第四章 细胞膜的结

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1、第四章细胞膜的结构与功能内容提要概念第一节细胞膜的化学组成第二节细胞膜的结构模型第三节细胞膜的特性第四节细胞膜与物质运输第五节细胞外被的识别功能细胞膜：又称质膜（plasmamembrane），位于细胞的最外层，为一层具有特殊结构和功能的较薄的膜,是细胞的主要组分之一，也是细胞生命体区别于非细胞生命体的只要特征之一。细胞内膜：围绕各种细胞器的膜性结构，称为细胞内膜。与内膜对应，细胞膜称为外周膜。生物膜：质膜和内膜在起源、结构和化学组成的等方面具有相似性，故总称为生物膜（biomembrane）。生物膜是细胞进行生命活动的重要物质基础。样品经冰冻断裂处理后，细胞膜可从脂双层中央断开，

2、各断面命名为：ES，细胞外表面（extrocytoplasmicsurface）；EF，细胞外小页断面（extrocytoplasmicface）；PS，原生质表面（protoplasmicsurface）；PF，原生质小页断面（protoplasmicface）。EFPF小鼠肝细胞膜冰冻蚀刻细胞膜的功能为细胞的生命活动提供相对稳定的内环境；选择性的物质运输，包括代谢底物的输入与代谢产物的排出；提供细胞识别位点，并完成细胞内外信息的跨膜传递；为多种酶提供结合位点，使酶促反应高效而有序地进行；介导细胞与细胞、细胞与基质之间的连接；参与形成具有不同功能的细胞表面特化结构。参与细胞的免疫

3、功能第一节细胞膜的化学组成质膜主要由膜脂和膜蛋白组成，另外还有少量糖，主要以糖脂和糖蛋白的形式存在。膜脂是膜的基本骨架，膜蛋白是膜功能的主要体现者。一、膜脂膜脂主要包括磷脂、糖脂和胆固醇三种类型。脂质体（一）磷脂是构成膜脂的基本成分，约占整个膜脂的50％以上。磷脂分子的主要特征是：具有一个极性头和两个非极性的尾（脂肪酸链），线粒体内膜上的心磷脂具有4个非极性尾部。脂肪酸碳链为偶数，多数碳链由16，18或20个碳原子组成。常含有不饱和脂肪酸（如油酸）。Phospholipids1.甘油磷脂以甘油为骨架的磷脂类，在骨架上结合两个脂肪酸链和一个磷酸基团，胆碱、乙醇胺、丝氨酸或肌醇等分子籍

4、磷酸基团连接到脂分子上。主要类型有：磷脂酰胆碱phosphatidylcholine，PC，旧称卵磷脂磷脂酰丝氨酸phosphatidylserine，PS磷脂酰乙醇胺phosphatidylethanolamine，PE，旧称脑磷脂磷脂酰肌醇phosphatidylinositol，PI双磷脂酰甘油Diphosphatidylglycerol,DPG，旧称心磷脂PhospholipidsinplasmamembranesDiphosphatidylglycerol2.鞘磷脂鞘磷脂（sphingomyelin，SM）在脑和神经细胞膜中特别丰富。以鞘胺醇（sphingoine）为骨架

5、，与一条脂肪酸链组成疏水尾部，亲水头部也含胆碱与磷酸结合。原核细胞、植物中没有鞘磷脂。（二）糖脂是含糖而不含磷酸的脂类，含量约占脂总量的5％以下，在神经细胞膜上糖脂含量较高，约占5-10％。糖脂也是两性分子，其结构与SM很相似，只是由一个或多个糖残基代替了磷脂酰胆碱而与鞘氨醇的羟基结合。最简单的糖脂是半乳糖脑苷脂，在髓鞘的多层膜中含量丰富；变化最多、最复杂的糖脂是神经节苷脂，其头部包含一个或几个唾液酸和糖的残基。神经节苷脂是神经元质膜中具有特征性的成分。糖脂主要与细胞识别、免疫功能有关。GlycolipidsGlycolipids（三）胆固醇主要存在真核细胞膜上，含量一般不超过膜脂

6、的1/3，植物细胞膜中含量较少，其功能是提高双脂层的力学稳定性，调节双脂层流动性，降低水溶性物质的通透性。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。（四）脂质体（liposome）是一种人工膜。在水中，搅动后磷脂分子聚集，极性头部与水接触，而非极性疏水尾部向内，形成的球形分子团称为脂质体，直径25~1000nm不等。人工脂质体可用于：转基因制备的药物研究生物膜的特性二、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中30%左右的为膜蛋白。（一）膜蛋白的分类（二）膜蛋白与膜脂的结合方式（三）红细胞质膜的膜蛋白（一）膜蛋白的分类根据膜蛋白与脂分子的结合方式，

7、可分为：外周蛋白（peripheralprotein）整合蛋白（integralprotein）外周蛋白靠离子键或其它较弱的键与膜表面的蛋白质分子或脂分子的亲水部分结合，因此只要改变溶液的离子强度甚至提高温度就可以从膜上分离下来，这类蛋白质一般占膜蛋白的20％～30％。整合蛋白为跨膜蛋白（tansmembraneproteins），是两性分子。与膜的结合非常紧密，只有用去垢剂才能从膜上洗涤下来，如离子型去垢剂SDS，非离子型去垢剂Triton-X100。SDSTrit