第四章 细胞质膜
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第四章 细胞质膜
影响中枢神经系统，甚至危及生命。
糖脂
其极性头部共价结合到鞘氨醇上的糖分子或寡糖链。 普遍存在于原核和真核细胞的质膜上，约占膜脂总 量的5％以下，但神经细胞膜上糖脂含量较高，约 5-10％。 最简单的糖脂是半乳糖脑苷脂；最复杂的糖脂是神 经节苷脂。家族性白痴病和神经节苷脂的异常降解 有关。
糖脂，是鞘氨醇的衍生物
膜的流动性低于一定的阈值时，许多酶的活动和跨
膜运输将停止.
流动性过高，又会造成膜的溶解。
（二）细胞膜的不对称性
膜内外两层组分和功能的差异，称膜的不对称性。 （二）细胞膜的不对称性 样品经冰冻断裂处理后，各断面命名为：ES，细胞外表面；
EF ，细胞外小页断面； PS ，原生质表面； PF ，原生质小
甘油磷脂
（3-磷酸甘油的衍生）
2、鞘脂
主要在高尔基体合成。 是含有鞘氨醇骨架的两性脂，具有一条 长链脂肪酸，一条烃链 ，和一个头部。 根据头部基团的不同，可分鞘磷脂、脑 苷脂以及神经节苷脂三种；其中，鞘磷 脂中含有磷酸基团，脑磷脂和神经节苷 脂中含糖残基而不含磷酸基团。
鞘 磷 脂 p56
鞘磷脂（sphingomyelin）是最普通的鞘脂，其极 性头是磷酰胆碱或磷酰乙醇胺。 在高等动物的组织中含量极为丰富，细胞内鞘磷脂 的水解有赖于磷脂酶，磷脂酶的先天性缺损便导致 鞘磷脂在组织内堆积，可造成肝、脾肿大，严重者
白比较容易纯化、分析。
红细胞经过低渗处理，质膜破裂，内容物释放，留下一 个保持原形的壳，称为红细胞影（血影）。红细胞是研究膜 骨架的理想材料。
（二）红细胞质膜蛋白及膜骨架
SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳分析：血影的蛋白成 分包括：血影蛋白、锚蛋白、带3蛋白、带4.1 蛋白、肌动蛋白和血型糖蛋白。
第4章-细胞质膜(翟中和第四版)
6197–202.
Simons K, Ikonen E (June 1997). "Functional rafts in cell membranes". Nature,387 (6633): 569–72.
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13
脂筏结构模型
脂筏模型（lipid rafts）：脂质双分子层不是一个完全 均匀的二维流体，膜中富含胆固醇和鞘磷脂的微区， 其中聚集一些特定的蛋白质区。 特点：这些区域比膜的其他部分厚，更有秩序且较 少 流动性。其周围是流动性较高的液态区。 功能：参与信号转导、受体介导的内吞作用以及胆固 醇代谢运输等。脂笩功能的紊乱涉及多种疾病的发生。
帽现象（capping）
Figure 10-35 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
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41
（二）膜蛋白的流动性
• 膜蛋白流动性受 多种因素限制： 如紧密连接、细 胞骨架的影响等
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42
（三）膜脂和膜蛋白运动速率的检测
翟中和 王喜忠 丁明孝 主编
细胞生物学（第4版）
第4章 细胞质膜
1
细胞表面是复合的结构体系与多功能的体系，细胞膜是细胞表
面的核心结构。
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2
基本概念
• 细胞质膜（plasma membrane）又称质膜，曾称 细胞膜（cell membrane)，是围绕在细胞最外层 ，由脂质、蛋白质和糖类组成的生物膜。
• 脂筏基本结构成分， 还是很多重要生物活 性分子的前体化合物
Figure 10-4 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
细胞生物学 名词解释 第四章 细胞质膜
脂锚定膜蛋白
lipid anchored protein
通过与之共价连接的脂分子插入膜的脂双分子层中，从而锚定在细胞质膜上。与脂肪酸结合的脂锚定蛋白分布在质膜内测，与糖脂结合的脂锚定蛋白分布在质膜外侧，GPI脂锚定膜蛋白分布在质膜外侧。
研究膜蛋白的分析技术
低温电镜、X射线晶体衍射技术、电镜三维重构
研究膜蛋白的难处
1、表达量低
2、分离纯化困难
3、难以形成三维晶体
细胞膜流动性பைடு நூலகம்
胆固醇含量减低，脂肪酸链短，不饱和度高，相变温度低，PC/SM比例高，流动性大（胆固醇即可增强流动性，又可降低流动性），由此可得流动性与胆固醇含量、脂肪酸链长短、饱和程度、PC/SM比值有关。
研究膜蛋白流动性（侧向运动）的实验
荧光抗体免疫标记细胞融合：用抗鼠细胞质膜蛋白的荧光抗体（绿色荧光）和抗人细胞质膜蛋白的荧光抗体（红色荧光）分别标记小鼠和人的细胞表面，然后用灭活的仙台病毒介导两种细胞融合，10min后，不同颜色的荧光开始在融合细胞的表面扩散，40min后分辨不出融合细胞表面的绿色荧光和红色荧光区域，两种荧光均匀的分布在融合细胞表面。这一实验证明膜蛋白在脂膜上的运动。
带3蛋白
band3 protein
是红细胞质膜Cl-/HCO3-阴离子运输的载体蛋白，带3蛋白的N末端伸向细胞质膜基质面折叠成不连续的水不溶性的区域，为膜支架蛋白提供结合位点，多次跨膜蛋白，内在膜蛋白
细胞质膜的功能
