生物膜的组成与结构

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1、Chapter18生物膜的组成与结构biologicalmembrane细胞的结构细胞质膜及物质的跨膜运输（cellmembrane)①使细胞具有相对独立和稳定的内环境；②是细胞内外物质、信息、能量交换的“门户”。细胞膜概念：是包围在细胞质外周的一层界膜，又称质膜（plasmamembrane).功能：除细胞膜外，真核细胞内许多膜性细胞器的膜，如内质网膜、高尔基复合体膜、溶酶体膜、核膜等，称为细胞内膜。它们共同构成真核细胞的内膜系统。细胞内膜（endomembrane）★概念：任何生物膜在电镜下都呈现“暗—明—暗”三层结构，故将这三层结构称为单位膜。

2、生物膜细胞膜细胞内膜线粒体膜生物膜(biomembrane）细胞膜细胞质●细胞的外周膜和内膜系统称为“生物膜”；（一）、生物膜的化学组成生物膜脂类、蛋白质、糖类水、无机盐、金属离子——主要成分—少量成分蛋白质/脂类:在不同种类生物膜中有所不同。各种生物膜中蛋白质与脂类的含量比膜的种类蛋白质/脂类神经髓鞘(轴突部分的细胞膜）血小板Hela细胞红细胞膜线粒体内膜0.230.71.51.5-43.2一般地说：功能多而复杂的膜，蛋白质/脂类大；功能少而简单的膜，蛋白质/脂类小。1.膜脂生物膜上的脂类统称膜脂。膜脂磷脂糖脂胆固醇均为“双亲性分子”(★★)既有亲

3、水性一端，又有疏水性一端的分子。脂质是构成生物膜最基本的结构物质脂质包括磷脂、胆固醇和糖脂等，其中以磷脂为主要成分。磷脂Glycerophospholipids胆固醇Sterols胆固醇以中性脂的形式分布在双层脂膜内，对生物膜中脂类的物理状态有一定的调节作用，有利于保持膜的流动性和降低相变温度。糖脂Glycosphingolipids糖脂也是构成双层脂膜的结构物质。糖脂主要分布在细胞膜外侧的单分子层中。动物细胞膜所含的糖脂主要是脑苷脂。结构为：半乳糖2.膜蛋白内在膜蛋白（70%～80%）外在膜蛋白（20%～30%）膜蛋白分布不对称脂质双层镶嵌蛋

4、白跨膜蛋白膜表面蛋白内在膜蛋白※膜功能的承担者；约占膜蛋白的70-80%※双亲性分子，可以不同程度地嵌入脂双分子层,主要以-螺旋和-折叠形式存在，其中又以-螺旋更普遍。（1）贯穿脂双层，两端露出膜内外——跨膜蛋白①单次穿膜②多次穿膜内在膜蛋白具有双亲性，其亲水区域暴露在膜的一侧或两侧表面与水相吸，它们的疏水区域嵌入膜内，与脂类分子疏水尾部通过疏水键结合，不易分离提纯，须用去垢剂。（2）一端嵌入膜层内，另一端露出膜外——半嵌入蛋白内在蛋白外在膜蛋白非双亲性分子；约占膜蛋白的20－30%，附在膜的内外表面（主要在细胞膜的内表面），与膜脂极性头部或内

5、在膜蛋白的极性区域主要通过静电引力或范德华力与膜结合(非共价地结合)，易分离。单糖或多聚糖+膜脂共价键糖脂单糖或多聚糖+膜蛋白糖蛋白共价键细胞内3.膜糖类脂双层膜蛋白细胞外衣细胞外表的糖链与该细胞分泌出来的糖蛋白等粘附在一起，形成一层外被，称细胞外衣或糖萼。糖类在膜上的分布是不对称的.细胞外衣（糖萼）(二)、生物膜的特性——流动性和不对称性1.生物膜的流动性膜脂的流动性★★膜脂的特性——液晶态固态液晶态液态相变相变温度2.生物膜的不对称性膜脂分布的不对称性第三：糖脂全部分布在膜的非胞质面。第一：磷脂磷脂酰丝氨酸带有负电荷，细胞膜内层负电荷多于外层。第

6、二：胆固醇主要分布在细胞膜的外层。膜蛋白分布的不对称性第一：膜蛋白在脂双分子层中的分布位置是不对称的。（包括内在及外在膜蛋白）第三：糖蛋白的分布是不对称的。（均分布于细胞膜的外层，即膜的非胞质面）第二：膜蛋白颗粒在膜内外两层中的分布是不对称的。※膜脂和膜蛋白分布的不对称性决定了膜内外表面功能的不对称性。（细胞膜内层多于外层）(三)、生物膜的分子结构模型生物膜结构描述的历史回顾:1925年,Gorter和Grendell用丙酮抽提红细胞膜中的脂类并在水和空气界面上铺展成单分子层,测量其所占面积相当于所用红细胞膜总面积的两倍,因而首次提出细胞膜是由连续的

7、脂双分子层组成的。迄今为止，关于膜的几十种结构模型都是建立在“脂双分子层”这一基础之上的。1899年，Overton曾用各种化学物质对卵细胞进行选择性渗透试验，发现疏水性物质比亲水性物质更容易通过细胞膜进入细胞，认为细胞膜是由脂质组成的。1.片层结构模型1935年,Danielli和Davson,发现细胞膜的表面张力显著低于油-水界面的表面张力,因此认为,细胞膜中除含有脂类外，还含有蛋白质,故提出了片层结构模型.蛋白质脂双分子层[夹层学说]（球状）（球状）（双分子层）“蛋白质---脂类---蛋白质”三夹板结构2.单位膜模型蛋白质：单层肽链——折叠结构

8、脂双层细胞膜细胞质1959年,Robertson利用电子显微镜观察，发现所有生物膜都呈“暗-明-暗”三层结构