4细胞膜与细胞表面

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1、第四章细胞质膜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、膜蛋白第二节生物膜基本特征和功能一、膜的流动性二、膜的不对称性三、细胞质膜的基本功能第三节膜骨架一、膜骨架二、红细胞的生物学特性三、红细胞质膜蛋白及膜骨架细胞质膜（plasmamembrane）又称细胞膜（cellmembrane），是围绕在细胞最外层，由脂质和蛋白质组成的生物膜。细胞内的膜系统(具膜的细胞器)与细胞质膜统称为生物膜（biomembrane）电镜超薄切片技术—细胞质膜结构A.红细胞质膜(箭头)B.小鼠膀胱上皮细胞质膜及胞质中囊泡膜一、细胞膜的结构类型1925年E.Gorter和F.Gre

2、ndle提示了质膜是由双层脂分子构成的。Davson和Danielli提出“三明治”模型。1959年J.D.Robertson提出了单位膜模型（unitmembranemodel）即生物膜由蛋白质—脂质—蛋白质的单位膜构成。1972年S.J.Singer和G.Nicolson提出了流动镶嵌模型（fluidmosaicmodel）。1988年Simon提出脂筏模型（lipidraftmodel）生物膜的结构特性：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分子层，它组成生物膜的基本结构成分，尚

3、未发现在生物膜结构中起组织作用的蛋白。但在脂筏中存在某些有助于其结构相对稳定的功能蛋白。2、蛋白质以不同的方式镶嵌在脂双层分子中或结合在其表面，蛋白的类型、蛋白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、生物膜可看成是在双层脂分子中嵌有蛋白质的二维溶液。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和膜脂的流动性，同时也形成了赖以完成多种膜功能的脂筏等结构。二、膜脂（一）成份膜脂主要成分：磷脂、糖脂和胆固醇。1.磷脂（占整个膜脂的50%）磷脂酰胆碱（卵磷脂PC）甘油磷脂磷脂酰丝氨酸(PS

4、)磷脂酰乙醇胺(脑磷脂PE)磷脂磷脂酰肌醇(PI)双磷脂酰甘油（心磷脂DPG）鞘磷脂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。胆碱、乙醇胺、丝氨酸或肌醇等分子及其磷酸基团连接到脂分子上。2.糖脂普遍存在于原核细胞和真核细胞的细胞膜上，神经细胞膜上含量较高。人体的ABO血型与糖脂有关。半乳糖脑脂神经节苷脂硅铝酸红细胞质膜上的糖鞘脂是AB0血型系统的血型抗原，糖链结构基本相同，只是糖链末端的糖基有所不同。A型血的糖链末端为N-乙酰半乳糖；B型血为半乳糖；O型血则缺少这两种糖基。3.胆固醇与中性脂质功能：调节膜的流动性，增加膜的稳定性以及降低水溶性物质的通透

5、性。主要存在真核细胞膜上，含量一般不超过膜脂的1/3，植物细胞膜中含量较少，其功能是提高双脂层的力学稳定性，调节双脂层流动性，降低水溶性物质的通透性。在缺少胆固醇培养基中，不能合成胆固醇的突变细胞株很快发生自溶。亲水区域疏水区域（二）膜脂的运动方式1.侧向运动：同一平面上相邻分子交换位置。2.自旋运动:围绕与膜平面垂直的轴进行旋转。3.脂分子尾部的摆动：围绕与膜平面垂直的轴进行左右摆动。4.翻转运动：膜脂分子从脂双层的一层翻转到另一层。5.伸缩震荡运动：脂肪酸链进行伸缩震荡运动。6.旋转异构化运动：脂肪酸链围绕C-C键旋转。根据磷脂分子可在水相中形成稳定的脂双层膜的趋势而

6、制备的人工膜（4种类型）。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CABD（三）脂质体（liposome）三、膜蛋白（一）膜蛋白类型1、整合蛋白（integralprotein）：为跨膜蛋白（tansmembraneproteins），是两性分子。2、外周蛋白（peripheralprotein）：离子键或其它较弱的键与膜表面的蛋白质分子或脂分子的亲水部分结合3、脂锚定蛋白（lipid-anchoredprotein）：与脂分子（如脂肪酸或糖脂）共价连接。（一）膜脂的流动性影响膜脂流动性的因素胆固醇：胆固醇的含量增加会降低膜的流动性。脂肪酸链

7、的饱和度：脂肪酸链所含双键越多越不饱和，使膜流动性增加。脂肪酸链的长度：长链脂肪酸相变温度高，膜流动性降低。卵磷脂/鞘磷脂：该比例高则膜流动性增加，是因为鞘磷脂粘度高于卵磷脂。其他因素：温度、酸碱度、离子强度等。一、膜的流动性（二）膜蛋白的流动性主要有侧向扩散和旋转扩散两种运动方式。二、膜的不对称性（一）细胞膜各部分的名称样品经冰冻断裂处理后，细胞膜可从脂双层中央断开，各断面命名为：ES，细胞外表面（extrocytoplasmicsurface）EF，细胞外小页断面（extrocytoplasmicface）PS，原生质表面