1、为细胞的生命活动提供相对稳定的内环境，2、选择性的物质运输，3、提供细胞识别位点，4、为多种酶提供结合位点；5、介导细胞与细胞，细胞与胞外基质之间的连接；6、质膜参与形成具有不同功能的细胞表面特化结构；7、膜蛋白的异常与某些遗传病、恶性肿瘤、自身免疫病甚至神经退行性疾病有关，很多膜蛋白可作为疾病治疗的药物靶标
lipid anchored protein
通过与之共价连接的脂分子插入膜的脂双分子层中，从而锚定在细胞质膜上。与脂肪酸结合的脂锚定蛋白分布在质膜内测，与糖脂结合的脂锚定蛋白分布在质膜外侧，GPI脂锚定膜蛋白分布在质膜外侧。
研究膜蛋白的分析技术
低温电镜、X射线晶体衍射技术、电镜三维重构
研究膜蛋白的难处
1、表达量低
2、分离纯化困难
3、难以形成三维晶体
细胞膜流动性பைடு நூலகம்
胆固醇含量减低，脂肪酸链短，不饱和度高，相变温度低，PC/SM比例高，流动性大（胆固醇即可增强流动性，又可降低流动性），由此可得流动性与胆固醇含量、脂肪酸链长短、饱和程度、PC/SM比值有关。
研究膜蛋白流动性（侧向运动）的实验
荧光抗体免疫标记细胞融合：用抗鼠细胞质膜蛋白的荧光抗体（绿色荧光）和抗人细胞质膜蛋白的荧光抗体（红色荧光）分别标记小鼠和人的细胞表面，然后用灭活的仙台病毒介导两种细胞融合，10min后，不同颜色的荧光开始在融合细胞的表面扩散，40min后分辨不出融合细胞表面的绿色荧光和红色荧光区域，两种荧光均匀的分布在融合细胞表面。这一实验证明膜蛋白在脂膜上的运动。
带3蛋白
band3 protein
是红细胞质膜Cl-/HCO3-阴离子运输的载体蛋白，带3蛋白的N末端伸向细胞质膜基质面折叠成不连续的水不溶性的区域，为膜支架蛋白提供结合位点，多次跨膜蛋白，内在膜蛋白
细胞质膜的功能
1、为细胞的生命活动提供相对稳定的内环境，2、选择性的物质运输，3、提供细胞识别位点，4、为多种酶提供结合位点；5、介导细胞与细胞，细胞与胞外基质之间的连接；6、质膜参与形成具有不同功能的细胞表面特化结构；7、膜蛋白的异常与某些遗传病、恶性肿瘤、自身免疫病甚至神经退行性疾病有关，很多膜蛋白可作为疾病治疗的药物靶标
第四章：细胞质膜
的脂双层中呈不均
匀分布，如：PC和
SM主要分布在外小
叶，PE和PS分布在
内小叶。
镰刀形红细胞与荧光标记的 annexinV共孵育的荧光显微镜照片
流式细胞仪检测到的PS暴露
于表面的红细胞的百分比
2，膜蛋白的不对称性 包括：整合蛋白插入的深度不同； 穿过蛋白质两侧的基团不同；
两侧表面边周蛋白的性质种类不同。
1，2：膜整合蛋白 3，4：脂锚定蛋白 5，6：外周蛋白
1、整合膜蛋白（integral membrane protein） 1）也称跨膜蛋白(transmembrane proteins)，为两 性分子，非极性区（疏水区）插在脂双层分子之间， 极性区（亲水区）则朝向膜的表面，占70%～80%。 2）主体穿过细胞膜脂双层，分为单次跨膜、多次跨 膜和多亚基跨膜蛋白三种。 3）单次跨膜蛋白肽链穿过脂双层一次，有胞外、胞 质和跨膜三个结构域，跨膜域含有20～30个疏水性 氨基酸，以α螺旋构象穿越脂双层。穿膜的方式包 括：
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。
有时很难区分整合蛋白和外周蛋白，主要是因为一
个蛋白质可以由多个亚基构成，有的亚基为跨膜蛋
白，有的则结合在膜的外部。
附着
膜蛋白
膜蛋白
周边蛋白
周边蛋白
附着在其他膜蛋白上的周边蛋白
3、脂锚定蛋白（lipid-anchored protein）
滑入细胞质或在脂肪双层翻转，也可能参与环境相互
作用，细胞识别。
二、细胞膜的特性 （一）膜的不对称性决定膜功能的方向性 膜组分分布不对称性与膜功能的不对称性，使生 命活动高度有序。 1、膜脂的不对称性 1）膜脂内外层化学组成不对称 2）不同膜性细胞器中脂类成分组成不同
040细胞质膜：
①
②
③ ③④脂锚定膜蛋白 ③④脂锚定膜蛋白
⑤ ⑤⑥外周膜蛋白 ⑤⑥外周膜蛋白
①②膜整合蛋白 ①②膜整合蛋白
膜蛋白类型
外在膜蛋白 或外周膜蛋白 extrinsic or peripheral membrane protein
内在膜蛋白 或整合膜蛋白 intrinsic or integral membrane protein
血影蛋白 锚定蛋白 带3蛋白 蛋白 带4.1蛋白 蛋白 肌动蛋白 血型糖蛋白
1 膜脂分子的运动
第四章 细胞质膜
第二节 细胞膜基本特征
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。 胆固醇的含量增加会降低膜的流动性。
脂肪酸链饱和度 脂肪酸链所含双键越多越不饱和，流动 脂肪酸链所含双键越多越不饱和， 性增加。 性增加。 脂肪酸链链长 卵磷脂/ 卵磷脂/鞘磷脂 长链脂肪酸相变温度高，膜流动性降低。 长链脂肪酸相变温度高，膜流动性降低。 比例高则膜流动性增加， 比例高则膜流动性增加，是因为鞘磷脂 粘度高于卵磷脂。 粘度高于卵磷脂。 温度、酸碱度、离子强度等。 温度、酸碱度、离子强度等。
第四章 细胞质膜
第一节 细胞膜结构膜
Phospholipids
第四章 细胞质膜
第一节 细胞膜结构膜
磷脂类型
-CH2-CH-N+3 I COOH 磷酯酰丝氨酸
-CH2-CH2-N+3 O C O CH2 O C O CH O H 2C O P O OCH2 CH2 CH3
磷脂酰乙醇胺： 磷脂酰乙醇胺： 脑磷脂
EF
PF
第四章 细胞质膜
第二节 细胞膜基本特征
1 膜脂的不对称性 同一种脂分子在膜的脂双层中呈不均匀分布， 同一种脂分子在膜的脂双层中呈不均匀分布，质膜的内 外两侧分布的磷脂的含量比例也不同。 外两侧分布的磷脂的含量比例也不同。
细胞生物学第四章细胞质膜
