细胞膜的分子结构和特性优秀课件

液态镶嵌模型
1. 细胞膜由流动的双脂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. 蛋白质镶嵌在脂双层中，并表现出分布的不对称性。
脂筏模型
• 脂筏是质膜上富含胆固醇和鞘磷脂的微结构域，其中聚集 一些特定种类的蛋白质。
• 脂筏直径约70nm左右，是一种动态结构，位于质膜的脂 双分子层的外层。
1. 磷脂
根据磷脂的主链结构（醇基）的不同，可将磷脂 分成两大类： ➢ 甘油磷脂：甘油、脂肪酸、磷酸（和一分子氨基醇） 组成。 ➢ 鞘氨醇磷脂：以鞘氨醇代替了甘油。
1. 磷脂
两个长长的碳氢链形成一个 非极性的尾巴，含磷酸的一 端则是极性的头部，各种磷 酸甘油酯的差别就在于其极 性头的大小，形状和电荷的 差异。
部分结合， 改变溶液的离子强度或提高温度就可以由膜上分离
3. 脂锚定蛋白
❖ 通过共价健的方式同脂分子结合，位于脂双层的内 外侧，可分为两类：
➢ 1. 通过短的寡糖与包埋在 脂双层外层中的糖基磷脂 酰肌醇(GPI)相连而被锚 定在质膜的外侧
➢ 2. 通过共价连接脂肪酸或 异戊二烯，插入细胞质面 的脂单层中。
• 脂筏就像一个蛋白质停泊的平台，与膜的信号转导、蛋白 质分选均有密切的关系。
III. 细胞膜的特性
（一）膜的不对称性
➢ 膜脂分布的不对称性 ➢ 膜蛋白分布的不对称性 ➢ 膜糖分布的不对称性
功能的方向性
膜脂分布的不对称性
SM, 鞘磷脂 PC, 磷脂酰胆碱 PS,磷脂酰丝氨酸 PE,磷脂酰乙醇胺 PI, 磷脂酰肌醇 Cl, 胆固醇
1. 膜整合蛋白
为跨膜蛋白，不同程度嵌入膜内，占膜蛋白总量的70％ 左右。与膜的结合非常紧密，用去垢剂才能从膜上解离。
• 膜内在蛋白有的是一 次穿膜，有的是多次 穿膜。
• 蛋白跨膜区域：
➢ α螺旋组成亲水通道； ➢ β折叠组成亲水通道。
α螺旋穿膜 β折叠穿膜
2. 膜周边蛋白
一般占膜蛋白总量的20%-30% 以离子键或其它较弱的键与膜表面的蛋白质或脂分子的亲水
①,② 膜内在蛋白； ③,④ 脂锚定蛋白; ⑤,⑥ 膜周边蛋白
I. 细胞膜的化学组成
三. 膜糖类
占膜重量的1％～10％ 以糖蛋白或糖脂的形式存在 分布在膜的外表面形成细胞外被(cell coat)或糖萼(glycocalyx) 与细胞识别、细胞免疫应答有关
II. 细胞膜的分子结构模型
➢1988，Simon，脂筏模型 ➢1977，Jain 等，板块镶嵌模型 ➢1975，Wallach，晶格镶嵌模型 ➢1972，S.J.Singer等，液态镶嵌模型 ➢1959，Roberson，单位膜模型 ➢1935，Denielli等，片层结构模型 ➢1925，Gorter等， 膜由双层脂类构成 ➢1902，Overton，细胞膜由脂类构成
鞘 氨 醇
磷脂酰乙醇胺 磷脂酰丝氨酸 磷脂酰胆碱 鞘磷脂
磷脂酰丝氨酸 非极性尾部
极性头
2. 胆固醇
❖存在于真核细胞膜上，一般不超过膜脂的1/3。
功能：
• 提高脂双层的稳定性 • 调节脂双层流动性 • 降低水溶性物质的通透性。
在缺少胆固醇培养基中，不能合成胆固醇的突变细胞株会发生自溶
3. 糖脂
细胞膜的分子结构 和特性
生物膜（cell membrane)
biological membrane =plasma membrane+ intracellular membrane
生物膜 = 质膜 + 细胞内膜
细胞膜的结构和功能
细胞膜的分子结构和特性
I. 细胞膜的化学组成 II. 细胞膜的分子结构模型 III. 细胞膜的特性
脂肪酸与醇（甘油、鞘氨醇、高级一元醇和固醇）脱水反应 形成的酯及其衍生物
按化学组成分类
➢单纯脂类：由脂肪酸和醇类所形成的酯----甘油三酯 ➢复合脂类：单纯脂类的衍生物，除了含有脂肪酸和醇
外，还含有非脂分子的成分----磷脂，糖脂
➢衍生脂类：由单纯脂类或复合脂类衍生而来或与它们 关系密切----萜类,固醇类
糖类
3 7.5 （5-10）
0 2.0 （1-2） 0
蛋白质/脂类
0.23 0.66-0.8
1.09 3.0 2.0 3.2 2.3
I. 细胞膜的化学组成
一、膜脂
1、磷脂 • 磷酸甘油酯 • 鞘磷脂
磷脂酰胆碱（卵磷脂） 磷脂酰乙醇胺（脑磷脂） 磷脂酰丝氨酸
2、胆固醇
3、糖脂：脑苷脂、神经节苷脂
脂类
膜蛋白的不对称性
糖脂和糖蛋白的低聚糖侧链只分布于细胞膜的外表面
III. 细胞膜的特性
（二）膜的流动性
1、膜脂的流动性
1. 侧向扩散 2. 旋转运动 3. 摆动运动 4. 伸缩震荡 5. 翻转运动 6. 旋转异构
影响膜脂流动性的因素
1. 脂肪酸链的饱和度：脂肪酸链所含双键越多越不饱和，使 膜流动性增加。
糖脂：是含有糖基的脂质，由糖的半缩醛羟基通过糖 苷键与脂质相连而成-----脑苷脂 、神经节苷脂
葡萄糖脑苷脂
半乳糖脑苷脂
GM1神经节苷脂
膜脂的共同特征：兼性分子（双亲媒性分子）
极性头部 亲水
非极性尾部 疏水
膜脂分子的物理特性
分子团
磷脂双层
脂质体
I. 细胞膜的化学组成
二. 膜蛋白 (membrane protein)
2. 脂肪酸链的链长：长链脂肪酸相变温度高，膜流动性降低。 3. 胆固醇与磷脂的比例 4. 卵磷脂/鞘磷脂：该比例高则膜流动性增加，是因为鞘磷
脂粘度高于卵磷脂。 5. 膜蛋白：蛋白质结合会降低膜脂的流动性 6. 其他因素：温度、酸碱度、离子强度等。
• 膜功能的主要体现者。据估计，核基因组编码的蛋白质中 30%左右的为膜蛋白
• 根据在膜中分布的位置以及与膜脂的结合方式，分为 – 膜整合蛋白（ integral protein ） – 膜外周蛋白（peripheral protein） – 脂锚定蛋白（lipid-anchored protein）
膜的化学组成
成分 脂类 蛋白质 糖类 其他
含量
30%-60% 20%-70% 2%-10% 水、无机盐、金属离子等
膜的化学组成（％）
膜的类别
蛋白质
髓鞘质膜
18
血小板
33-42
大鼠肝细胞
46
盐杆菌紫膜
75
内质网70
脂类
79 50-51 42
25 33 24 30