②忽视了蛋白质分子对脂分子流动性的限制作用以及膜各部分流动性的不均匀性。③强调了生物膜的流动性和不对称性。背景单位膜模型存在明显缺陷，人们对它的异议越来越多。1972年，Singer

和Nicolson提出了液态镶嵌模型。主要论点客观评价第22页,共32页，2024年2月25日，星期天第23页,共32页，2024年2月25日，星期天三、膜的理化特性——流动性和不对称性第24页,共32页，2024年2月25日，星期天1、膜蛋白分布的不对称性第一：

膜蛋白在脂双分子层中的分布位置是不对称的。

（包括膜内在及膜周边蛋白）第三：

糖蛋白均分布于细胞膜的外层（非胞质面）

。第二：

膜蛋白颗粒在膜内外层中的分布数量是不对称的。

（细胞膜内层多于外层）（一）膜的不对称性第25页,共32页，2024年2月25日，星期天

第三：糖脂

全部分布在细胞膜的外层（非胞质面）。第一：磷脂

磷脂酰胆碱和鞘磷脂多分布在细胞膜的外层（非胞质面）；磷脂酰乙醇胺和磷脂酰丝氨酸多分布在细胞膜的内层（胞质面）。

∵磷脂酰丝氨酸带有负电荷◆

∴细胞膜内层负电荷多于外层。

第二：胆固醇

因其与磷脂酰胆碱及鞘磷脂的亲和力较大，故主要分布在细胞膜的外层。

（非胞质面）

2、膜脂分布的不对称性第26页,共32页，2024年2月25日，星期天

膜脂及膜蛋白分布的不对称性决定了膜功能的方向性，使膜两侧具有不同的功能。（P68）第27页,共32页，2024年2月25日，星期天1、膜脂的流动性（1）侧向扩散（2）旋转运动（3）弯曲运动（4）翻转运动

膜脂的特性——液晶态晶态液晶态液态相变相变温度

膜脂分子的运动方式（二）膜的流动性第28页,共32页，2024年2月25日，星期天影响膜脂流动性的因素（P70-72）1.脂肪酸链的饱和程度2.脂肪酸链的长度

3.胆固醇的含量

4.卵磷脂/鞘磷脂的比例5.其它因素饱和程度高，流动性小；········低，······大。链长，流动性小；··短，······大。调节膜的流动性。此比例小，流动性小；······大，······大。环境温度、pH、金属离子及膜内在蛋白含量等。第29页,共32页，2024年2月25日，星期天2、膜蛋白的运动性膜蛋白分子的运动方式（1）侧向扩散（2）旋转扩散第30页,共32页，2024年2月25日，