细胞生物学第四章 细胞质膜

《细胞生物学》系列课程：第四章质膜和细胞表面一《细胞生物学》系列课程第四章质膜和细胞表面一第四章质膜和细胞表面概述：质膜、内膜系统、生物膜、单位膜第一节质膜的化学成分第二节质膜的分子结构第三节质膜的特性第四节细胞表面及其特化结构第五节质膜与细胞的物质运输概述：质膜（plasmamembrane）细胞质与外界相隔开的一层界膜，又称细胞膜(cellmembrane)，厚7~10nm存在意义：屏障作用，提供稳定的内环境物质转运信号传递、细胞识别等内膜系统（Endo-membranesystem）除质膜外，真核细胞内还有一些膜结构。

概念：真核细胞内那些在结构、功能及发生上密切关联的膜性结构细胞器的总称。

生物膜（biologicalmembrane）所有膜性结构的总称20Ao35Ao20Ao单位膜（unitmembrane）——生物膜的共同形态结构特征概念：透射电镜下，生物膜呈现出“两暗夹一明”铁轨样形态，称为单位膜。

第一节质膜的化学成分脂类：50%蛋白质：40~50%糖类：1~10%不同类型生物膜三种物质的比例不同，一般，膜功能复杂，蛋白质含量高。

一、膜脂（membranelipid）概述膜脂是细胞膜的基本组成成分种类：磷脂（最多）、胆固醇和糖脂特点：兼性（双亲性、两亲性）分子存在形式：脂质双分子层功能：生物膜的基本骨架屏障作用赋予膜流动性(一)磷脂（phospholipid）——膜脂的基本成分含量最多的膜脂，约占膜脂的50%以上双亲性分子1个亲水头2个疏水尾（多为脂肪酸链）可分两大类：甘油磷脂鞘磷脂胆碱乙醇胺丝氨酸肌醇1.甘油磷脂——以甘油为骨架磷脂酰胆碱(卵磷脂)磷脂酰乙醇胺(脑磷脂)磷脂酰丝氨酸磷脂酰肌醇极性基团磷酸甘油脂肪酸链磷脂酰乙醇胺（脑磷脂）磷脂酰胆碱（卵磷脂）2.鞘磷脂——以鞘氨醇为骨架在神经细胞膜中特别丰富，原核和植物细胞膜中不含。

1个亲水头2个疏水尾胆碱等胆碱脂肪酸脂肪酸脂肪酸烃链甘油磷脂鞘磷脂磷脂酰乙醇胺磷脂酰丝氨酸磷脂酰胆碱鞘磷脂鞘氨醇分子团脂质体磷脂双层磷脂分子在水溶液中的3种构型：①球形单层分子团②双分子层③脂质体抗体聚乙二醇脂溶性药物人工脂质体应用：转基因载体药物载体膜功能的研究疏水尾(二)胆固醇（cholesterol）主要存在于动物细胞膜上，原核细胞中无植物细胞中少(约占膜脂2%)含量多不超过膜脂的1/3个别达50%两亲性分子亲水头&疏水尾（胆固醇）分布：散布在磷脂分子之间功能：①维持膜的稳定性②调节膜的流动性（双向调节）甾环胆固醇对膜流动性的双向调节糖脂（三）糖脂（glycolipid）普遍存在于原核和真核细胞质膜上，约占膜脂总量的5%。

细胞生物学学习资料(第4-6章)第四章细胞质膜学习要点第一节第一细胞质膜的结构模型一、生物膜的结构模型 1.生物膜模型的发展历程① Danielli和Davson提出“蛋白质-脂质-蛋白质”的三明治结构模型。

