细胞膜分子生物学细胞膜结构

《细胞膜分子生物学细胞膜结构》由会员分享，可在线阅读，更多相关《细胞膜分子生物学细胞膜结构（41页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、第四章 细胞膜（Cell Membrane）1细胞膜细胞膜（Cell MembraneCell Membrane）：细胞质与外界相隔的一层薄膜，又叫细胞质与外界相隔的一层薄膜，又叫质膜质膜；细胞内由膜构成的结构其成分基本相近，因此细胞内由膜构成的结构其成分基本相近，因此又把细胞中的所有膜统称为又把细胞中的所有膜统称为生物膜生物膜。生物膜特点：生物膜特点：脂类脂类 蛋白分子蛋白分子 蛋白质分子镶嵌于脂双层中，执行膜的各蛋白质分子镶嵌于脂双层中，执行膜的各种功能种功能非共价键非共价键5nm5nm厚厚连续的脂双层连续的脂双层2第一节 质膜的化学组成3n膜脂膜脂生物膜生物膜基本骨架基本骨架n膜蛋白膜蛋

2、白多种方式多种方式与脂双层结合与脂双层结合n膜糖膜糖质膜表面质膜表面磷脂磷脂糖脂糖脂胆固醇胆固醇膜内在蛋白膜内在蛋白（整合膜蛋白）（整合膜蛋白）膜外在蛋白膜外在蛋白（周边膜蛋白）（周边膜蛋白）与脂类结合与脂类结合-糖脂糖脂与蛋白结合与蛋白结合-糖蛋白糖蛋白细胞膜的基本骨架4一、膜脂（Membrane Lipid）n膜脂主要包括膜脂主要包括磷脂、糖脂和胆固醇磷脂、糖脂和胆固醇三种类型。三种类型。n（一）磷脂（一）磷脂(phospholipid)(phospholipid)n 是构成膜脂的基本成分，约占整个膜脂的是构成膜脂的基本成分，约占整个膜脂的5050以上。磷脂为以上。磷脂为双型性分子双型性分

3、子（amphipathic amphipathic moleculesmolecules）或双亲媒性分子或兼性分子。）或双亲媒性分子或兼性分子。磷脂分子由磷脂分子由1 1个亲水的头部和个亲水的头部和2 2个疏水的尾部组个疏水的尾部组成，尾部含有成，尾部含有1 12 2个双键个双键5n磷脂磷脂 磷脂酰胆碱磷脂酰胆碱(PC)(PC)磷脂酰丝氨酸磷脂酰丝氨酸(PS)(PS)磷脂酰肌醇磷脂酰肌醇(PI)(PI)鞘磷脂鞘磷脂(SM)(SM)以甘油为骨架以甘油为骨架以鞘醇胺为骨架以鞘醇胺为骨架鞘磷脂鞘磷脂6质膜中存在的磷脂7（二）、糖脂（二）、糖脂 脂类寡糖脂类寡糖n总量5%以下，也是双性分子，含糖而不含

4、磷酸的脂类，由一个或多个糖残基代替磷脂酰胆碱而与鞘氨醇的羟基结合。在神经细胞膜上含量较高。糖脂均位于膜的糖脂均位于膜的非胞质面非胞质面n如：神经节苷脂 神经元细胞膜重要成 分之一 家族性白痴病（家族性白痴病（Tay-sachs diseaseTay-sachs disease）8糖脂糖脂 1.1.半乳糖脑苷脂，半乳糖脑苷脂，2.GM12.GM1神经节苷脂，神经节苷脂，3.3.唾液酸唾液酸 9（三）、胆固醇（三）、胆固醇n存存在在真真核核细细胞胞膜膜上，双性分子，含含量量约约膜脂的膜脂的1/31/3。n功功能能是是提提高高膜膜的的稳稳定定性性，调调节节流流动动性性，降降低低水水溶溶性性物物质质的

5、的通透性。通透性。10（四）、脂质体（四）、脂质体（Liposome）n脂质体脂质体（liposomeliposome）是根据磷脂分子在水相是根据磷脂分子在水相中形成稳定的脂双层膜的趋势而制备的一中形成稳定的脂双层膜的趋势而制备的一种人工膜。种人工膜。n人工脂质体可用于：人工脂质体可用于：1.1.转基因转基因2.2.制备的药物制备的药物3.3.研究生物膜的特性研究生物膜的特性11兼性分子在水环境中存在的三种形式：兼性分子在水环境中存在的三种形式：单分子团单分子团 双分子层双分子层 脂质体脂质体1213脂双层的特点脂双层的特点自我封闭性自我封闭性装配性装配性流动性流动性不对称性不对称性14n膜脂

