之細(xì)胞膜分子結(jié)構(gòu)和特性

1、關(guān)于之細(xì)胞膜的分子結(jié)構(gòu)和特性第一張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月（cell membrane) 使細(xì)胞具有相對獨立和穩(wěn)定的內(nèi)環(huán)境；細(xì)胞膜概念包圍在細(xì)胞質(zhì)外周的一層界膜，又稱質(zhì)膜（plasma membrane)。功能 調(diào)控細(xì)胞內(nèi)外物質(zhì)、信息、能量的流動。第二張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月 細(xì)胞中除質(zhì)膜外，胞內(nèi)還有豐富的膜性結(jié)構(gòu)。由于這些膜與質(zhì)膜在化學(xué)組成、分子結(jié)構(gòu)和功能運作上具有很多共性，故把質(zhì)膜和細(xì)胞內(nèi)各種膜性結(jié)構(gòu)的膜統(tǒng)稱為生物膜。（P59）（ biological membrane)生物膜第三張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月一、膜的化學(xué)組成生物膜脂類、蛋白質(zhì)

2、、糖類 水、無機(jī)鹽、金屬離子主要成分 少量成分第一節(jié) 細(xì)胞膜的分子結(jié)構(gòu)和特性第四張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月蛋白質(zhì)/脂類 : 在不同種類生物膜中有所不同 表：各種生物膜中蛋白質(zhì)與脂類的含量比功能多而復(fù)雜的膜，蛋白質(zhì)/脂類 大；功能少而簡單的膜，蛋白質(zhì)/脂類 小。生物膜的種類蛋白質(zhì)/脂類神經(jīng)髓鞘(軸突部分的細(xì)胞膜）0.23血小板0.70Hela細(xì)胞1.50人紅細(xì)胞膜1.10線粒體內(nèi)膜3.20線粒體外膜1.10第五張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月(一) 膜脂 (membrane lipid) 膜 脂磷 脂 (phospholipid)糖 脂 (glycolipid)膽固醇

3、(cholesterol)第六張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月1、磷脂鞘磷脂磷脂酰膽堿（卵磷脂）磷脂酰乙醇胺（腦磷脂）磷脂酰絲氨酸磷脂磷酸甘油酯第七張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月第八張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月疏水性尾部 親水性頭部X第九張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月2、膽固醇極性頭部固 醇 環(huán) 結(jié) 構(gòu)非極性尾部生物膜中磷脂和膽固醇的結(jié)合關(guān)系第十張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月3、糖脂糖脂分子與鞘磷脂相似，只是頭部不同，由糖基取代磷脂酰堿基。常見糖脂： 腦苷脂（含1個單糖殘基） 神經(jīng)節(jié)苷脂（含7個單糖殘基）鞘胺醇第十一張，PPT共三十二

4、頁，創(chuàng)作于2022年6月雙親媒性分子（兼性分子）(amphipathic molecule) 既有親水性一端，又有疏水性一端的分子，如磷脂、膽固醇、糖脂。第十二張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月脂分子團(tuán)(lipid micell)脂雙分子層(lipid bilayer)雙親媒性分子在水溶液中可形成兩種排列方式:水水脂質(zhì)體 (lipid bilayer)第十三張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月（二）膜蛋白 根據(jù)膜蛋白與膜脂的結(jié)合方式及其在膜中 位置的不同，分為： 膜功能的主要承擔(dān)者與體現(xiàn)者。膜內(nèi)在蛋白 （70%80%）膜周邊蛋白脂錨定蛋白（20%30%）第十四張，PPT共三十二頁

5、，創(chuàng)作于2022年6月1、膜內(nèi)在蛋白 (integral protein) 是兼性分子，可以不同程度地嵌入脂雙分子層，不易分離。（1）貫穿脂雙層，兩端露出膜內(nèi)外跨膜蛋白（2）一端嵌入膜內(nèi)，另一端露出膜外半嵌入蛋白鑲嵌蛋白單次穿膜 多次穿膜單次穿膜的跨膜蛋白多次穿膜的跨膜蛋白第十五張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月2、膜周邊蛋白 (peripheral protein) 大多附著在膜的胞質(zhì)面，易于分離。 不是兼性分子；與膜脂極性頭部或膜內(nèi)在蛋白露出膜外的親水部分非共價結(jié)合；膜周邊蛋白第十六張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月3、脂錨定蛋白 (lipid-anchored prote

6、in) 不是兼性分子；與膜脂分子共價結(jié)合；方式一：直接與脂雙分子層結(jié)合；方式二：通過糖脂的寡糖鏈間接與脂雙分子層結(jié)合。 大多附著在膜的非胞質(zhì)面，易于分離。直接與脂雙分子層結(jié)合通過糖鏈與脂雙層結(jié)合第十七張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月細(xì)胞內(nèi)脂雙層細(xì)胞被（糖萼）細(xì)胞膜的糖蛋白、蛋白聚糖和糖脂的糖鏈向外伸展交織成的一層多糖物質(zhì)，稱細(xì)胞被或糖萼。與細(xì)胞識別功能有關(guān)。細(xì)胞被cell coatglycocalyx單糖或多聚糖+膜 脂 共價鍵糖 脂 (glycolipid)單糖或多聚糖+膜蛋白糖蛋白 (glycoprotein)共價鍵（三）膜糖分布于膜的非胞質(zhì)面第十八張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2

