《细胞生物学》细胞膜
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医学细胞生物学
细胞膜及其表面
几个膜的基本概念
细胞膜（ cell membrane ）
包围在细胞质表面的一层界膜，使得细胞质与 外界环境相隔开,由脂双层构成基本结构，又 称质膜（plasma membrane）.
几个膜的基本概念
内膜系统（endo-membrane system）
真核细胞内 在结构、功能和 发生上相互关联的膜结构总 称。如核膜，内质网，高尔 基复合体，溶酶体等
磷脂酰乙醇胺（PE，旧称脑磷脂） 磷脂酰肌醇（PI）
鞘磷脂
以鞘胺醇为骨架，与一条脂肪酸链 组成疏水尾部，亲水头部为磷酸化胆碱。 结构特征：双亲性分子。
H
脂肪酸链
H
磷酸
胆碱
两类磷脂的特性：
具有亲水头部和疏水的尾部， 在水中会自发排列。
一、细胞膜的化学组成
膜脂
磷脂
胆固醇
甘油磷脂
鞘磷脂
糖脂
胆固醇(cholesterol)
三、细胞膜的特性
1. 膜的不对称性（asymmetry） 2. 膜的流动性（fluidity）
三、细胞膜的特性 1. 不对称性 （asymmetry）
细胞膜的外叶
细胞膜的内叶
三、细胞膜的特性
1. 不对称性 （asymmetry）
脂质双分子层中，各层所含的磷脂种类有明显不 同。同一种脂分子在脂双层中也呈不均匀分布。
二、细胞膜的分子结构模型
1.片层结构模型:
1935年Danielli &Davson： “蛋白质-脂类-蛋白质” 的三明治模型。1959年提出了修正模型:贯穿脂双层 的蛋白质通道，供亲水物质通过。
二、细胞膜的分子结构模型 2.单位膜模型:
电镜下显示暗-明-暗三层结构，称为“单位膜”。
二、细胞膜的分子结构模型
水溶性，通过静电、离子键、氢键 等与膜作用分布在细胞膜的表面。
脂锚定蛋白（lipid anchored protein）
通过与之共价相连的脂分子（脂肪酸或糖脂） 插入膜的脂双分子层中，从而锚定在膜上。
膜蛋白结合方式：
膜蛋白的主要功能：
物质转运
细胞连接 信号转导
酶
一、细胞膜的化学组成
膜脂 Membrane lipid 膜蛋白 Membrane proteins 膜糖 Membrane carbohydrates
由脂类和寡糖组成，是含一个或几个 糖基的类脂。结构与鞘磷脂相似，属于 鞘胺醇的衍生物。
例如：糖脑苷脂、 神经节苷脂。
鞘磷脂 葡萄糖脑苷脂
半乳糖脑苷脂，
GM1神经节苷脂
糖脂作用：存在于膜的非胞质面单层，糖
基暴露于细胞表面，可作为受体参与细胞 识别及信号转导的过程。
膜脂种类及其特点：
具有亲水头部 和疏水的尾部
几个膜的基本概念
生物膜（biomembrane）
细胞质膜和细胞内的膜结构在化学组成、结构和功 能等方面具有相似性，总称为生物膜。
生物膜有共同结构特征，在透射电镜下表现为“二 暗夹一明”的三层结构，又称单位膜（unit membrane）
一、细胞膜的化学组成
膜脂 Membrane lipid 膜蛋白 Membrane proteins 糖类 水、无机盐、金属离子
一、细胞膜的化学组成
膜脂 Membrane lipid 膜蛋白 Membrane proteins 膜糖 Membrane carbohydrates
二、细胞膜的分子结构模型
1、片层结构模型Lamella structure model 2、单位膜模型Unit membrane model 3、液态镶嵌模型Fluid mosaic model
2.单位膜模型:
所有的生物膜都有相似的结构。
二、细胞膜的分子结构模型
3.液态镶嵌膜模型:
S. J. Singer & G. Nicolson 1972年根据免 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”。
二、细胞膜的分子结构模型
3.液态镶嵌膜模型:
流动的脂质双分子层构成膜的骨架； 膜蛋白镶嵌或附在脂质双分子层中； 糖分子分布于膜外表面。
真核细胞的表面均含有糖类，以各种形式连接 于膜蛋白和膜脂分子上。这些糖类均位于细胞的非 胞质面一侧，从而在细胞表面形成细胞外被。
ຫໍສະໝຸດ Baidu
构成寡糖链 主要的7种单糖
葡萄糖
半乳糖
甘露糖
岩藻糖
膜糖存在的形式：
共价结合于膜脂分子上形成糖脂。 共价结合于膜蛋白分子上形成糖蛋白。
保护细胞表面, 参与细胞识别和黏着、信息传递。
极
性 头 部
构平 面 甾
环
结
部非
极
性
尾
胆固醇(cholesterol)
分布于磷脂分子之间，其极性头部紧靠 磷脂极性头部。
胆固醇(cholesterol)
分布于磷脂分子之间，其极性头部紧靠 磷脂极性头部。
作用：
提高脂双层的力学稳定性，调节 脂双层流动性，降低水溶性物质的通 透性。
糖脂（glycolipid）
二、细胞膜的分子结构模型
3.液态镶嵌膜模型:
晶格镶嵌模型：脂蛋白和其周围的脂类分子构 成膜的晶态部分（晶格），具有流动性的脂类 呈小片的点状分布。