6、的功能：膜脂的功能：n 1 1）支撑，膜脂是细胞的骨架；）支撑，膜脂是细胞的骨架；15n2 2）维持构象并为膜蛋白行使功）维持构象并为膜蛋白行使功 能提供环境；能提供环境；n 3 3）是部分酶行使功能所必需的。）是部分酶行使功能所必需的。16二、膜蛋白（二、膜蛋白（Membrane ProteinMembrane Protein）n膜蛋白是膜功能的主要体现者。核基膜蛋白是膜功能的主要体现者。核基因组编码的蛋白质中因组编码的蛋白质中30%30%左右的为膜左右的为膜蛋白。蛋白。n根据与膜脂结合的不同方式可分为：根据与膜脂结合的不同方式可分为：膜内在蛋白（整合膜蛋白）膜内在蛋白（整合膜蛋白）膜外在蛋

7、白（周边膜蛋白）膜外在蛋白（周边膜蛋白）外周蛋白外周蛋白脂锚定蛋白脂锚定蛋白17蛋白与膜的结合方式蛋白与膜的结合方式、整合蛋白；整合蛋白；、脂锚定蛋白；脂锚定蛋白；、外周外周蛋白蛋白18（一）膜内在蛋白（一）膜内在蛋白（integral proteinsintegral proteins）又称为整合蛋白，以不同程度嵌入脂双层又称为整合蛋白，以不同程度嵌入脂双层的内部。膜蛋白为的内部。膜蛋白为两性分子两性分子。它与膜结合。它与膜结合非常紧密非常紧密，只有用去垢剂（，只有用去垢剂（detergentdetergent）才）才能从膜上洗涤下来，常用能从膜上洗涤下来，常用SDSSDS和和Triton-

8、Triton-X100X100。内在蛋白的跨膜结构域形成亲水通道内在蛋白的跨膜结构域形成亲水通道 多个多个螺旋螺旋组成亲水通道；组成亲水通道；折叠折叠组成亲水通道。组成亲水通道。19n（二）膜外在膜蛋白（二）膜外在膜蛋白(peripheral(peripheral membrane protein)membrane protein)与与膜连接较松散膜连接较松散，较轻柔方法（置，较轻柔方法（置于高、低渗或极端于高、低渗或极端pHpH溶液中）即溶液中）即可破坏蛋白之间的连接而不损伤脂可破坏蛋白之间的连接而不损伤脂双层。双层。202122三、膜糖类三、膜糖类 真核细胞表面均有糖类，位于膜的非胞质真核

9、细胞表面均有糖类，位于膜的非胞质侧侧 膜糖类存在的形式膜糖类存在的形式 1.1.单个糖链共价结合于膜脂分子形成单个糖链共价结合于膜脂分子形成糖脂糖脂 2.2.单个糖链共价结合于膜蛋白分子形成单个糖链共价结合于膜蛋白分子形成糖糖蛋白蛋白 3.3.多个糖链共价结合于膜蛋白分子形成多个糖链共价结合于膜蛋白分子形成蛋蛋白多糖白多糖23 膜糖类的功能膜糖类的功能1.1.保护细胞表面保护细胞表面细胞外被细胞外被(糖萼糖萼)大多数真核细胞膜表面，富糖类大多数真核细胞膜表面，富糖类的周缘区称为细胞外被的周缘区称为细胞外被(糖萼糖萼)24糖萼糖脂和糖蛋白上所有的糖类都位于膜的非胞质面一侧252.2.细胞间的识别

10、与黏附细胞间的识别与黏附26第二节第二节 生物膜的特征生物膜的特征一、细胞膜具有一、细胞膜具有流动性流动性二、细胞膜具有二、细胞膜具有不对称性不对称性27一、流动性n膜脂和膜蛋白处于不断的运动状态，膜脂和膜蛋白处于不断的运动状态，称为称为膜的流动性膜的流动性，是细胞进行生命活，是细胞进行生命活动的必要条件。动的必要条件。脂双层是一个二维的流体脂双层是一个二维的流体1.1.膜脂运动的种类膜脂运动的种类.侧向扩散（侧向扩散（lateral diffusionlateral diffusion）.翻转运动（翻转运动（flip-flopflip-flop）.旋转运动（旋转运动（rotationrota