（1）磷脂(phospholipids) 含有磷酸基团的脂称为磷脂，是细胞膜中含量
最丰富和最具特性的脂。它有一个极性的头部 和一个疏水的尾部。
(internal membrane)， 习惯上把细胞所有膜 结构统称为 生物膜 (biomembrane)。
细胞生物学第四章细胞质膜
虽然细胞很早就在光镜下被发现,但其是否有明确的边界结构,尚 未可知,直到电镜发明发现质膜的超微结构,但人们并不惊奇,因 为在此之前已侦知。
1、关于膜的化学组成的早期研究: 18世纪90年代，Overton 用植物的根毛作实验，
第四章、细胞质膜
知识要点： 1 、掌握几种膜分子结构模型学说，并评价之。 2 、了解膜结构的组成成分和组成方式。 3 、理解质膜流动性和不对称性两大特点。 4、了解红细胞膜骨架的组成和功能。
细胞生物学第四章细胞质膜
第一节、细胞膜结构模型与成分 一、细胞膜结构
膜(membrane)是细胞 的重要结构， 包括细 胞质膜 (plasma membrane)、内膜
高尔基体膜)、细胞类型(肌细胞、肝细胞)、生物类型(动物、植物 和原核生物)的不同而不同。
一般而言ห้องสมุดไป่ตู้膜脂占50%，蛋白质占40%，碳水化合物约1-10%
细胞生物学第四章细胞质膜
1、膜脂
膜脂都具有双亲性，这种性质使生物膜具有屏 障作用，大多数水溶性物质不能自由通过，只 允许亲脂性物质通过。
膜脂是生物膜的基本组成成分， 主要有三大类 型:磷脂、糖脂、胆固醇。
质膜的片层结构模型
细胞生物学第四章细胞质膜
5、单位膜模型(unit membrane model)
1959年，J.D.Robertson在电子显微镜下发现细胞膜是类似 铁轨结构，两条暗线被一条明亮的带隔开，显示暗—明— 暗三层，总厚度为7.5nm，中间层为3.5nm，内外两层各为 2nm。并推测:暗层是蛋白质，透明层是脂，并建议将这种 结构称为单位膜。
最丰富和最具特性的脂。它有一个极性的头部 和一个疏水的尾部。
(internal membrane)， 习惯上把细胞所有膜 结构统称为 生物膜 (biomembrane)。
细胞生物学第四章细胞质膜
虽然细胞很早就在光镜下被发现,但其是否有明确的边界结构,尚 未可知,直到电镜发明发现质膜的超微结构,但人们并不惊奇,因 为在此之前已侦知。
1、关于膜的化学组成的早期研究: 18世纪90年代，Overton 用植物的根毛作实验，
第四章、细胞质膜
知识要点： 1 、掌握几种膜分子结构模型学说，并评价之。 2 、了解膜结构的组成成分和组成方式。 3 、理解质膜流动性和不对称性两大特点。 4、了解红细胞膜骨架的组成和功能。
细胞生物学第四章细胞质膜
第一节、细胞膜结构模型与成分 一、细胞膜结构
膜(membrane)是细胞 的重要结构， 包括细 胞质膜 (plasma membrane)、内膜
高尔基体膜)、细胞类型(肌细胞、肝细胞)、生物类型(动物、植物 和原核生物)的不同而不同。
一般而言ห้องสมุดไป่ตู้膜脂占50%，蛋白质占40%，碳水化合物约1-10%
细胞生物学第四章细胞质膜
1、膜脂
膜脂都具有双亲性，这种性质使生物膜具有屏 障作用，大多数水溶性物质不能自由通过，只 允许亲脂性物质通过。
膜脂是生物膜的基本组成成分， 主要有三大类 型:磷脂、糖脂、胆固醇。
质膜的片层结构模型
细胞生物学第四章细胞质膜
5、单位膜模型(unit membrane model)
1959年，J.D.Robertson在电子显微镜下发现细胞膜是类似 铁轨结构，两条暗线被一条明亮的带隔开，显示暗—明— 暗三层，总厚度为7.5nm，中间层为3.5nm，内外两层各为 2nm。并推测:暗层是蛋白质，透明层是脂，并建议将这种 结构称为单位膜。
细胞生物学第四章 细胞质膜及其表面
① 磷脂酰胆碱phosphatidylcholine，PC，旧称卵磷 脂 ② 磷脂酰丝氨酸phosphatidylserine，PS ③ 磷脂酰乙醇胺phosphatidylethanolamine，PE， 旧称脑磷脂 ④ 磷脂酰肌醇phosphatidylinositol，PI ⑤ 双磷脂酰甘油Diphosphatidylglycerol, DPG，旧 称心磷脂
磷脂与糖脂分布的不对称性
2．复合糖 的不对称性
• 膜糖以糖 蛋白或糖脂 的形式存在， 无论是糖蛋 白还是糖脂 的糖基都是 位于膜的外 表面
膜糖分布的不对称性
3、膜蛋白的 不对称性：
每种膜蛋白分子在 细胞膜上都具有特 定的方向性和分布 的区域性。 膜蛋白的不对称性 包括外周蛋白分布 的不对称以及整合 蛋白内外两侧氨基 酸残基数目的不对 称。
①,② integral protein； ③,④ lipid-anchored protein； ⑤,⑥ peripheral protein
膜蛋白的功能
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第二节 细胞膜的结构 一、细胞膜结构的研究历史
1. E. Overton 1895 发现凡是溶 于脂肪的物质很容易透过植物的 细胞膜，而不溶于脂肪的物质不 易透过细胞膜，因此推测细胞膜 由连续的脂类物质组成。
1. 具有一个极性头和两个非极性的尾（脂肪酸链）， 线粒体内膜上的心磷脂具有4个非极性尾部。 2. 脂肪酸碳链为偶数，多数碳链由16，18或20个碳 原子组成。 3. 常含有不饱和脂肪酸（如油酸）。
1、甘油磷脂
• 以甘油为骨架的磷脂类，在骨架上结合两个脂
肪酸链，磷酸基团，胆碱、乙醇胺、丝氨酸或肌醇 等分子籍磷酸基团连接到脂分子上。主要类型有：
• 细胞膜、 细胞外被和表层胞质溶胶构成细胞表面。
磷脂与糖脂分布的不对称性
2．复合糖 的不对称性
