考研课件医学细胞生物学第五章 细胞膜及其表面-1
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单糖或低聚糖 + 膜 脂
共价键
单糖或低聚糖 + 膜蛋白
糖 脂 (glycolipid) 糖蛋白 (glycoprotein)
功能：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，称细胞外被或糖萼，具有重要生理作用，几乎涉及所有
细胞与环境相互作用的生物学现象。
细 胞 外 被
脂 双 层
极性头部
膜中发生的很多现象，为人们普
遍接受。
不足之处：忽视了膜各部分流动
脂双分子层
性的不均匀性，忽视了蛋白质分 疏水尾部
子对脂分子流动性的控制作用。
内在膜蛋白
外在膜蛋白
晶格镶嵌模型 板块镶嵌模型
补充完善液态镶嵌模型
二、膜的分子结构
目前对膜的分子结构较为一致的看法：
三、膜的理化特性 ★★★
——镶嵌性、流动性和不对称性
5 附在膜的内外表面，非共价地结合在跨膜蛋白上。
非胞质面 脂 双 分 子 层
胞质面
膜周边蛋白都是水溶性蛋白质，多分布在膜的内表面，靠离子键或其它 较弱的键与膜表面的蛋白质分子或脂分子的极性头部结合，因此只要改 变溶液的离子强度甚至提高温度就可以从膜上分离下来。
一、膜的化学组成
(三) 膜糖
共价键
环
结
构
非
极
性wenku.baidu.com
尾
部
一、膜的化学组成
(一) 膜脂
3、糖脂
糖脂与鞘磷脂相似，只是头部不同。 常见糖脂：脑苷脂；神经节苷脂
鞘 胺 醇
半乳糖苷脂
糖脂分子
一、膜的化学组成
(一) 膜脂
膜脂分子的共同特点：
都有亲水性和疏水性两端，称兼性分子或双亲性分子(amphipathic molecule)
双亲性分子在水溶液中可形成两种排列方式:
二、膜的分子结构
★★（三）液态镶嵌模型（fluid mosaic model）
1972年，Singer 和 Nicolson 总结提出，主要论点： 1. 流动的脂双分子层构成生物膜的连续主体。 2.球形的膜蛋白以各种形式镶嵌在脂双分子层中或附着在膜表面。 3.强调了膜的流动性和不对称性。
评价： 液态镶嵌模型可以解释
二、膜的分子结构
（一）片层结构模型（lamella structure model）
1935年 Danielli 和 Davson 提出
蛋
脂
“蛋白质-磷脂-蛋白质”三夹板结构
白 质
双 分 子
层
（二）单位膜模型 （unit membrane model）
1959年 Robertson 提出
评价：提出膜形态共性，解释了某些属性 不足之处： 无法解释膜的动态结构变化， 显示不出各种膜之间的结构功能差异
磷脂
膜
脂
胆固醇
糖脂
一、膜的化学组成
(一) 膜脂
1、磷脂
磷脂酸（前体）
磷酸甘油酯 磷脂酰胆碱（卵磷脂）
磷脂酰乙醇胺（脑磷脂）
类
型
磷脂酰丝氨酸
鞘磷脂
一、膜的化学组成
(一) 膜脂
1、磷脂
水 性 ）
极 性 头
部
（
亲
结
鞘
构
胺
性非 ）极
醇
性
尾
部
（
疏
水
一、膜的化学组成
(一) 膜脂
2、胆固醇
极 性 头 部固
醇
脂分子团
脂双分子层
水
水 脂质体
一、膜的化学组成
(二) 膜蛋白
是膜功能的主要体现者。
根据膜蛋白与膜脂的结合方式以及在膜中的位置的不同，分为： 膜内在蛋白 膜周边蛋白
一、膜的化学组成
(二) 膜蛋白
1、膜内在蛋白 (integral protein)
贯穿脂双层，两端露出膜内外——跨膜蛋白
非胞质面 脂 双 分 子 层
3）卵磷脂/鞘磷脂的比例 此比例小，流动性小；反之，流动性大
4）膜蛋白含量
含量高，流动性小；反之，流动性大
5）其他影响因素 如温度低，流动性小；反之，流动性大
（一）膜的不对称性
1、膜蛋白分布的不对称性 1) 膜蛋白在脂双分子层中、膜内外的位置分布是不对称的 2) 膜蛋白在膜内的排布方向是不对称的
2、膜脂的不对称性 1)磷脂：磷脂酰胆碱和鞘磷脂多分布在膜外层
磷脂酰乙醇胺和磷脂酰丝氨酸多分布在膜内层 2) 胆固醇：主要分布在膜外层。 3) 糖脂 :全部分布在膜外层。
第五章 细胞膜及其表面
细胞膜 cell membrane
概念：
