1、细胞膜（Cell Membrane）中国医科大学 细胞生物学教研室第一节 质膜的化学组成n膜脂膜脂生物膜生物膜基本骨架基本骨架n膜蛋白膜蛋白多种方式多种方式与脂双层结合与脂双层结合n膜糖膜糖质膜表面质膜表面磷脂磷脂糖脂糖脂胆固醇胆固醇与脂类结合与脂类结合-糖脂糖脂与蛋白结合与蛋白结合-糖蛋白糖蛋白细胞膜的基本骨架一、膜脂（Membrane Lipid）n膜脂主要包括膜脂主要包括磷脂、糖脂和胆固醇磷脂、糖脂和胆固醇三种类型。三种类型。n（一）磷脂（一）磷脂(phospholipid(phospholipid)n 是构成膜脂的基本成分，约占整个膜脂的是构成膜脂的基本成分，约占整个膜脂的5050以上
2、。磷脂为以上。磷脂为双型性分子双型性分子（amphipathicamphipathic moleculesmolecules）或双亲媒性分子或兼性分子。）或双亲媒性分子或兼性分子。磷脂分子由磷脂分子由1 1个亲水的头部和个亲水的头部和2 2个疏水的尾部组个疏水的尾部组成，尾部含有成，尾部含有1 12 2个双键个双键n磷脂磷脂 磷脂酰胆碱磷脂酰胆碱(PC)(PC)磷脂酰丝氨酸磷脂酰丝氨酸(PS)(PS)磷脂酰肌醇磷脂酰肌醇(PI)(PI)鞘磷脂鞘磷脂(SM)(SM)以甘油为骨架以甘油为骨架以鞘醇胺为骨架以鞘醇胺为骨架鞘磷脂鞘磷脂OPOOO-CH2CH2+NH3CH2HCH2COOCO COOPO
3、OO-CH2C+NH3CH2HCH2COOCO COOPOOO-CH2CH2+NCH2HCH2COOCOCOCOO-HCH3CH3H3CR1R2R1R2R1R2POOO-CH2HCH2COOCO COR1R2HOHOHHOHOHHHOHOHOHPEPSPCPI质膜中存在的磷脂（二）、糖脂（二）、糖脂 n总量5%以下，也是双性分子，含糖而不含磷酸的脂类，由一个或多个糖残基代替磷脂酰胆碱而与鞘氨醇的羟基结合。在神经细胞膜上含量较高。n如：神经节苷脂 神经元细胞膜重要成 分之一 家族性白痴病（家族性白痴病（Tay-sachsTay-sachs disease disease）糖脂糖脂 1.1.半乳糖
4、脑苷脂，半乳糖脑苷脂，2.GM12.GM1神经节苷脂，神经节苷脂，3.3.唾液酸唾液酸（三）、胆固醇（三）、胆固醇n存在真核细胞膜存在真核细胞膜上，双性分子，含量约含量约膜脂的膜脂的1/31/3。n功能是提高膜的稳功能是提高膜的稳定性，调节流动性，定性，调节流动性，降低水溶性物质的降低水溶性物质的通透性。通透性。（四）、脂质体（四）、脂质体（Liposome）n脂质体脂质体（liposomeliposome）是根据磷脂分子在水是根据磷脂分子在水相中形成稳定的脂双层膜的趋势而制备的相中形成稳定的脂双层膜的趋势而制备的一种人工膜。一种人工膜。n人工脂质体可用于：人工脂质体可用于：1.1.转基因转基
5、因2.2.制备的药物制备的药物3.3.研究生物膜的特性研究生物膜的特性脂双层的特点脂双层的特点自我封闭性自我封闭性装配性装配性流动性流动性不对称性不对称性n膜脂的功能：膜脂的功能：n 1 1）支撑，膜脂是细胞的骨架；）支撑，膜脂是细胞的骨架；n2 2）维持构象并为膜蛋白行使功）维持构象并为膜蛋白行使功 能提供环境；能提供环境；n 3 3）是部分酶行使功能所必需的。）是部分酶行使功能所必需的。二、膜蛋白（二、膜蛋白（Membrane ProteinMembrane Protein）n膜蛋白是膜功能的主要体现者。核基膜蛋白是膜功能的主要体现者。核基因组编码的蛋白质中因组编码的蛋白质中30%30%左