• 膜糖以糖 蛋白或糖脂 的形式存在， 无论是糖蛋 白还是糖脂 的糖基都是 位于膜的外 表面
膜糖分布的不对称性
3、膜蛋白的 不对称性：
每种膜蛋白分子在 细胞膜上都具有特 定的方向性和分布 的区域性。 膜蛋白的不对称性 包括外周蛋白分布 的不对称以及整合 蛋白内外两侧氨基 酸残基数目的不对 称。
①,② integral protein； ③,④ lipid-anchored protein； ⑤,⑥ peripheral protein
膜蛋白的功能
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第二节 细胞膜的结构 一、细胞膜结构的研究历史
1. E. Overton 1895 发现凡是溶 于脂肪的物质很容易透过植物的 细胞膜，而不溶于脂肪的物质不 易透过细胞膜，因此推测细胞膜 由连续的脂类物质组成。
1. 具有一个极性头和两个非极性的尾（脂肪酸链）， 线粒体内膜上的心磷脂具有4个非极性尾部。 2. 脂肪酸碳链为偶数，多数碳链由16，18或20个碳 原子组成。 3. 常含有不饱和脂肪酸（如油酸）。
1、甘油磷脂
• 以甘油为骨架的磷脂类，在骨架上结合两个脂
肪酸链，磷酸基团，胆碱、乙醇胺、丝氨酸或肌醇 等分子籍磷酸基团连接到脂分子上。主要类型有：
• 细胞膜、 细胞外被和表层胞质溶胶构成细胞表面。
细胞生物学第四章复习
第四章：细胞质膜一、名词解释：1、细胞质膜：由脂质、蛋白质、糖类组成的生物膜2、生物膜：细胞内的膜系统和细胞质膜的统称3、去垢剂：一端亲水、一端疏水的两性小分子4、膜骨架：是指细胞质膜下与膜蛋白相连的由纤维蛋白组成的网架结构二、基本知识：1、细胞质膜的作用：质膜在结构上作为细胞的界膜，使细胞具有相对稳定的内环境，同时又是细胞与环境之间的物质运输、能量转换和信息传递之间发挥重要作用。
2、细胞质膜模型的提出历程：三明治式（蛋白质—脂质-蛋白质）单位膜模型流动镶嵌模型脂筏模型3、目前对生物膜结构的认识磷脂分子在水相中具有自发封闭的性质蛋白质分子以不同方式镶嵌在脂双层分子中或结合在其表面生物膜可看成是蛋白质在双层脂分子中的二维溶液细胞生命活动中，生物膜处于不断的动态变化中4、膜脂成分：甘油磷脂、鞘脂、固醇运动方式：沿膜平面的侧向运动脂分子围绕轴心的自旋运动脂分子尾部摆动双层脂分子之间的翻转运动5、膜蛋白外在膜蛋白内在膜蛋白（胞质外、跨膜和胞质内结构域）成分A：脂肪酸结合到膜蛋白N 端锚定膜蛋白B：烃链结合到膜蛋白C 端C：通过糖脂锚定在细胞质膜上6、去垢剂离子型去垢剂（作用比较剧烈，使蛋白质变性）非离子型去垢剂（作用比较温和）7、膜的基本特性：①膜的流动性脂肪酸链越短、不饱和程度越高，流动性越大膜脂的流动性温度对膜脂的运动有明显影响胆固醇对膜的流动性起着双重调节作用膜蛋白的流动性(用荧光漂白恢复技术能推算膜脂和膜蛋白的扩散速度）②膜的不对称性细胞质膜各膜面的名称质膜的细胞外表面（ES）质膜的原生质表面（PS）细胞外小叶断裂面（EF）原生质小叶断裂面（PF）膜脂的不对称性（糖脂分布细胞质膜外侧、细胞器膜内侧）膜蛋白的不对称性8、膜骨架与红细胞成熟的红细胞没有细胞器，质膜是它的惟一结构，并且易于提纯和分离，是研究膜和膜骨架的最好材料。
9、膜的基本功能为细胞的生命活动提供较为稳定的内部环境参与物质运输与能量传递为许多酶提供结合位点，使酶促反应高效有序进行。
细胞生物学-4第四章质膜
膜的不对称性
七、细胞质膜的功能
为细胞的生命活动提供相对稳定的内环境; 选择性的物质运输,包括代谢底物的输入与代谢
产物的排除,其中伴随着能量的传递; 提供细胞识别位点,并完成细胞内外信息跨膜传递; 为多种酶提供结合位点,使酶促反应高效而有序地进行; 介导细胞与细胞、细胞与基质之间的连接; 质膜参与形成具有不同功能的细胞表面特化结构。
脂质体的应用
研究膜脂与膜蛋白及其生物学性质； 脂质体中裹入DNA可用于基因转移； 在临床治疗中,脂质体作为药物或酶等载体
三、膜蛋白
基本类型 内在膜蛋白与膜脂结合的方式 外在膜蛋白与膜脂结合的方式 去垢剂(detergent)
基本类型
外在(外周)膜蛋白(extrinsic/peripheral membrane proteins )
膜的不对称性
细胞质膜各部分的名称 膜脂与糖脂的不对称性
糖脂仅存在于质膜的ES面，是完成其生理功能的结构基础 膜蛋白与糖蛋白的不对称性
膜蛋白的不对称性是指每种膜蛋白分子在细胞膜上都 具有明确的方向性； 糖蛋白糖残基均分布在质膜的ES面(GO+3HBH4 labeling)； 膜蛋白的不对称性是生物膜完成复杂的在时间与空间上 有序的各种生理功能的保证。
糖脂：糖脂普遍存在于原核和真核细胞的质膜上（5％以下）,神经细 胞糖脂含量较高；
胆固醇：胆固醇存在于真核细胞膜上（30%以下），细菌质膜不含有 胆固醇，但某些细菌的膜脂中含有甘油脂等中性脂类。
运动方式
沿膜平面的侧向运动（基本运动方式）,其扩散 系数为10-8cm2/s；相当于2μm/s
脂分子围绕轴心的自旋运动； 脂分子尾部的摆动； 双层脂分子之间的翻转运动，发生频率还不到
第四章 细胞质膜 (Cell membrance)
七、细胞质膜的功能
为细胞的生命活动提供相对稳定的内环境; 选择性的物质运输,包括代谢底物的输入与代谢
产物的排除,其中伴随着能量的传递; 提供细胞识别位点,并完成细胞内外信息跨膜传递; 为多种酶提供结合位点,使酶促反应高效而有序地进行; 介导细胞与细胞、细胞与基质之间的连接; 质膜参与形成具有不同功能的细胞表面特化结构。
脂质体的应用
研究膜脂与膜蛋白及其生物学性质； 脂质体中裹入DNA可用于基因转移； 在临床治疗中,脂质体作为药物或酶等载体
三、膜蛋白