是包围在细胞质外周的一层界膜，又称质 膜（plasma membrane)
功能：
生物膜 biological membrane
在细胞中,除了质膜外, 细胞 内还有丰富的膜性结构。由 于这些膜与质膜在化学组成、 分子结构和功能运作上具有 很多共性，把质膜和细胞内 各种膜相结构的膜统称为生 物膜。
（1）
（2）
（4）
（5）
液态
（3）
三、膜的理化特性
（二）膜的流动性
2、膜蛋白的运动性 运动方式：侧向扩散、旋转扩散 细胞融合实验 + “成帽反应”
3、影响膜脂流动性的因素
1）脂肪酸链的长度及不饱和程度
链长，流动性小；链短，流动性大 饱和程度高，流动性小；反之，流动性大
2）胆固醇与磷脂的比值 调节膜质流动性，与温度有关
※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。
三、膜的理化特性 ★★★
（二）膜的流动性
1、膜脂的流动性 ★★膜脂的特性——液晶态
★膜脂分子的运动方式
晶态
液晶态
相变
相变温度
（1）烃链的旋转异构运动 （2）脂肪酸链的伸缩和振荡运动 （3）膜脂分子的旋转运动 （4）侧向扩散运动 （5）翻转运动
胞质面
1 单次穿膜： 单条a-螺旋贯穿脂质双层
2 多次穿膜： 数条a-螺旋折返穿越脂质双层
内在膜蛋白具有双亲性，其亲水区域暴露在膜的内外表面与水相吸， 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。
一、膜的化学组成
(二) 膜蛋白
2、膜周边蛋白 (peripheral protein)
膜蛋白膜蛋白
细胞内
二、膜的分子结构
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。
第一节 细胞膜的分子结构和特性
一、膜的化学组成
生 脂类、蛋白质、糖类 ——主要成分 物 膜 水、无机盐、金属离子 ——少量成分
蛋白质/脂类 : 在不同种类生物膜中有所不同。 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。
一、膜的化学组成
(一) 膜脂
生物膜上的脂类统称膜脂。
共价键
单糖或低聚糖 + 膜蛋白
糖 脂 (glycolipid) 糖蛋白 (glycoprotein)
功能：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，称细胞外被或糖萼，具有重要生理作用，几乎涉及所有
细胞与环境相互作用的生物学现象。
细 胞 外 被
脂 双 层
极性头部
膜中发生的很多现象，为人们普
遍接受。
不足之处：忽视了膜各部分流动
脂双分子层
性的不均匀性，忽视了蛋白质分 疏水尾部
子对脂分子流动性的控制作用。
内在膜蛋白
外在膜蛋白
晶格镶嵌模型 板块镶嵌模型
补充完善液态镶嵌模型
二、膜的分子结构
目前对膜的分子结构较为一致的看法：
三、膜的理化特性 ★★★
——镶嵌性、流动性和不对称性
5 附在膜的内外表面，非共价地结合在跨膜蛋白上。
非胞质面 脂 双 分 子 层
胞质面
膜周边蛋白都是水溶性蛋白质，多分布在膜的内表面，靠离子键或其它 较弱的键与膜表面的蛋白质分子或脂分子的极性头部结合，因此只要改 变溶液的离子强度甚至提高温度就可以从膜上分离下来。
一、膜的化学组成
(三) 膜糖
共价键
环
结
构
非
极
性wenku.baidu.com
尾
部
一、膜的化学组成
(一) 膜脂
3、糖脂
糖脂与鞘磷脂相似，只是头部不同。 常见糖脂：脑苷脂；神经节苷脂
鞘 胺 醇
半乳糖苷脂
糖脂分子
一、膜的化学组成
(一) 膜脂
膜脂分子的共同特点：
都有亲水性和疏水性两端，称兼性分子或双亲性分子(amphipathic molecule)
双亲性分子在水溶液中可形成两种排列方式:
二、膜的分子结构
★★（三）液态镶嵌模型（fluid mosaic model）
1972年，Singer 和 Nicolson 总结提出，主要论点： 1. 流动的脂双分子层构成生物膜的连续主体。 2.球形的膜蛋白以各种形式镶嵌在脂双分子层中或附着在膜表面。 3.强调了膜的流动性和不对称性。
评价： 液态镶嵌模型可以解释
