第四章 细胞膜的分子结构和特性

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1、第四章　细胞膜的分子结构和特性第一节细胞膜的化学组成一、膜脂二、膜蛋白三、膜糖类第二节细胞膜的分子结构一、单位膜模型二、液态镶嵌模型三、晶格镶嵌模型四、板块镶嵌模型第三节细胞膜的特性一、不对称性二、流动性第一节细胞膜的化学组成一、膜脂二、膜蛋白三、膜糖类脂类：30-80%蛋白质：20-70%糖类：2-10%膜的分类：高脂性膜：功能单一高蛋白质性膜：功能复杂普通膜：脂类、蛋白质大致相等一、膜脂膜脂主要包括磷脂、糖脂和胆固醇三类。（一）磷脂约占膜脂的50％以上。主要特征：一个极性头、两个非极性尾（脂肪酸链）。脂肪酸碳链为偶数，16，18或20个碳原子。常含

2、有不饱和脂肪酸（如油酸）。（一）磷脂磷脂酰胆硷（卵磷脂）磷酸甘油脂磷脂酰乙醇胺（脑磷脂）磷脂酰丝氨酸鞘磷脂1、甘油磷脂以甘油为骨架，主要有：磷脂酰胆碱phosphatidylcholine，PC（卵磷脂）磷脂酰丝氨酸phosphatidylserine，PS磷脂酰乙醇胺phosphatidylethanolamine，PE（脑磷脂）磷脂酰肌醇phosphatidylinositol，PI双磷脂酰甘油Diphosphatidylglycerol,DPG（心磷脂）不同类型的甘油磷脂2、鞘磷脂鞘磷脂（sphingomyelin，SM）以鞘胺醇（sphingosi

3、ne）为骨架。脑和神经细胞膜中特别丰富，原核和植物细胞膜中不含。鞘磷脂（二）胆固醇双亲性分子，仅存在真核细胞膜上；功能：提高脂双层的力学稳定性，调节脂双层流动性，维持膜稳定性。在缺少胆固醇培养基中，不能合成胆固醇的突变细胞株很快发生自溶。胆固醇（三）糖脂普遍存在于原核和真核细胞膜上，位于膜的非胞质面单层，神经细胞糖脂含量较高。如半乳糖脑苷脂，神经节苷脂。作为某些大分子的受体，与细胞识别和信息传导有关。糖　脂糖脂与鞘磷脂相似，也是鞘氨醇的衍生物。半乳糖苷脂，神经节苷脂和唾液酸膜脂分子的结构特点1、兼性分子膜脂分子均具有亲水性头部和疏水性尾部，称兼性分子。2、

4、在水相中磷脂分子能自发组装成团粒或片状分子层，如脂质体。脂质体（liposome）：一种人工膜，脂质分子为避免双分子疏水尾部与水的接触，在水中聚拢成双分子层后，其游离端往往自动闭合，形成一种自我封闭而稳定的中空结构。脂质体的应用：研究生物膜的特性；脂质体中裹入DNA可用于基因转移；在临床治疗中,脂质体作为药物或酶等载体脂质体的类型(a)水溶液中的磷脂分子团；(b)球形脂质体；(c)平面脂质体膜；(d）用于疾病治疗的脂质体的示意图二、膜蛋白膜蛋白是膜功能的主要体现者。据估计核基因组编码的蛋白质30%左右的为膜蛋白。根据与脂分子的结合方式分为：整合蛋白（

5、integralprotein）外周蛋白（peripheralprotein）(一)整合蛋白（镶嵌蛋白）特征：水不溶性分布:贯穿整个脂质双分子层部分插入脂质双分子层（二）外周蛋白（外在蛋白）特征：水溶性分布：膜的内外表面蛋白与膜的结合方式①,②膜内在蛋白；③,④脂锚定蛋白；⑤,⑥膜外在蛋白整合蛋白的多肽链与脂肪酸链共价结合，亲水头部位于膜的内外表面。较剧烈的条件下用去垢剂SDS(离子型)或TritonX-100（非离子型）处理，膜内在蛋白从膜上溶解下来。外周蛋白通过静电作用、离子键、氢键间接与膜结合。一般用比较温和的方法，如改变溶液的离子强度或酸碱度、加入

6、金属螯合剂等就能使其从膜上溶解下来，不能再与脂类聚合重新形成膜结构。红细胞膜血影蛋白（spectrin）；血型糖蛋（glycophorin)；带3蛋白（band3protein)；锚蛋白（ankyrin)膜蛋白的功能1、转运分子进出细胞2、接受并传递信号3、支撑连接细胞骨架成分和细胞间质成分；4、与细胞分化及细胞间连接有关三、膜糖类分布：在生物膜的非胞质面。分类：葡萄糖、半乳糖、甘露糖、岩藻糖、半乳糖胺、葡糖胺和唾液酸等7种。功能：细胞与环境相互作用有关的生物现象,都涉及到糖脂和糖蛋白。膜糖类：一般以糖脂、糖蛋白形式存在，主要分布在细胞膜的外表面（其它膜性

7、细胞器的非胞质侧）。第二节细胞膜的分子结构一、单位膜模型二、液态镶嵌模型三、晶格镶嵌模型四、板块镶嵌模型膜的分子结构一、单位膜模型单层蛋白质分子——内、外两层（深色带，各厚2nm）双层脂类分子——膜中间（浅色带，3.5nm）两暗一明:蛋白质：单层肽链——折叠结构脂双层细胞膜细胞质（二）液态镶嵌模（1972，Singer，Nicolson）1．脂分子呈双层排列，亲水端向着细胞膜的内外表面，疏水端在膜内，构成膜的连续主体。2．蛋白质分子镶嵌或附在膜上3．糖分子分布在膜的外表面优点：强调了膜的流动性；强调了膜的不对称性缺点：忽视了膜蛋白对脂质分子的控制作用忽视了

8、膜各部分流动的不均一性。液态镶嵌模型脂质双分子层极性头部疏水尾部镶