基本类型 内在膜蛋白与膜脂结合的方式 外在膜蛋白与膜脂结合的方式 去垢剂(detergent)
基本类型
外在(外周)膜蛋白(extrinsic/peripheral membrane proteins )
膜的不对称性
细胞质膜各部分的名称 膜脂与糖脂的不对称性
糖脂仅存在于质膜的ES面，是完成其生理功能的结构基础 膜蛋白与糖蛋白的不对称性
膜蛋白的不对称性是指每种膜蛋白分子在细胞膜上都 具有明确的方向性； 糖蛋白糖残基均分布在质膜的ES面(GO+3HBH4 labeling)； 膜蛋白的不对称性是生物膜完成复杂的在时间与空间上 有序的各种生理功能的保证。
糖脂：糖脂普遍存在于原核和真核细胞的质膜上（5％以下）,神经细 胞糖脂含量较高；
胆固醇：胆固醇存在于真核细胞膜上（30%以下），细菌质膜不含有 胆固醇，但某些细菌的膜脂中含有甘油脂等中性脂类。
运动方式
沿膜平面的侧向运动（基本运动方式）,其扩散 系数为10-8cm2/s；相当于2μm/s
脂分子围绕轴心的自旋运动； 脂分子尾部的摆动； 双层脂分子之间的翻转运动，发生频率还不到
第四章 细胞质膜 (Cell membrance)
细胞生物学 第四章细胞质膜
蛋白与膜的结合方式 ①、②整合蛋白；③、④脂锚定蛋白；⑤、⑥外周蛋白
（一）内在蛋白（integral proteins）
内在蛋白又称为整合蛋白，以不同程度嵌入脂双层的内部 ，有的为全跨膜蛋白（tansmembrane proteins）。膜蛋白为
两性分子。它与膜结合非常紧密，只有用去垢剂（detergent）
5.血型糖蛋白(glycophorin ) 血型糖蛋白又称涎糖蛋白(sialo glycoprotein),因 它富含唾液酸。血型糖蛋白是第一个被测定氨 基酸序列的蛋白质,有几种类型，包括A、B、C、 D。血型糖蛋白B、C、D在红细胞膜中浓度较 低。血型糖蛋白A是一种单次跨膜糖蛋白, 由 131个氨基酸组成, 其亲水的氨基端露在膜的外 侧, 结合16个低聚糖侧链。血型糖蛋白的基本 功能可能是在它的唾液酸中含有大量负电荷,防 止了红细胞在循环过程中经过狭小血管时相互 聚集沉积在血管中。
才能从膜上洗涤下来，常用SDS和Triton-X100。
内在蛋白的跨膜结构域形成亲水通道有两种形式，一是由多
个α螺旋组成亲水通道；二是由β折叠组成亲水通道。
内在蛋白与脂膜的结合方式：
膜蛋白的跨膜结构域与脂双层分子的疏水核心的相互作用。
跨膜结构域两端带正电荷的aa残基与磷脂分子带负电的
极 性头形成离子键，或带负电的氨基酸残基通过Ca2+、Mg2+等 阳离子与带负电的磷脂极性头相互作用。 膜蛋白在细胞质基质一侧的半胱氨酸残基上共价结合脂肪 酸分子,插入脂双层之间, 还有少数蛋白与糖脂共价结合。
细胞融合技术观察蛋白质运动
光脱色恢复技术（FRAP）
4．膜流动性的意义
质膜的流动性是保证其正常功能的必要条件。例如 跨膜物质运输、细胞信息传递、细胞识别、细胞免疫 、细胞分化以及激素的作用等等都与膜的流动性密切 相关。当膜的流动性低于一定的阈值时，许多酶的活 动和跨膜运输将停止，反之如果流动性过高，又会造
第四章 细胞质膜
膜脂— 二、膜脂—生物膜的基本组成成分
磷脂、 胆固醇三种类型 （一）成分：主要包括磷脂、糖脂 胆固醇三种类型。 成分：主要包括磷脂 糖脂和胆固醇三种类型。 磷脂（phospholipid)：膜脂的基本成分（50％以上）； 1、 磷脂 （ phospholipid) 分为二类:甘油磷脂和鞘磷脂，其中甘油磷脂又包括： 磷脂酰胆碱（卵磷脂）、磷脂酰丝氨酸、磷脂酰乙醇胺 (脑磷脂）和磷脂酰肌醇等，磷脂的主要特征：
根据Fluid-mosaic model： 根据 ：
1. 2.
细胞膜由流动的双脂层和嵌在其中的蛋白质组成。 细胞膜由流动的双脂层和嵌在其中的蛋白质组成。 流动的双脂层和嵌在其中的蛋白质组成 磷脂分子以疏水性尾部相对， 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； 物膜骨架；
3.
蛋白质或嵌在双脂层表面，或嵌在其内部， 蛋白质或嵌在双脂层表面，或嵌在其内部，或横跨整个 双脂层，表现出分布的不对称性 不对称性。 双脂层，表现出分布的不对称性。
甘油磷脂
以甘油 甘油为骨架的磷脂类，在骨架上结合两个脂肪酸 两个脂肪酸链一 甘油 两个脂肪酸 个磷酸基团 磷酸基团，胆碱、乙醇胺、丝氨酸或肌醇等分子靠磷 磷酸基团 酸基团连接到脂tidylcholine，PC，旧称卵磷脂 磷脂酰丝氨酸phosphatidylserine，PS 磷脂酰乙醇胺phosphatidylethanolamine，PE，旧称脑磷脂 磷脂酰肌醇phosphatidylinositol，PI 双磷脂酰甘油Diphosphatidylglycerol, DPG，旧称心磷脂
具有一个极性头部和两个非极性尾部（心磷脂除外） ① 具有一个极性头部和两个非极性尾部（心磷脂除外）； 脂肪酸碳链碳原子为偶数,大多数由16 18或20个组成 16, 个组成； ② 脂肪酸碳链碳原子为偶数,大多数由16,18或20个组成； 含有饱和脂肪酸(如软脂酸)和不饱和脂肪酸(如油酸) ③ 含有饱和脂肪酸(如软脂酸)和不饱和脂肪酸(如油酸)；
第四 章 细胞(质)膜与细胞表面(1)讲解
三 锚定连接
中间纤维
肌动蛋白
桥粒和半桥粒
粘着带和粘着斑
锚定连接广泛存在于上皮组织,心肌和子宫颈中
结构组成： a)细胞内附着蛋白(attachment proteins)：
将细胞骨架与连接蛋白相连 b)跨膜连接糖蛋白：其胞内端与附着蛋白相连, 胞 外端与相邻细胞的连接糖蛋白或胞外基质相连。
1 桥粒与半桥粒
磷脂脂肪酸链具有流动性； 荧光抗体标记的融合细胞 质膜具流动性 …..
