细胞膜与细胞表面(1)

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图3-3 质膜的单位膜结构模型
根据免疫荧光技术、冰冻蚀刻技术的研究结果，在“单 位膜”模型的基础上提出“流动镶嵌模型”。强调膜的流动 性和膜蛋白分布的不对称性。
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图3-4 细胞膜的流动镶嵌模型
流动镶嵌模型突出了生物膜的流动性和膜蛋白分布 的不对称性。 ①细胞膜由流动的脂双层和嵌在其中的蛋白质组成。 ②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。 ③蛋白质或嵌在脂双层表面，或嵌在其内部，或横跨整个 脂双层，表现出分布的不对称性。 ④膜脂与膜脂，膜蛋白与膜蛋白以及膜蛋白与膜脂之间的 复杂相互作用，在一定程度上限制了膜蛋白与膜脂的流 动性。
磷脂的特点： ①具有一个极性头和两个非极性的尾(心磷脂除外） ②脂肪酸碳链为偶数；③常含不饱和脂肪酸，多为顺式
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图3-6 磷脂酰胆碱的分子结构
❖ 鞘磷脂（SM）在脑和神经细胞膜中特别丰富，它是 以鞘胺醇为骨架，与一条脂肪酸链组成疏水尾部， 亲水头部也含胆碱与磷酸结合。
图3-7 鞘磷脂
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生物膜
细胞膜（外周膜） 细胞内膜
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一、生物膜的结构
（一）细胞膜结构的研究历史 （二）对生物膜结构的归纳总结
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（一） 细胞膜结构的研究历史
1.E. Gorter & F. Grendel 1925 推测细胞膜由双层脂分
子组成。
2. J. Danielli & H. Davson 1935 推测膜中含有蛋白质，
图3-1 双层脂分子的膜结构模型
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发现质膜的表面张力比油－水界面的张力低得多，推测膜 中含有蛋白质，从而提出了“蛋白质-脂类-蛋白质”的三明治 模型。
图3-2 质膜可的编辑片版层结构模型
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用超薄切片技术获得了清晰的细胞膜照片，显示暗-明-暗 三层结构，厚约7.5nm。这就是所谓的“单位膜”模型。它由 厚约3.5nm的双层脂分子和内外表面各厚约2nm的蛋白质构成。
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糖脂
❖ 其结构与SM很相似，只是由一个或多个糖残基代替了磷脂 酰胆碱而与鞘氨醇的羟基结合。
❖ 最简单的糖脂是半乳糖脑苷脂，它只有一个半乳糖残基作为 极性头部，在髓鞘的多层膜中含量丰富；较复杂的糖脂是神 经节苷脂，其头部包含一个或几个唾液酸和糖的残基。
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图3-8 糖脂的结构 1. 半乳糖脑苷脂，2. GM1神经节苷脂，3. 唾液酸
第三章 细胞质膜
第一节 细胞质膜的结构模型 第二节 生物膜基本特征与功能 第三节 膜骨架
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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
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细胞膜：又称质膜是指围绕在细胞最外层的薄膜， 由脂质和蛋白质组成。 细胞内膜：除质膜外，真核细胞内围绕细胞器的 膜称为细胞内膜。
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10ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
脂筏模型：即在以甘油磷脂为主体的生物膜上， 胆固醇、鞘磷脂等形成相对有序的脂相，如同漂浮 在脂双层上的“脂筏”一样载着执行特定生物学功 能的各种膜蛋白。
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（二）对生物膜结构的归纳总结
❖ 具有极性头部和非极性尾部的磷脂分子形成 可运动的磷脂双层。
❖ 可运动的蛋白质以非对称方式镶嵌在磷脂双 层中或结合于表面。
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图3-5 不同类型的甘油磷脂
磷脂酰乙醇胺（脑磷脂） phosphatidyl ethanolamine ，PE
磷脂酰丝氨酸 phosphatidyl serine，PS
磷脂酰胆碱（卵磷脂） phosphatidyl choline，PC
磷脂酰肌醇 phosphatidyl inositol，1P5I
❖ 胆固醇：胆固醇分子分为3部分：羟基团组成的极性头部、
非极性的类固醇环结构和一个非极性的碳氢尾部。
❖ 调节膜的流动性，增加膜的稳定性，降低水溶性物质的通透 性；是脂筏的基本结构成分。
图3-9 胆可编固辑醇版 的结构
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（二）膜脂的运动方式
侧向扩散：同一平面上相邻的脂分子交换位置，其交换频 率在106次/s以上。 旋转运动：膜脂分子围绕与膜平面垂直的轴进行快速旋转 摆动运动：膜脂分子围绕与膜平面垂直的轴进行左右摆动 伸缩震荡：脂肪酸链沿着与纵轴进行伸缩震荡运动 翻转运动：膜脂分子从脂双层的一层翻转到另一层
❖ 生物膜可以看做是在磷脂双层中镶嵌蛋白质 的二维溶液。
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二、膜 脂
（一）成分 （二）运动方式 （三）脂质体
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（一） 成 分
❖磷脂（Phospholipid)：是构成膜脂的基本成分， 约占整个膜脂的50％以上。分为二类: 甘油磷脂和
鞘磷脂。
❖糖脂(Glycolipid)：存在于原核和真核细胞的细胞 质膜上，其含量占膜脂总量的5％以下，在神经元质 膜上糖脂含量较高，占5%—10%，是含糖而不含磷酸
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在水中磷脂分子亲水头部插入水中，疏水尾部伸向空气， 搅动后形成双层脂分子的球形脂质体，直径25~1000nm不等。
的脂类。
❖胆固醇(Cholesterol)：仅存在真核细胞膜上(动物
细胞和少数植物细胞脂膜），含量一般不超过膜脂
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甘油磷脂（phosphoglyceride)：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，乙醇胺、丝氨酸、 胆碱、或肌醇等分子籍磷酸基团连接到脂分子上 。
1 侧向扩散运动 2 旋转运动 3 摆动运动 4 伸缩震荡运动5 翻转运动
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图3-12 膜脂的分子运动
（三）脂质体
❖ 脂质体（liposome）是根据磷脂分子在水相 中形成稳定脂双层膜的趋势而制备的人工膜。
❖ 脂质体可作为生物膜的研究模型，也可作为 生物大分子和药物的载体。（脂质体可用于 转基因，或制备的药物，利用脂质体可以和 细胞膜融合的特点，将药物送入细胞内部。）
提出了”蛋白质-脂类-蛋白质”的双分子片层或三明治模 型。
3. J. D. Robertson 1959 提出“单位膜”模型。
4. S. J. Singer & G.Nicolson1972提出”流动镶嵌模型”
5. Simon 提出脂筏模型。
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用有机溶剂提取了人类红细胞质膜的脂类成分，将其铺 展在水面，测出膜脂展开的面积二倍于细胞表面积，因而推 测细胞膜由双层脂分子组成。