第四章 细胞膜的结构

（二）、膜蛋白的流动性
膜蛋白分子的运动方式 （1）侧向移动 （2）旋转运动
小鼠细胞
膜蛋白 (抗原）
人细胞
异核细胞 小鼠膜蛋白抗体 + 荧光素
小鼠膜蛋白抗体 + 小鼠膜蛋白（抗原）
人膜蛋白抗体 + 罗丹明
人膜蛋白抗体+ 人膜蛋白（抗原） 孵育（37℃，40分钟）
第一： 不同膜蛋白在脂双分子层
中的分布位置是不同的（如血影蛋 白只分布在内侧）。
第二： 膜蛋白在内外两层膜种数量不同。
第三： 膜蛋白穿越脂双层具有一定的方向性。
第四： 跨膜蛋白两个亲水端结构不同。
※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。
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（二）膜的流动性(fluidity)是膜功能活 动的保证
跨膜传递; 4.为多种酶提供结合位点,使酶促反应高效而
有序地进行; 5.介导细胞与细胞,细胞与基质之间的连接; 6.参与形成具有不同功能的细胞表面特化结构.
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第一节细胞膜的化学组成和分子结构
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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。
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细
胞
外
表 面
ES
细
胞
外
小
页
原
断
生
面
质
小
页
断
面
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1、膜脂分布的不对称性
磷脂
磷脂酰胆碱 和 鞘磷脂多分布在细胞膜的外层（非胞质面）
磷脂酰乙醇胺 和 磷脂酰丝氨酸多分布在细胞膜的内层（胞质
面） ∵ 磷脂酰丝氨酸带有负电荷，∴细胞膜内层负电荷多于外层。
糖脂
全部分布在膜的非胞质面。
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2、膜蛋白分布的不对称性
主要是指由膜脂和蛋白质的分子运动。
1、膜脂双分子层是二维流体
脂质分子层即有分子排列的有序性，又有液体 的流动性
液晶态
常态下
晶态
低温下
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2、膜脂分子的运动
侧向扩散运动：同一平面上相邻的脂分子交换 旋伸翻摆转缩位旋转动运震置转运运动荡。异动动：运构：：围动化膜围绕：运脂绕与 脂动分与膜 肪：子膜平 酸脂从平面 链肪脂面垂 进酸双垂直 行链层直的 伸围的的轴 缩绕一轴进 震C层进行荡-C翻行快运键转左速动旋到右旋。转另摆转。动。。
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。
各种生物膜中蛋白质与脂类的含量比
膜的种类
蛋白质/脂类
神经髓鞘(轴突部分的细胞膜） 血小板 Hela细胞 红细胞膜 线粒体内膜
0.23 0.7 1.5 1.5-4 3.2
一、化学组成
一、形成生物膜的基本骨架的膜脂 二、膜蛋白以多种方式与脂双层结合 三 存在于质膜表面的糖脂和糖蛋白
一层。
侧向移动 旋转运动
摆动
伸缩振动 翻转运动 旋转异构
影响膜脂流动性的因素
★1.脂肪酸链的饱和程度 饱和程度高，流动性小
饱和程度低，流动性大
★2.脂肪酸链的长度
链长，流动性小 链短，流动性大
3.胆固醇的影响
调节膜的流动性
4.卵磷脂/鞘磷脂的比例
此比例小，流动性小 此比例大，流动性大
5.其它因素
环境温度，内在膜蛋白的含量
第四章 细胞膜的结构
前言
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质膜（plasma membrane）包在细胞外面所以又称细 胞膜。围绕各种细胞器的膜，称为细胞内膜。
质膜和内膜在起源、结构和化学组成的等方面具有 相似性，故总称为生物膜（biomembrane）。生物膜 是细胞进行生命活动的重要物质基础。
质膜表面寡糖链形成细胞外被（cell coat）或糖萼 （glycocalyx）。
质膜下的表层溶胶中具有细胞骨架成分组成的网络 结构，除对质膜有支持作用外，还与维持质膜的功 能有关，所以这部分细胞骨架又称为膜骨架。
细胞外被、质膜和表层胞质溶胶构成细胞表面。
细胞膜的功能
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,包括代谢底物的输入与
代谢主物的排出; 3.提供细胞识别位点,并完成细胞内外信息的
外在膜蛋白（20 ～30%） (extrinsic membrane protein)
脂锚定蛋白 (lipid anchored protein)
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去垢剂
SDS Triton X-100
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（三 ）存在于质膜表面的糖脂和糖蛋白
单糖或多聚糖 + 膜 脂
共价键
糖脂
脂
磷脂酰丝氨酸
性 头 部 （ 亲 水
鞘磷脂
性 ）
非
极
性
尾
鞘
部 （
胺
疏
醇
水
性
）
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2、胆固醇—加强膜的稳定性、调节膜的流动性
极 性
构固
头
醇
部
环
结 非 极 性 尾 部
3、糖脂主要位于质膜的非胞质面
由脂类和寡糖类组成
动物的为鞘氨醇的衍 生物。
植物的为卵磷脂衍生 的糖脂
常见糖脂：脑苷脂 （最简单）；神经节苷 脂（最复杂）
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（一） 膜脂(membrane lipid)--生物膜骨架
生物膜上的脂类统称膜脂。
磷脂 脂膜
胆固醇
糖脂
均为双亲性分子
既有亲水性一端，又有 疏水性一端的分子。
1、磷脂构成膜脂的基 本成分
约占50%以上，可分为甘油磷脂和鞘磷脂两种
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X
极
磷脂酰胆碱（卵磷脂）
★
磷
磷脂酰乙醇胺（脑磷脂）
样品经冰冻断裂处理后，细胞膜可从脂双层中央断开，各断面命 名为：ES，细胞外表面（extrocytoplasmic surface）；EF， 细胞外小页断面（extrocytoplasmic face）；PS，原生质表面 （ protoplasmic surface ） ； PF ， 原 生 质 小 页 断 面 （protoplasmic face） 。
鞘 胺 醇
半乳糖苷脂
糖脂分子
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膜脂在水溶液中自动形成双层
脂分子团
脂双分子层
水
水
脂质体 (liposome)
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(二)膜蛋白执行细胞膜的多种功能
蛋白质是生命功能的____? 膜蛋白有何功能? 如何分类?
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内在膜蛋白（70～80%） (intrinsic membrane protein)
单糖或多聚糖 + 膜蛋白
共价键
糖蛋白
细胞外被 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。
（糖萼）
细 胞 外 被
脂 双 层
膜 蛋 白
细胞内
二、 细胞膜的特性
——不对称性和流动性
（一）膜的不对称性决定膜功能的方向性
细胞膜中各种成分分布是不均匀的，包括种类和数量上都有很 大差异，称为膜的不对称性。