6、右的为膜左右的为膜蛋白。蛋白。n根据与膜脂结合的不同方式可分为：根据与膜脂结合的不同方式可分为：外周蛋白外周蛋白脂锚定蛋白脂锚定蛋白蛋白与膜的结合方式蛋白与膜的结合方式、整合蛋白；整合蛋白；、脂锚定蛋白；脂锚定蛋白；、外周外周蛋白蛋白（一）膜内在蛋白（一）膜内在蛋白（integral proteinsintegral proteins）又称为整合蛋白，以不同程度嵌入脂双层又称为整合蛋白，以不同程度嵌入脂双层的内部。膜蛋白为的内部。膜蛋白为两性分子两性分子。它与膜结合。它与膜结合非常紧密非常紧密，只有用去垢剂（，只有用去垢剂（detergentdetergent）才）才能从膜上洗涤下来，常用能从
7、膜上洗涤下来，常用SDSSDS和和Triton-Triton-X100X100。内在蛋白的跨膜结构域形成亲水通道内在蛋白的跨膜结构域形成亲水通道 多个多个螺旋螺旋组成亲水通道；组成亲水通道；折叠折叠组成亲水通道。组成亲水通道。n（二）膜外在膜蛋白（二）膜外在膜蛋白(peripheral(peripheral membrane protein)membrane protein)与与膜连接较松散膜连接较松散，较轻柔方法（置，较轻柔方法（置于高、低渗或极端于高、低渗或极端pHpH溶液中）即溶液中）即可破坏蛋白之间的连接而不损伤脂可破坏蛋白之间的连接而不损伤脂双层。双层。三、膜糖类三、膜糖类 真核细胞
8、表面均有糖类，位于膜的非胞质真核细胞表面均有糖类，位于膜的非胞质侧侧 膜糖类存在的形式膜糖类存在的形式 1.1.单个糖链共价结合于膜脂分子形成单个糖链共价结合于膜脂分子形成糖脂糖脂 2.2.单个糖链共价结合于膜蛋白分子形成单个糖链共价结合于膜蛋白分子形成糖糖蛋白蛋白 3.3.多个糖链共价结合于膜蛋白分子形成多个糖链共价结合于膜蛋白分子形成蛋蛋白多糖白多糖 膜糖类的功能膜糖类的功能1.1.保护细胞表面保护细胞表面细胞外被细胞外被(糖萼糖萼)大多数真核细胞膜表面，富糖类大多数真核细胞膜表面，富糖类的周缘区称为细胞外被的周缘区称为细胞外被(糖萼糖萼)糖萼糖脂和糖蛋白上所有的糖类都位于膜的非胞质面一侧
9、2.2.细胞间的识别与黏附细胞间的识别与黏附第二节第二节 生物膜的特征生物膜的特征一、细胞膜具有一、细胞膜具有流动性流动性二、细胞膜具有二、细胞膜具有不对称性不对称性一、流动性n膜脂和膜蛋白处于不断的运动状态，膜脂和膜蛋白处于不断的运动状态，称为称为膜的流动性膜的流动性，是细胞进行生命活，是细胞进行生命活动的必要条件。动的必要条件。n脂肪酸链的饱和度脂肪酸链的饱和度 越不饱和越不饱和 相变温度相变温度 膜流动性膜流动性n脂肪酸链的链长脂肪酸链的链长 链越短链越短 相变温度相变温度 膜流动性膜流动性n胆固醇胆固醇 含量越多含量越多 膜流动性膜流动性n卵磷脂卵磷脂/鞘磷脂鞘磷脂 比例越高比例越高
10、膜流动性膜流动性n膜蛋白和膜脂的结合方式膜蛋白和膜脂的结合方式二、细胞膜的不对称性二、细胞膜的不对称性第三节第三节 细胞膜分子结构模型细胞膜分子结构模型1.E.Gorter&F.Grendel1.E.Gorter&F.Grendel 1925 1925 推测细胞膜由双推测细胞膜由双 层脂分子组成。层脂分子组成。2.J.D.Robertson 1959 2.J.D.Robertson 1959 用超薄切片技术获用超薄切片技术获得了清晰的细胞膜照片，显示得了清晰的细胞膜照片，显示暗暗-明明-暗暗三层结三层结构，厚约构，厚约7.5nm7.5nm。这就是所谓的。这就是所谓的“单位膜单位膜”模型。它由厚约模型。它由厚约3.5nm3.5nm的双层脂分子和内外的双层脂分子和内外表面各厚约表面各厚约2nm2nm的蛋白质构成。的蛋白质构成。脂质双层脂质双层 内在、外在蛋白内在、外在蛋白 流动性流动性4.4.脂筏模型脂筏模型 富含胆固醇和鞘磷脂的区域，富含胆固醇和鞘磷脂的区域，载有蛋白质。载有蛋白质。质膜质膜Chapter 4 Chapter 4 内膜内膜Chapter 9 Chapter 9 生物膜内质网内质网高尔基体高尔基体溶酶体溶酶体细胞膜（外、内）细胞膜（外、内）线粒体线粒体