11、tion）.弯曲运动（弯曲运动（flexionflexion）2829（二）（二）.影响脂双层流动性的因素影响脂双层流动性的因素相变（相变（phase transitionphase transition）:由同一种类型磷脂合成的脂双层，可在一个凝由同一种类型磷脂合成的脂双层，可在一个凝由同一种类型磷脂合成的脂双层，可在一个凝由同一种类型磷脂合成的脂双层，可在一个凝固点上由液态转变为凝胶状态，这种物态的转变固点上由液态转变为凝胶状态，这种物态的转变固点上由液态转变为凝胶状态，这种物态的转变固点上由液态转变为凝胶状态，这种物态的转变叫相变。相变温度越低，膜从液态转变为固态的叫相变。相变温度越低，

12、膜从液态转变为固态的叫相变。相变温度越低，膜从液态转变为固态的叫相变。相变温度越低，膜从液态转变为固态的速度越慢，膜的流动性越能保持。速度越慢，膜的流动性越能保持。速度越慢，膜的流动性越能保持。速度越慢，膜的流动性越能保持。3031n脂肪酸链的饱和度脂肪酸链的饱和度 越不饱和越不饱和 相变温度相变温度 膜流动性膜流动性n脂肪酸链的链长脂肪酸链的链长 链越短链越短 相变温度相变温度 膜流动性膜流动性n胆固醇胆固醇 含量越多含量越多 膜流动性膜流动性n卵磷脂卵磷脂/鞘磷脂鞘磷脂 比例越高比例越高 膜流动性膜流动性n膜蛋白和膜脂的结合方式膜蛋白和膜脂的结合方式32（三）膜蛋白在膜中的运动（三）膜蛋白

13、在膜中的运动 1.1.侧向扩散侧向扩散 2.2.旋转运动旋转运动33二、细胞膜的不对称性二、细胞膜的不对称性 脂双层的不对称性脂双层的不对称性 1.1.1.1.脂双层所含磷脂种类有极大不同脂双层所含磷脂种类有极大不同脂双层所含磷脂种类有极大不同脂双层所含磷脂种类有极大不同（相对）（相对）（相对）（相对）2.2.2.2.糖脂均分布于生物膜的非胞质侧糖脂均分布于生物膜的非胞质侧糖脂均分布于生物膜的非胞质侧糖脂均分布于生物膜的非胞质侧（绝对）（绝对）（绝对）（绝对）34 膜蛋白的不对称性膜蛋白的不对称性1.1.1.1.整合膜蛋白跨越脂双层有一定方向整合膜蛋白跨越脂双层有一定方向整合膜蛋白跨越脂双层有

14、一定方向整合膜蛋白跨越脂双层有一定方向2.2.2.2.膜外在蛋白在膜内外的分布不对称膜外在蛋白在膜内外的分布不对称膜外在蛋白在膜内外的分布不对称膜外在蛋白在膜内外的分布不对称3.3.3.3.糖蛋白的糖残基均位于膜的非胞质侧糖蛋白的糖残基均位于膜的非胞质侧糖蛋白的糖残基均位于膜的非胞质侧糖蛋白的糖残基均位于膜的非胞质侧35第三节第三节 细胞膜分子结构模型细胞膜分子结构模型1.E.Gorter&F.Grendel 1925 1.E.Gorter&F.Grendel 1925 推测细胞膜由双推测细胞膜由双 层脂分子组成。层脂分子组成。362.J.D.Robertson 1959 2.J.D.Robe

15、rtson 1959 用超薄切片技术获用超薄切片技术获得了清晰的细胞膜照片，显示得了清晰的细胞膜照片，显示暗暗-明明-暗暗三层结三层结构，厚约构，厚约7.5nm7.5nm。这就是所谓的。这就是所谓的“单位膜单位膜”模型。它由厚约模型。它由厚约3.5nm3.5nm的双层脂分子和内外的双层脂分子和内外表面各厚约表面各厚约2nm2nm的蛋白质构成。的蛋白质构成。373.3.液态镶嵌模型液态镶嵌模型 脂质双层脂质双层 内在、外在蛋白内在、外在蛋白 流动性流动性384.4.脂筏模型脂筏模型 富含胆固醇和鞘磷脂的区域，富含胆固醇和鞘磷脂的区域，载有蛋白质。载有蛋白质。39质膜质膜Chapter 4 Chapter 4 内膜内膜Chapter 9 Chapter 9 生物膜内质网内质网高尔基体高尔基体溶酶体溶酶体细胞膜（外、内）细胞膜（外、内）线粒体线粒体40亲水的亲水的亲水的亲水的头部头部头部头部疏水尾部疏水尾部疏水尾部疏水尾部41