细胞膜与细胞表面1

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1、第三章细胞质膜第一节细胞质膜的结构模型第二节生物膜基本特征与功能第三节膜骨架第一节细胞质膜的结构模型一、生物膜的结构模型二、膜脂三、膜蛋白细胞膜：又称质膜是指围绕在细胞最外层的薄膜，由脂质和蛋白质组成。细胞内膜：除质膜外，真核细胞内围绕细胞器的膜称为细胞内膜。细胞膜（外周膜）细胞内膜生物膜一、生物膜的结构（一）细胞膜结构的研究历史（二）对生物膜结构的归纳总结（一）细胞膜结构的研究历史1.E.Gorter&F.Grendel1925推测细胞膜由双层脂分子组成。2.J.Danielli&H.Davson1935推测膜中含有蛋白质，提出了”蛋白质-脂类-蛋白质”的双分子片层或三明治模型。3. J

2、.D.Robertson1959提出“单位膜”模型。4.S.J.Singer&G.Nicolson1972提出”流动镶嵌模型”5.Simon提出脂筏模型。图3-1双层脂分子的膜结构模型用有机溶剂提取了人类红细胞质膜的脂类成分，将其铺展在水面，测出膜脂展开的面积二倍于细胞表面积，因而推测细胞膜由双层脂分子组成。图3-2质膜的片层结构模型发现质膜的表面张力比油－水界面的张力低得多，推测膜中含有蛋白质，从而提出了“蛋白质-脂类-蛋白质”的三明治模型。图3-3质膜的单位膜结构模型用超薄切片技术获得了清晰的细胞膜照片，显示暗-明-暗三层结构，厚约7.5nm。这就是所谓的“单位膜”模型。它由厚约3.5

3、nm的双层脂分子和内外表面各厚约2nm的蛋白质构成。图3-4细胞膜的流动镶嵌模型根据免疫荧光技术、冰冻蚀刻技术的研究结果，在“单位膜”模型的基础上提出“流动镶嵌模型”。强调膜的流动性和膜蛋白分布的不对称性。流动镶嵌模型突出了生物膜的流动性和膜蛋白分布的不对称性。①细胞膜由流动的脂双层和嵌在其中的蛋白质组成。②磷脂分子以疏水性尾部相对，极性头部朝向水相组成生物膜骨架。③蛋白质或嵌在脂双层表面，或嵌在其内部，或横跨整个脂双层，表现出分布的不对称性。④膜脂与膜脂，膜蛋白与膜蛋白以及膜蛋白与膜脂之间的复杂相互作用，在一定程度上限制了膜蛋白与膜脂的流动性。脂筏模型：即在以甘油磷脂为主体的生物膜上，胆

4、固醇、鞘磷脂等形成相对有序的脂相，如同漂浮在脂双层上的“脂筏”一样载着执行特定生物学功能的各种膜蛋白。（二）对生物膜结构的归纳总结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。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。生物膜可以看做是在磷脂双层中镶嵌蛋白质的二维溶液。二、膜脂（一）成分（二）运动方式（三）脂质体（一）成分磷脂（Phospholipid)：是构成膜脂的基本成分，约占整个膜脂的50％以上。分为二类:甘油磷脂和鞘磷脂。糖脂(Glycolipid)：存在于原核和真核细胞的细胞质膜上，其含量占膜脂总量的5％以下，在神经元质膜上糖脂含量较高，占5%—10%，是含

5、糖而不含磷酸的脂类。胆固醇(Cholesterol)：仅存在真核细胞膜上(动物细胞和少数植物细胞脂膜），含量一般不超过膜脂1/3。图3-5不同类型的甘油磷脂甘油磷脂（phosphoglyceride)：以甘油为骨架的磷脂类，在骨架上结合两个脂肪酸链和一个磷酸基团，乙醇胺、丝氨酸、胆碱、或肌醇等分子籍磷酸基团连接到脂分子上。磷脂酰乙醇胺（脑磷脂）phosphatidylethanolamine，PE磷脂酰丝氨酸phosphatidylserine，PS磷脂酰胆碱（卵磷脂）phosphatidylcholine，PC磷脂酰肌醇phosphatidylinositol，PI磷脂的特点：①具有一个

6、极性头和两个非极性的尾(心磷脂除外）②脂肪酸碳链为偶数；③常含不饱和脂肪酸，多为顺式图3-6磷脂酰胆碱的分子结构鞘磷脂（SM）在脑和神经细胞膜中特别丰富，它是以鞘胺醇为骨架，与一条脂肪酸链组成疏水尾部，亲水头部也含胆碱与磷酸结合。图3-7鞘磷脂糖脂其结构与SM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。最简单的糖脂是半乳糖脑苷脂，它只有一个半乳糖残基作为极性头部，在髓鞘的多层膜中含量丰富；较复杂的糖脂是神经节苷脂，其头部包含一个或几个唾液酸和糖的残基。图3-8糖脂的结构1.半乳糖脑苷脂，2.GM1神经节苷脂，3.唾液酸胆固醇：胆固醇分子分为3部分：羟基团组成的极性头

7、部、非极性的类固醇环结构和一个非极性的碳氢尾部。调节膜的流动性，增加膜的稳定性，降低水溶性物质的通透性；是脂筏的基本结构成分。图3-9胆固醇的结构图3-12膜脂的分子运动侧向扩散：同一平面上相邻的脂分子交换位置，其交换频率在106次/s以上。旋转运动：膜脂分子围绕与膜平面垂直的轴进行快速旋转摆动运动：膜脂分子围绕与膜平面垂直的轴进行左右摆动伸缩震荡：脂肪酸链沿着与纵轴进行伸缩震荡运动翻转运动：膜脂分子从脂双层的一层翻转到