7、022年6月二、膜的分子結(jié)構(gòu) “脂雙分子層”的提出 1925年，Gorter 和 Grendel 首次提出細(xì)胞膜是由連續(xù)的脂雙分子層組成的。 奠定了膜分子結(jié)構(gòu)的科學(xué)基礎(chǔ)第十九張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月（一）片層結(jié)構(gòu)模型（lamella structure model）蛋白質(zhì) 脂雙分子層 1935年,Danielli和Davson通過實驗判定細(xì)胞膜中除脂類外，還含有蛋白質(zhì),提出了片層結(jié)構(gòu)模型。（球狀）（球狀）（雙分子層）“蛋白質(zhì) - 脂類 - 蛋白質(zhì)”三夾板式結(jié)構(gòu)背景主要論點第二十張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月（二）單位膜模型 （unit membrane model

8、）蛋白質(zhì)：單層肽鏈折疊結(jié)構(gòu)脂雙層細(xì)胞膜暗明暗2.0nm 3.5nm2.0nm 1959年, Robertson 利用電子顯微鏡觀察，發(fā)現(xiàn)所有生物膜都呈“暗-明-暗”三層結(jié)構(gòu)，故而把“兩暗一明”的結(jié)構(gòu)模型稱為單位膜模型。 此模型認(rèn)為覆蓋在脂雙分子層內(nèi)外表面的是呈 -折疊的薄片狀蛋白質(zhì)，而非球狀蛋白質(zhì)。背景主要論點蛋白質(zhì)：單層肽鏈折疊結(jié)構(gòu)第二十一張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月（三）液態(tài)鑲嵌模型（fluid mosaic model） 流動的脂雙分子層構(gòu)成生物膜的連續(xù)主體； 球狀膜蛋白不同程度地鑲嵌在脂雙分子層中 或附著在膜表面； 此模型能解釋生物膜中發(fā)生的很多現(xiàn) 象，為闡述膜功能奠定了

9、基礎(chǔ)； 忽視了蛋白質(zhì)分子對脂分子流動性的限 制作用以及膜各部分流動性的不均勻性。 強(qiáng)調(diào)了生物膜的流動性和不對稱性。背景單位膜模型存在明顯缺陷，人們對它的異議越來越多。1972年，Singer 和 Nicolson 提出了液態(tài)鑲嵌模型。主要論點客觀評價第二十二張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月第二十三張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月三、膜的理化特性流動性和不對稱性第二十四張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月1、膜蛋白分布的不對稱性第一： 膜蛋白在脂雙分子層中的分布位置是不對稱的。 （包括膜內(nèi)在及膜周邊蛋白）第三： 糖蛋白均分布于細(xì)胞膜的外層（非胞質(zhì)面） 。第二： 膜蛋白顆

10、粒在膜內(nèi)外層中的分布數(shù)量是不對稱的。 （細(xì)胞膜內(nèi)層多于外層）（一）膜的不對稱性第二十五張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月 第三：糖脂 全部分布在細(xì)胞膜的外層（非胞質(zhì)面） 。第一：磷脂 磷脂酰膽堿和鞘磷脂多分布在細(xì)胞膜的外層（非胞質(zhì)面）； 磷脂酰乙醇胺和磷脂酰絲氨酸多分布在細(xì)胞膜的內(nèi)層（胞質(zhì)面）。 磷脂酰絲氨酸帶有負(fù)電荷 細(xì)胞膜內(nèi)層負(fù)電荷多于外層。 第二：膽固醇 因其與磷脂酰膽堿及鞘磷脂的親和力較大，故主要分布在細(xì)胞膜的外層。 （非胞質(zhì)面） 2、膜脂分布的不對稱性第二十六張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月 膜脂及膜蛋白分布的不對稱性決定了膜功能的方向性，使膜兩側(cè)具有不同的功能。（

11、P68）第二十七張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月1、膜脂的流動性（1）側(cè)向擴(kuò)散（2）旋轉(zhuǎn)運動（3）彎曲運動（4）翻轉(zhuǎn)運動 膜脂的特性液晶態(tài)晶態(tài)液晶態(tài)液態(tài)相變相變溫度 膜脂分子的運動方式（二）膜的流動性第二十八張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月影響膜脂流動性的因素（P70-72）1.脂肪酸鏈的飽和程度2.脂肪酸鏈的長度 3.膽固醇的含量 4.卵磷脂/鞘磷脂的比例5.其它因素飽和程度高，流動性??； 低， 大。鏈長，流動性小； 短， 大。調(diào)節(jié)膜的流動性。此比例小，流動性??； 大， 大。環(huán)境溫度、pH、金屬離子及膜內(nèi)在蛋白含量等。第二十九張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6月2、膜蛋白的運動性膜蛋白分子的運動方式（1）側(cè)向擴(kuò)散（2）旋轉(zhuǎn)擴(kuò)散第三十張，PPT共三十二頁，創(chuàng)作于2022年6