流动镶嵌模型(fluid mosaic model) SJ Singer&G Nicolson(1972)
单位膜模型
寡糖 糖脂
流动镶嵌模型
胆固醇
磷脂
现今广泛接受的模型
流动镶嵌模型
要点
1)镶嵌性：脂双分子层是膜的“构架”，双层脂 分子以疏水尾部相对，极性头部朝外；膜蛋白 镶在其表面、或部分或全部嵌入其内、或横跨 整个脂双层；
4）与生物的耐寒性有关：耐寒品种中脂肪的不饱和程 度较高，流动性较大。
5）在发育过程中细胞膜的流动性有明显变化:随年龄 增加，细胞中饱和脂肪酸增多，膜流动性较低。
6）细胞周期中膜的流动性有变化:分裂期(M)流动性高； G1和S期膜流动性最低。
五 膜的不对称性
1 膜脂分布的不对称性
胆固醇
外层: 鞘磷脂
封闭连接 紧密连接
锚定连接
中间纤维 相关
肌动蛋白纤 维相关
间隙连接 通讯连接 胞间连丝
化学突触
桥粒(desmosome) 半桥粒hemidesmosome)
粘着带(adhesion belt) 粘着斑(focal adhesion)
动物上皮中的细胞连接
二 封闭连接
细胞生物学[第四章细胞质膜]课程预习
![细胞生物学[第四章细胞质膜]课程预习](https://img.taocdn.com/s3/m/1328c96458fafab069dc0245.png)
第四章细胞质膜细胞膜(cell membrane)又称质膜(plasma membrane)，是指围绕在细胞最外层，由脂质和蛋白质组成的生物膜。
细胞膜不仅是细胞结构上的边界，使细胞有一个相对稳定的内环境，同时在细胞与环境之间进行物质、能量的交换及信息传递过程中也起着决定性的作用。
生物膜(biomembrane)：真核细胞内部存在着由膜围绕构建的各种细胞器，细胞内的膜系统与细胞膜统称为生物膜。
一、细胞质膜的结构模型(一)生物膜的结构模型目前对生物膜结构的认识可归纳如下：(1)膜脂主要由磷脂分子构成，磷脂分子具有极性头部和非极性尾部。
在水相中以疏水性非极性尾部相对、极性头部朝向水相自发形成磷脂双分子层的封闭的膜系统。
(2)蛋白分子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、分布的不对称性及其与脂分子的协同作用赋予生物膜具有各自的特性与功能。
(3)在膜蛋白与膜脂之间、膜蛋白与膜蛋白之间以及膜蛋白与膜两侧其他生物大分子之间的相互作用，在不同程度上限制了膜蛋白和膜脂的流动性。
(二)膜脂膜脂是生物膜的基本组成成分，每个动物细胞膜上约有109个脂分子，即每平方微米的质膜上约有5×106个脂分子。
1．成分膜脂主要包括磷脂、糖脂和胆固醇三种类型。
(1)磷脂。
磷脂是膜脂的基本成分，占膜脂的50％以上。
组成生物膜的磷脂分子的主要特征是：①具有一个极性头和两个非极性的尾(脂肪酸链)，但存在于线粒体内膜和某些细菌质膜上的心磷脂具有4个非极性尾部；②脂肪酸碳链为偶数，多数碳链由16、18或20个碳原子组成；③除饱和脂肪酸根外，还常含有不饱和脂肪酸(如油酸)，不饱和脂肪酸多为顺式，顺式双键在烃链中产生约30。
弯曲。
(2)糖脂。
在原核和真核细胞的膜上，糖脂含量约占膜脂总量的5％以下，在神经细胞膜上糖脂含量较高，约占5％～10％。
已发现40余种糖脂，不同细胞中的糖脂种类不同。
如神经细胞的神经节苷脂，红细胞表面的ABO血型糖脂。
第四章 细胞质膜
水性头部朝向水相。
2. 三明治模型
• J. Danielli & H.
Davson 1935 发现质 膜的表面张力比油－ 水界面的张力低得多， 提出三明治模型（蛋 白质-脂类-蛋白质）。
3. 单位膜模型
• JD. Robertson 1959
根据电镜观察提出单 位 膜 模 型 。 厚 约 7.5 nm。
5. 脂筏 （ lipid raft ）
• 生物膜上富含鞘磷脂和胆固醇的相对有 序的微小区域，与生物膜某些特定功能 的发挥有关。
细胞膜的脂筏模型示意图
病毒出芽过程中细胞质膜的动态变化
二、膜脂
（一）、成分
（二）、膜脂的运动方式
（三）、脂质体
（一）、成分
1. 甘油磷脂 2. 糖脂
3.胆固醇
膜脂的基本类型
• 胆固醇起束尾（与磷脂尾部结合）和疏开（将磷脂分
子隔开）的双重作用，但通常胆固醇起到防止膜脂由
液相变成固相以保证膜脂处于流动状态的作用。
膜脂的流动性主要由脂分子本身的性质决定。
（二）、膜蛋白的流动性
• 荧光抗体免疫标记实验：两种荧光标记→细胞融合→对
半→均匀→成斑→成帽 • 膜蛋白在脂双层二维溶液中的运动是自发的热运动 • 细胞骨架既限制膜蛋白的运动，也影响其周围的膜脂的
电的极性头形成离子键，或带负电的氨基酸残基通过 Ca2+、
Mg2+ 等阳离子与带负电的磷脂极性头相互作用。
• 某些膜蛋白在细胞质基质一侧的半胱氨酸残基上共价结
合脂肪酸分子 , 插入脂双层之间 , 进一步加强膜蛋白与脂
双层的结合力,还有少数蛋白与糖脂共价结合。
内在膜蛋白与膜脂结合方式示意图
2） 跨膜结构域与膜脂的作用方式
2. 三明治模型
• J. Danielli & H.