二、膜的分子结构
（一）片层结构模型（lamella structure model）
1935年 Danielli 和 Davson 提出
蛋
脂
“蛋白质-磷脂-蛋白质”三夹板结构
白 质
双 分 子
层
（二）单位膜模型 （unit membrane model）
1959年 Robertson 提出
评价：提出膜形态共性，解释了某些属性 不足之处： 无法解释膜的动态结构变化， 显示不出各种膜之间的结构功能差异
磷脂
膜
脂
胆固醇
糖脂
一、膜的化学组成
(一) 膜脂
1、磷脂
磷脂酸（前体）
磷酸甘油酯 磷脂酰胆碱（卵磷脂）
磷脂酰乙醇胺（脑磷脂）
类
型
磷脂酰丝氨酸
鞘磷脂
一、膜的化学组成
(一) 膜脂
1、磷脂
水 性 ）
极 性 头
部
（
亲
结
鞘
构
胺
性非 ）极
醇
性
尾
部
（
疏
水
一、膜的化学组成
(一) 膜脂
2、胆固醇
极 性 头 部固
醇
脂分子团
脂双分子层
水
水 脂质体
一、膜的化学组成
(二) 膜蛋白
是膜功能的主要体现者。
根据膜蛋白与膜脂的结合方式以及在膜中的位置的不同，分为： 膜内在蛋白 膜周边蛋白
一、膜的化学组成
(二) 膜蛋白
1、膜内在蛋白 (integral protein)
贯穿脂双层，两端露出膜内外——跨膜蛋白
非胞质面 脂 双 分 子 层
3）卵磷脂/鞘磷脂的比例 此比例小，流动性小；反之，流动性大
4）膜蛋白含量
含量高，流动性小；反之，流动性大
5）其他影响因素 如温度低，流动性小；反之，流动性大
（一）膜的不对称性
1、膜蛋白分布的不对称性 1) 膜蛋白在脂双分子层中、膜内外的位置分布是不对称的 2) 膜蛋白在膜内的排布方向是不对称的
2、膜脂的不对称性 1)磷脂：磷脂酰胆碱和鞘磷脂多分布在膜外层
磷脂酰乙醇胺和磷脂酰丝氨酸多分布在膜内层 2) 胆固醇：主要分布在膜外层。 3) 糖脂 :全部分布在膜外层。
第五章 细胞膜及其表面
细胞膜 cell membrane
概念：
是包围在细胞质外周的一层界膜，又称质 膜（plasma membrane)
功能：
生物膜 biological membrane
在细胞中,除了质膜外, 细胞 内还有丰富的膜性结构。由 于这些膜与质膜在化学组成、 分子结构和功能运作上具有 很多共性，把质膜和细胞内 各种膜相结构的膜统称为生 物膜。
（1）
（2）
（4）
（5）
液态
（3）
三、膜的理化特性
（二）膜的流动性
2、膜蛋白的运动性 运动方式：侧向扩散、旋转扩散 细胞融合实验 + “成帽反应”
3、影响膜脂流动性的因素
1）脂肪酸链的长度及不饱和程度
链长，流动性小；链短，流动性大 饱和程度高，流动性小；反之，流动性大
2）胆固醇与磷脂的比值 调节膜质流动性，与温度有关
※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。
三、膜的理化特性 ★★★
（二）膜的流动性
1、膜脂的流动性 ★★膜脂的特性——液晶态
★膜脂分子的运动方式
晶态
液晶态
相变
相变温度
（1）烃链的旋转异构运动 （2）脂肪酸链的伸缩和振荡运动 （3）膜脂分子的旋转运动 （4）侧向扩散运动 （5）翻转运动
胞质面
1 单次穿膜： 单条a-螺旋贯穿脂质双层
2 多次穿膜： 数条a-螺旋折返穿越脂质双层
内在膜蛋白具有双亲性，其亲水区域暴露在膜的内外表面与水相吸， 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。
一、膜的化学组成
(二) 膜蛋白
2、膜周边蛋白 (peripheral protein)
膜蛋白膜蛋白
细胞内
二、膜的分子结构
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。
第一节 细胞膜的分子结构和特性
一、膜的化学组成
生 脂类、蛋白质、糖类 ——主要成分 物 膜 水、无机盐、金属离子 ——少量成分
蛋白质/脂类 : 在不同种类生物膜中有所不同。 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。
一、膜的化学组成
(一) 膜脂
生物膜上的脂类统称膜脂。