② 1959年Robertson提出单位膜模型③ Singer和Nicolson于1974年提出流体镶嵌模型，主要强调生物膜的流动性、膜蛋白分布的不对称性。

随后的液晶态模型及板块镶嵌模型对流体镶嵌模型进行了补充、完善。

④1988年Simon提出脂筏模型。

2．对生物膜结构的归纳总结①具有极性头部和非极性尾部的磷脂分子形成可运动的磷脂双层。

②可运动的蛋白质以非对称方式镶嵌在磷脂双层中或结合于表面。

③生物膜可以看作是在磷脂双层中镶嵌蛋白质的二维溶液。

二、膜脂成分膜脂主要包括磷脂、糖脂和胆固醇膜脂的运动方式①沿膜平面的侧向运动，是膜脂运动的基本方式。

②脂分子围绕轴心的自旋运动。

③脂分子尾部的摆动。

④双层脂分子间的翻转运动。

脂质体脂质体是根据磷脂分子可以在水相中形成稳定的脂双层膜的趋势而制备的人工膜。

单层脂分子铺展在水面上，即形成极性端向外而非极性端向内的脂分子团。

脂质体可以用不同的膜脂来制备，还可以嵌入不同的膜蛋白，因此脂质体是研究膜蛋白与膜脂及其生物学性质的极好材料，在临床治疗中有很好的前景。

三、膜蛋白膜蛋白的类型①外在膜蛋白：为水溶性蛋白，依靠离子键或其他弱键与膜表面的膜蛋白分子或膜脂分子结合。

②内在膜蛋白：与膜结合比较紧密，占整个膜蛋白的70%—80%。

③脂锚定膜蛋白：通过与之共价相连的脂分子插入脂双层，从而锚定在细胞质膜上。

内在膜蛋白与膜脂结合的方式内在膜蛋白与膜脂结合的主要方式有以下几种。

①膜蛋白的跨膜结构域与脂双层的疏水核心的相互作用。

②带正电的膜蛋白跨膜结构域与带负电的磷脂极性分子结合。

③有些膜蛋白通过共价结合脂肪酸分子，插入到脂双层中。

④少数蛋白与糖脂共价结合。

内在膜蛋白跨膜结构域是与膜脂结合的主要部位，具体作用方式如下。

细胞质膜（plasma membrane），又称细胞膜（cell membrane），围绕在细胞（或原生质体，因为植物等细胞有细胞壁）最外层，由脂质、蛋白质和糖类组成的生物膜。

围绕各种细胞器的膜（包括核膜），称为细胞内膜。

质膜和内膜在起源、结构和化学组成的等方面具有相似性，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，细胞的能量转换、蛋白质合成、物质运输、信息传递、细胞运动等活动都与膜的作用有密切的关系。

第一节细胞质膜的结构模型与基本成分一、细胞质膜的结构模型（一）质膜结构的研究历史脂筏：在以甘油磷脂为主体的生物膜上，胆固醇、鞘磷脂等富集区域形成相对有序的脂相，如同漂浮在脂双层上的“脂筏”一样，载着某些执行特定生物学功能的各种膜蛋白。

（植物细胞和原核细胞不具有“脂筏”，因不含鞘磷脂。

）（二）目前对生物膜结构的认识（1）具有极性头部和非极性尾部的磷脂分子在水相中具有自发形成封闭的膜系统的性质，磷脂分子以疏水性尾部相对极性头部朝向水相形成脂双分子层，每层磷脂分子称为一层小叶。

脂分子是组成生物膜的基本结构成分，尚未发现在生物膜结构中起组织作用的蛋白质。

但在脂筏中存在某些有助于脂筏结构相对稳定的功能蛋白。

（2）蛋白质分子以不同的方式镶嵌在脂双层分子中或结合在其表面，具有不对称性。

蛋白质的类型蛋白质分布的不对称性及其与脂分子的协同作用赋予生物膜各自的特性与功能。

（3）生物膜可以看成是蛋白质在双层脂分子中的二维溶液，具有流动性。

然而，膜蛋白与膜脂之间、膜蛋白与膜蛋白之间及其与膜两侧其他生物大分子的复杂的相互作用，在不同程度上限制了膜蛋白与膜脂的流动性。

同时，也形成了赖以完成多种膜功能的脂筏、纤毛和微绒毛等结构。

（4）在细胞生长和分裂等整个生命活动中，生物膜在三维空间上可出现弯曲、折叠、延伸等改变，处于不断的动态变化中。

从而保证了诸如细胞运动、细胞增殖等各种代谢活动的进行。

二、膜脂（一）成分膜脂主要包括甘油磷脂、鞘脂和固醇3种基本类型。