Davson 1935 发现质 膜的表面张力比油－ 水界面的张力低得多， 提出三明治模型（蛋 白质-脂类-蛋白质）。
3. 单位膜模型
• JD. Robertson 1959
根据电镜观察提出单 位 膜 模 型 。 厚 约 7.5 nm。
5. 脂筏 （ lipid raft ）
• 生物膜上富含鞘磷脂和胆固醇的相对有 序的微小区域，与生物膜某些特定功能 的发挥有关。
细胞膜的脂筏模型示意图
病毒出芽过程中细胞质膜的动态变化
二、膜脂
（一）、成分
（二）、膜脂的运动方式
（三）、脂质体
（一）、成分
1. 甘油磷脂 2. 糖脂
3.胆固醇
膜脂的基本类型
• 胆固醇起束尾（与磷脂尾部结合）和疏开（将磷脂分
子隔开）的双重作用，但通常胆固醇起到防止膜脂由
液相变成固相以保证膜脂处于流动状态的作用。
膜脂的流动性主要由脂分子本身的性质决定。
（二）、膜蛋白的流动性
• 荧光抗体免疫标记实验：两种荧光标记→细胞融合→对
半→均匀→成斑→成帽 • 膜蛋白在脂双层二维溶液中的运动是自发的热运动 • 细胞骨架既限制膜蛋白的运动，也影响其周围的膜脂的
电的极性头形成离子键，或带负电的氨基酸残基通过 Ca2+、
Mg2+ 等阳离子与带负电的磷脂极性头相互作用。
• 某些膜蛋白在细胞质基质一侧的半胱氨酸残基上共价结
合脂肪酸分子 , 插入脂双层之间 , 进一步加强膜蛋白与脂
双层的结合力,还有少数蛋白与糖脂共价结合。
内在膜蛋白与膜脂结合方式示意图
2） 跨膜结构域与膜脂的作用方式
第四章 细胞质膜
第四章细胞质膜第一节细胞质膜的结构模型与基本成分一细胞质膜的结构模型发现过程：1925年，E.Gorter和F.Grendel通过对红细胞质膜的研究揭示了质膜是由双层脂分子构成的。
之后，Davson和Danielli推测出质膜中含有蛋白质成分，并提出三明治式模型—蛋白质-脂质-蛋白质1959年，Robertson提出单位膜模型，并大胆推测所有的生物膜都是由蛋白质-脂质-蛋白质的单位膜构成。
这一推测得到了X射线分析结果的支持Singer和Nicolson在1972年提出生物膜的流动镶嵌模型，该模型得到了各种实验结果的支持。
1975年Uuwin和Henderson首次报道了质膜蛋白菌紫红质的三维结构，他是一个跨膜蛋白镶嵌在膜上。
流动镶嵌模型强调：1，膜的流动性，即膜蛋白和膜脂都可以流动；2.膜蛋白分布的不对称性，有的在膜表面，有的镶嵌，有的跨膜。
Simons在1988年提出了脂筏模型。
脂筏模型—在生物膜上胆固醇，鞘磷脂等富集区域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某些特定生物学功能的各种膜蛋白。
生物膜结构归纳总结：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，磷脂分子以疏水性的尾部相对，极性头部朝向水相形成脂双分子层，每层磷脂分子称为一层小叶。
2.蛋白质分子以不同的方式镶嵌在脂双层分子中或结合在其表面，蛋白质的类型，蛋白质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.生物膜可看成是蛋白质在双层脂分子之中的二维溶液。
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，在不同成度上限制了膜蛋白和膜脂的流动性。
4.在细胞生长和分裂整个生命活动中，生物膜在三维空间上可出现弯曲，折叠，延申等改变，处于不断的动态变化中。
二、膜脂（一）成分1.甘油磷脂构成了膜脂的基本成分，占整个膜脂的一半以上。
是3-磷酸甘油的衍生物.主要在内质网合成主要特征：1，具有一个与磷酸基团相结合的极性头部和两个非极性的尾部，但是存在于线粒体和某些细菌质膜上的心磷脂除外，它有4个尾部。
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糖脂：一个或多个单糖残基与脂类部分、单脂酰 或二脂酰甘油以糖苷键相连所形成的化合物，也 是构成双层脂膜的结构物质。糖脂主要分布在细 胞膜外侧的单分子层中。动物细胞膜所含的糖脂 主要是脑苷脂。 结构为：
O
CH2OH OH OH O O
NH
C
RHale Waihona Puke R:脂肪酸(CH2)12 CH3
CH2 CH CH CH=CH OH 神经鞘氨醇
(1)受体蛋白 (2)载体蛋白 (3)酶蛋白 (4)链接蛋白
质膜的标志酶：Na-K-Mg ATPase next
膜蛋白的存在形式
整合膜蛋白
脂锚定膜蛋白
膜蛋白的两种存在形式：整合膜蛋白和脂锚定膜蛋白
周边蛋白 胞外面
胞质面
up
（二）膜内在蛋白与膜脂结合的方式
膜蛋白的跨膜结构域与脂双层分子的疏水核
鞘脂类
动物和植物细胞膜的重要的组分。也具有极性的头和非极 性的尾。包括鞘磷脂、脑苷脂、神经节苷脂类。 例 鞘磷脂类 是由鞘氨醇（２－氨基－４－十八碳－１，３－二醇）的 氨基与一脂肪酸以酰胺键相联，它的羟基与磷酸胆碱以酯键相 连构成。其结构如下：具有极性的头和非极性的尾
鞘氨醇磷脂的结构
返回
糖脂（Glycosphingolipids）
（三）脂质体(liposome p88)
脂质体的概念:脂质体是根据磷脂分子可在水相
中形成稳定的脂双层膜的趋势而制备的人工膜。 脂质体的类型。
脂质体的应用
脂质体的类型
(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的示意图
脂质体的应用
研究膜脂与膜蛋白及其生物学性质；生物膜研究
第一节 细胞质膜的结构 模型
2. 影响膜脂分子流动性的因素
①脂肪酸链的不饱和程度 (不饱和脂肪酸越多, 流动性越大) ②脂肪酸链的长度 (脂肪酸链短，相变温度低，流动性大) ③胆固醇/磷脂的比值 (胆固醇含量增加，膜脂流动性降低) ④卵磷脂/鞘磷脂比值 (鞘磷脂含量高，流动性低) ⑤膜蛋白的影响 (结合蛋白质，影响其流动性) 此外，膜脂的极性基团、环境温度、离子强度、金属 离子等均可对膜脂的流动性产生一定的影响。
第四章 细胞质膜
要点综述
本章主要介绍了细胞膜的基本结构特征 及其与其生理功能的联系、膜的化学组 成和分子结构模型、特点及功能。
通过本章的学习、重点掌握细胞膜的分 子结构模型、化学组成和功能特点。
考点分析
细胞膜、生物膜、单位膜、脂质体等基 本概念常以名词解释的形式进行考查. 流动镶嵌模型的要点、膜脂的类型及运 动方式、膜蛋白的类型及与膜脂的结合 方式常以简答或填空的方式. 膜的流动性和不对称性及其生物学意义、 细胞膜的功能等内容多以论述题的形式 进行考查.
