细胞生物学课程第4章细胞膜和物质的跨膜运输

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1、第四章细胞膜和物质的跨膜运输目的与要求1.掌握细胞膜的化学组成、分子结构及细胞生物学特性，了解生物膜的分子结构模型。2.掌握小分子物质跨膜运输方式及特点，大分子和颗粒物质运输的胞吞和胞吐作用，受体介导的内吞作用。3.熟悉细胞表面的特化结构，细胞膜异常与疾病发生的关系。细胞膜概述细胞膜（cellmemberane)：是包围在细胞外周的一层薄膜，又称质膜（plasmamembrane).细胞内膜：细胞内除了细胞膜以外的细胞内所有膜性结构。生物膜：细胞膜和细胞内膜的统称。单位膜：“二暗一明”的膜式结构叫三层夹板式结构。细胞膜的功能：维持细胞的

2、形态、内环境稳定、物质运输、能量转换、信息传递、免疫、癌变等。第一节细胞膜的化学组成与分子结构一、细胞膜的化学组成二、生物膜的特性三、细胞膜的分子结构模型一、细胞膜的化学组成细胞膜的化学组成主要是脂类、蛋白质和糖类.膜化学组成脂类：约50%蛋白质：约40%糖类：2～10%（一）膜脂——细胞膜的基本组分生物膜上的脂类统称膜脂。细胞膜中含有3种主要的脂类：磷脂(含量最丰富)、胆固醇和糖脂。它们都是双亲性分子，包括1个亲水(极性)末端和1个疏水(非极性)末端。1.磷脂甘油磷脂磷脂酰胆碱磷脂酰乙醇胺磷脂酰丝氨酸（1）甘油磷脂的化学结构（2）鞘磷

3、脂的化学结构以鞘胺醇代替甘油，长链的不饱和脂肪酸结合在鞘胺醇氨基上。鞘胺醇（3）磷脂的特征具有一个极性头和两个非极性的尾(脂肪酸链)（心磷脂除外，位于线粒体内膜上的心磷脂具有4个非极性尾部）；脂肪酸碳链碳原子为偶数,多数碳链由16,18或20个组成；常含有不饱和脂肪酸（如油酸），多为顺式，在烃链中产生30º弯曲。2.胆固醇平面甾环结构非极性尾部极性头部（1）化学结构（2）定位与功能定位：胆固醇仅存在真核细胞膜上，含量一般不超过膜脂的1/3，植物细胞膜中含量较少。散布在膜中的磷脂分子中间，极性羟基紧靠磷脂的极性头部，固醇环固定在磷脂分子临

4、近头部的烃链上，疏水缔烃链尾部在脂双层的中间。功能：提高脂双层的力学稳定性，调节脂双层流动性，降低水溶性物质的通透性。脑苷脂鞘胺醇半乳糖苷脂糖脂为含有一个或几个糖基的类脂，主要有脑苷脂和神经节苷脂。神经节苷脂3.糖脂（1）分布与定位糖脂是含糖而不含磷酸的脂类，普遍存在于原核和真核细胞的质膜上（含量5％以下），神经细胞膜上含量较高（5-10％）。糖脂是两性分子。其结构与鞘磷脂很相似，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。糖脂均位于细胞膜的非细胞质面，及外侧的脂质分子中。（2）功能功能：作为某些分子的受体，与细胞识别及

5、信号转导有关。例如神经节苷脂本身就是一类膜上的受体，已知破伤风毒素、霍乱毒素、干扰素、促甲状腺素、绒毛膜促性腺激素和5-羟色胺等的受体就是不同的神经节苷脂。疾病与糖脂：儿童所患的家族性白痴病（Tay-sachsdisease）就是因为在其细胞内缺乏氨基己糖脂酶，不能将神经节苷脂GM2加工成为GM3，结果大量的GM2累积在神经细胞中，导致中枢神经系统退化。（3）血型与糖脂ABO血型抗原是一种糖脂，其寡糖部分具有决定抗原特异性的作用：A型：膜脂寡糖链的末端是N-乙酰半乳糖胺，GalNAc。B型：末端是半乳糖，Gal。O型：末端没有这两种糖基

6、。AB型：末端同时具有这两种糖基。4.脂质体（liposome）膜脂在水溶液中具有形成封闭结构的倾向，常形成以下结构：(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脂质体是根据磷脂分子可在水相中形成稳定的脂双层膜的趋势而制备的人工膜。（1）脂质体的应用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研究膜脂与膜蛋白及其生物学性质；（二）蛋白质——细胞膜功能的主要执行者膜蛋白：生物膜所含的蛋白质。生物膜的基本结构是由脂双层组成，但是它的特定功能却主要是由蛋

7、白质完成的。如：载体蛋白——膜内外的物质运输连接蛋白——细胞的相互作用受体蛋白——信号转导各类酶——相关的代谢反应在不同细胞中膜蛋白的含量及类型有很大差异，依在膜上存在方式不同可分为：1.整合蛋白（integralprotein）2.外周蛋白（peripheralprotein）3.脂锚定蛋白（lipid-anchoredprotein）1.整合蛋白（integralprotein）2.外在蛋白(Peripheralprotein)3.脂锚定蛋白(lipid-anchoredprotein)GPI4.膜蛋白在膜中的几种结合方式膜糖类糖类

8、+膜脂共价键糖脂糖类+膜蛋白糖蛋白N-连接；O-连接共价键细胞内脂双层膜蛋白细胞外被（糖萼）糖蛋白功能：有助于膜蛋白的定位与固定，与细胞识别、信息传递、免疫、癌变等有关。糖类约占细胞膜总重量的2％～10％。