细胞膜与物质穿膜运输

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1、(CellMembraneandTransmembraneTransport)细胞生物学系：郑贤红第四章细胞膜与物质穿膜运输概述第一节细胞膜的化学组成与生物学特性第二节小分子物质和离子的穿膜运输第三节大分子和颗粒物质的穿膜运输第四节细胞表面特化结构第五节细胞膜异常与疾病内容概述一、基本概念细胞膜(cellmembrane):包围在细胞质表面的一层薄膜，又称质膜（plasmamembrane）。二、细胞膜的最基本功能1.为细胞的生命活动提供了稳定的内环境2.物质转运3.信号传递、细胞识别等第一节细胞膜的化

2、学组成与生物学特性一、细胞膜构成（一）膜脂:细胞膜的结构骨架-每个动物细胞质膜上约有10^9个脂分子（二）膜蛋白:决定细胞膜的功能（三）糖类（一）膜脂构成细胞膜的结构骨架膜脂（membranelipid）主要有三种类型：磷脂（phospholipid）胆固醇（cholesterol）糖脂(glycolipid)磷脂甘油磷脂鞘磷脂磷脂酰胆碱（PC)磷脂酰乙醇胺（PE）磷脂酰丝氨酸(PS)磷脂酰肌醇（PI）1.磷脂膜脂分子中都含有磷酸基团，被称为磷脂，约占膜脂的50%以上。甘油磷脂的化学结构甘油磷脂以甘油为骨架，甘

3、油分子的1、2位羟基分别与脂肪酸形成酯键，3位羟基与磷酸形成酯键。两亲性分子或兼性分子头部基团（headgroup）或亲水头:甘油磷脂的磷酸基团可分别与亲水的小基团胆碱、乙醇胺、丝氨酸或肌醇结合。与带负电的磷酸基团一起形成高度水溶性的结构域，极性很强。疏水尾脂肪酸链是疏水的，无极性。含14-24个碳原子。脂肪酸链是疏水的，含14-24个碳原子碳原子数双键数目名称120月桂酸140豆蔻酸160棕榈酸161棕榈油酸180硬脂酸181油酸182亚油酸183亚麻酸200花生酸204花生四烯酸220正廿二烷酸240正廿四

4、烷酸鞘磷脂（SM)极性头部基团（亲水）非极性尾部基团（疏水）鞘磷脂以鞘氨醇代替甘油，长链的不饱和脂肪酸结合在鞘氨醇的氨基上；分子末端的一个羟基与胆碱磷酸结合，另一个游离羟基可与相邻脂分子的极性头部、水分子或膜蛋白形成氢键。质膜中的主要磷脂分子2.胆固醇分布：胆固醇散布在磷脂分子之间动物细胞含量高：胆固醇/磷脂=1/1植物细胞含量少：2%结构：极性头为羟基团，紧靠磷脂的极性头部；非极性疏水结构为固醇环和烃链，固醇环固定在磷脂分子邻近头部的烃链上，疏水的烃链尾部埋在脂双层的中央。胆固醇调节膜流动性、加强膜稳定性例：

5、中国仓鼠卵巢细胞突变株（M19）：不能合成胆固醇，体外培养需加入胆固醇，否则会解体。Table10-1MolecularBiologyoftheCell(©GarlandScience2008)3.糖脂糖脂由脂类和寡糖构成动物细胞膜的糖脂几乎都是鞘氨醇的衍生物，结构似鞘磷脂，称为鞘糖脂。最简单糖脂：脑苷脂，头部仅一个半乳糖或葡萄糖残基，髓鞘中的主要糖脂。复杂糖脂：神经节甘脂，头部含有半乳糖和葡萄糖外，还有数目不等的唾液酸，神经元质膜中最为丰富，占5-10%。Figure10-18MolecularBiology

6、oftheCell(©GarlandScience2008)膜脂可能的存在形式：形成球状分子团（micelle）形成双分子层（bilayer）人工合成膜结构：脂质体25nm-1um用途：运载体（二）膜蛋白决定细胞膜的不同特性和功能在不同细胞中膜蛋白的含量及类型有很大差异，膜的功能越复杂,其中的蛋白质含量越多。线粒体内膜：75%髓鞘：25%根据膜蛋白与脂双层结合的方式不同，膜蛋白可分为三种基本类型：内在蛋白（intrinsicprotein）或整合蛋白外在蛋白（extrinsicprotein）脂锚定蛋白（lip

7、idanchoredprotein）1.膜内在蛋白又称穿膜蛋白（transmembraneprotein）占膜蛋白总量的70％～80％，是两亲性分子大多数穿膜蛋白穿膜域都是α-螺旋构象，也有的穿膜蛋白以β-折叠片层（β-pleatedsheet）构象穿膜分单次穿膜、多次穿膜和多亚基穿膜蛋白三种类型α-螺旋构象穿膜蛋白β-折叠构象穿膜蛋白2.膜外在蛋白又称周边蛋白（peripheralprotein）占膜蛋白总量的20%～30%非共价键动态关系：根据功能的需要募集到膜上或者从膜上释放出去。膜外在蛋白3.脂锚定蛋白

8、又称脂连接蛋白（lipid-linkedprotein）脂锚定蛋白以共价键与脂双层内的脂分子结合脂锚定蛋白以两种方式与脂类分子共价结合胞质侧的蛋白糖基磷脂酰肌醇锚定蛋白（GPI）与磷脂酰肌醇相连的寡糖链结合共价键质膜外表面的蛋白与脂双层中的碳氢链结合共价键胞质侧的蛋白膜蛋白在膜中的几种结合方式分离蛋白-去垢剂离子型去垢剂-十二烷基磺酸钠（SDS）可使蛋白变性非离子型去垢剂-Triton