脂质体中裹入DNA可用于基因转移；转基因
在临床治疗中,脂质体作为药物或酶等载体. 医学
小知识：脂质体的药用
脂质体是一种定向药物载体，属于靶向给药系 统的一种新剂型。它可以将药物粉末或溶液包 埋在直径为纳米级的微粒中，这种微粒具有类 细胞结构，进入人体内主要被网状内皮系统吞 噬而激活机体的自身免疫功能，并改变被包封 药物的体内分布，使药物主要在肝、脾、肺和 骨髓等组织器官中积蓄，从而提高药物的治疗 指数，减少药物的治疗剂量和降低药物的毒性。
next
说明
细胞膜 生物膜 内膜系 统的膜
质膜和细胞内各种膜 在结构、化学组成和 活动属性等方面有一 定的共性，故总称为 生物膜(biomembrane)
新学科─膜生物学 (Membrane Biology)。
一、生物膜的结构模型(P83)
1.结构模型的研究简史 2.模型的综述
next next
（二）膜蛋白的流动
1.膜蛋白运动方式 2.影响膜蛋白流动的因素 3.膜蛋白流动的意义
有许多实验结果支持了膜具有流动性的观点。
1. 细胞融合实验 2. 淋巴细胞的成斑和成帽反应
膜的流动性不是质膜所独有的属性，细胞内的各种 膜，如内质网膜、线粒体膜等也都具有流动性。 下一页
鼠抗体
融合细胞
下一页
例题
1.简述新生儿呼吸窘迫症同细胞膜的关系。 新生儿呼吸窘迫症与其细胞质膜中卵磷脂/ 鞘磷脂比值过低，限制了膜流动性，影响 02/co2的交换。 2.动脉硬化的细胞学基础是什么？ 膜脂组成成分发生改变，使得膜的流动性 降低。如胆固醇比值升高、卵磷脂/鞘磷脂 比值过低等。
上一页
极性头部； 非极性尾部
极性区；非极 膜脂构件； 性区 调节膜流动；
增加稳定性
总体功能：提供膜蛋白或酶的支架，为膜蛋白维持构 象、表现活性及酶存活并发挥作用创造条件。 为细胞 提供进行生命活动的稳定环境。
磷脂酸
磷脂酰胆碱
磷脂酰乙醇胺
磷脂酰肌醇
磷脂酰丝氨酸
磷脂酰甘油
结构特点：具有极性的头和非极性的尾 所含的两个长的烃链使整个分子的一部分带有非极性的 性质，称为非极性的尾。而甘油分子的第三个羟基与磷酸形 成酯键，因而具有极性，把这个极性部分称为极性头。
心的相互作用。 跨膜结构域两端携带正电荷的氨基酸残基与磷 脂分子带负电的极性头形成离子键，或带负电 的氨基酸残基通过Ca2+ 、Mg2+ 等阳离子与带负 电的磷脂极性头相互作用。 某些膜蛋白在细胞质基质一侧的半胱氨酸残 基上共价结合脂肪酸分子,插入脂双层之间,进 一步加强膜蛋白与脂双层的结合力,还有少数 蛋白与糖脂共价结合。
仙台病毒
人抗体
细胞融合实验
返回
成斑 反应
成帽 反应
成斑
成帽
1.膜蛋白运动方式
侧向扩散：膜蛋白沿膜的二维表面运动； 旋转：绕与膜平面相垂直的轴线旋转。
第一节 细胞质膜的 结构模型
2、膜蛋白的运动性的制约因素：
①周围膜脂的性质和相态：处于晶态脂质之滞流区中的膜蛋白 不易运动；处于液态脂质区的膜蛋白则易于发生运动。 ②质膜相关结构的作用：膜蛋白在膜中的运动并不是随脂质随机 漂流，它还要受膜相关结构的影响。 ③细胞骨架的作用：细胞质中的细胞骨架对膜蛋白的运动性具有 动态控制作用（微管可固定膜蛋白的位置；而微丝可引起膜 蛋白的运动）。
三、膜蛋白
膜脂构成了膜的基本框架，但膜的许多功能是由
膜蛋白来执行的——蛋白质是构成膜的另一种主
要成分。
（一）膜蛋白类型
（二）膜内在蛋白与膜脂结合的方式
（三）去垢剂
（一）膜蛋白类型
1.根据与磷脂互作方式和在磷脂中的位置，分为 （1）膜周边蛋白(外在膜蛋白) （2）膜整合蛋白(内在膜蛋白) （3）脂锚定蛋白 2.根据功能分为
第四章 细胞质膜
细胞质膜的结构模型
生物膜基本特征与功能
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
next
next
next
第二节 生物膜基本特征与功能
一、膜的流动性
next
二、膜的不对称性
三、质膜的功能
next next
第三节 膜骨架
七、骨架与细胞表面的特化结构
③不对称性：膜两侧的分子性质和结构不同，包括膜蛋白和膜 ③ 不对称性：
脂在脂双层中的不对称分布。
④蛋白质极性： ④蛋白质极性： 膜整合蛋白多肽链的极性区露出膜表面，而非
极性区则埋在脂双层的内部，故蛋白质分子既与水溶性分子
结合，也可与脂溶性分子亲和。
3.目前对生物膜结构的认识
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膜系统的性质，疏水 的非极性头部相对，极性头部朝向水相，这种 磷脂双分子层是组成磷脂双分子层的基本结构。 2、蛋白分子以不同方式镶嵌在膜质双分子层 中或其表面，蛋白分子类型，蛋白分布的不对 称性及其与磷脂分子的协同作用赋予生物膜各 自不同的特性与功能。 3、生物膜可看成是蛋白质在磷脂双分子中的 二维溶液。
第二节 生物膜基本特征与功能
一、膜的流动性
二、膜的不对称性
三、细胞质膜的基本功能
一、膜的流动性
（一）膜脂的流动性 （二）膜蛋白的流动性 （三）光脱色恢复技术
（一）膜脂的流动
1.运动方式（见前文说明） 主要是侧向 运动。 2.影响流动的因素（见下一页） 3.膜脂流动的意义 保障细胞生理功能的完成。
(4) Singer和Nicolson（1972）提出流动镶嵌结构模型
(5) Wallach(1975)提出晶格镶嵌模型 荣获1972年诺贝尔奖！ (6) Jain和White（1977）提出板块镶嵌结构模型 (7)近年来，脂筏(1988)模型
双分子片层结构模型
蛋白质
暗线
横 切 面
明线
暗线
脂类
2.模型的综述：各类生物膜的四大特征
半乳糖
OH
第一节 质膜的分子结构
红细胞质膜上的糖鞘脂是ABO血型系统的血型抗原，血 型免疫活性特异性的分子基础是糖链的糖基组成。
细胞表 面抗原 A B
血型 A B
血浆抗体 抗B 抗A 无 抗A和抗B
可受血型 A和O B和O 所有 O
糖
链
序
列
R-Glu-Gal-GlcNAc-Gal-GalNAc Fuc R-Glu-Gal-GlcNAc-Gal-Gal Fuc R-A型和B型抗原序列 R-Glu-Gal-GlcNAc-Gal Fuc
（三）去垢剂
1. 离子型(SDS)
去垢剂 2.非离子型（Triton X-100）
用途：分离纯化膜蛋白；去除生物膜
去垢剂是一端亲水、另一端疏水的两性
小分子,是分离与研究膜蛋白的常用试剂。