板块镶嵌模型：生物膜是由同时存在的不同流 动性的板块镶嵌而成的动态结构。即处于有序 结构的“板块”无序结构的“板块” 连续的动 态平衡之中。
对膜流动性分子基础进行了补充
甘油磷脂
胆固醇
鞘磷脂
糖脂
一、细胞膜的化学组成
膜脂 Membrane lipid 膜蛋白 Membrane proteins
➢是膜功能的主要体现者； ➢分为: 内在蛋白
外周蛋白 脂锚定蛋白
内在蛋白（intrinsic protein）
嵌入脂双层的内部，与膜结合非常紧密。
外周蛋白（extrinsic protein）
一、细胞膜的化学组成 膜脂
磷脂
胆固醇
甘油磷脂 鞘磷脂
糖脂
团极
（性
磷 脂
亲头 水部 ）基
二
酰
基 甘
（非 疏极
油 水性
）尾
部
基
团
X
O O P O-
OH CH2 CH CH2 OH OH
C OC O
X： 胆碱、丝氨酸、乙醇胺或肌醇等分子通
过磷酸基团连接到脂分子上。
磷脂酰胆碱（PC，旧称卵磷脂） 磷脂酰丝氨酸（PS）
磷脂酰胆碱
三、细胞膜的特性
1. 不对称性 （asymmetry）
总磷脂 鞘磷脂 磷脂酰胆碱 磷脂酰乙醇胺 磷脂酰丝氨酸
人红细胞膜
三、细胞膜的特性
1. 不对称性 （asymmetry）
膜蛋白在脂双层各层中分布不均匀, 具有特定的方向性和分布的区域性。
三、细胞膜的特性
细胞膜及其表面
几个膜的基本概念
细胞膜（ cell membrane ）
包围在细胞质表面的一层界膜，使得细胞质与 外界环境相隔开,由脂双层构成基本结构，又 称质膜（plasma membrane）.
几个膜的基本概念
内膜系统（endo-membrane system）
真核细胞内 在结构、功能和 发生上相互关联的膜结构总 称。如核膜，内质网，高尔 基复合体，溶酶体等
磷脂酰乙醇胺（PE，旧称脑磷脂） 磷脂酰肌醇（PI）
鞘磷脂
以鞘胺醇为骨架，与一条脂肪酸链 组成疏水尾部，亲水头部为磷酸化胆碱。 结构特征：双亲性分子。
H
脂肪酸链
H
磷酸
胆碱
两类磷脂的特性：
具有亲水头部和疏水的尾部， 在水中会自发排列。
一、细胞膜的化学组成
膜脂
磷脂
胆固醇
甘油磷脂
鞘磷脂
糖脂
胆固醇(cholesterol)
三、细胞膜的特性
1. 膜的不对称性（asymmetry） 2. 膜的流动性（fluidity）
三、细胞膜的特性 1. 不对称性 （asymmetry）
细胞膜的外叶
细胞膜的内叶
三、细胞膜的特性
1. 不对称性 （asymmetry）
脂质双分子层中，各层所含的磷脂种类有明显不 同。同一种脂分子在脂双层中也呈不均匀分布。
二、细胞膜的分子结构模型
1.片层结构模型:
1935年Danielli &Davson： “蛋白质-脂类-蛋白质” 的三明治模型。1959年提出了修正模型:贯穿脂双层 的蛋白质通道，供亲水物质通过。
二、细胞膜的分子结构模型 2.单位膜模型:
电镜下显示暗-明-暗三层结构，称为“单位膜”。
二、细胞膜的分子结构模型
水溶性，通过静电、离子键、氢键 等与膜作用分布在细胞膜的表面。
脂锚定蛋白（lipid anchored protein）
通过与之共价相连的脂分子（脂肪酸或糖脂） 插入膜的脂双分子层中，从而锚定在膜上。
膜蛋白结合方式：
膜蛋白的主要功能：
物质转运
细胞连接 信号转导
酶
一、细胞膜的化学组成
膜脂 Membrane lipid 膜蛋白 Membrane proteins 膜糖 Membrane carbohydrates
由脂类和寡糖组成，是含一个或几个 糖基的类脂。结构与鞘磷脂相似，属于 鞘胺醇的衍生物。
例如：糖脑苷脂、 神经节苷脂。
鞘磷脂 葡萄糖脑苷脂
半乳糖脑苷脂，
GM1神经节苷脂
糖脂作用：存在于膜的非胞质面单层，糖
基暴露于细胞表面，可作为受体参与细胞 识别及信号转导的过程。
膜脂种类及其特点：
具有亲水头部 和疏水的尾部
几个膜的基本概念
生物膜（biomembrane）
细胞质膜和细胞内的膜结构在化学组成、结构和功 能等方面具有相似性，总称为生物膜。
生物膜有共同结构特征，在透射电镜下表现为“二 暗夹一明”的三层结构，又称单位膜（unit membrane）
一、细胞膜的化学组成
膜脂 Membrane lipid 膜蛋白 Membrane proteins 糖类 水、无机盐、金属离子
一、细胞膜的化学组成
膜脂 Membrane lipid 膜蛋白 Membrane proteins 膜糖 Membrane carbohydrates
二、细胞膜的分子结构模型
1、片层结构模型Lamella structure model 2、单位膜模型Unit membrane model 3、液态镶嵌模型Fluid mosaic model
2.单位膜模型:
所有的生物膜都有相似的结构。
二、细胞膜的分子结构模型
3.液态镶嵌膜模型:
S. J. Singer & G. Nicolson 1972年根据免 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”。
二、细胞膜的分子结构模型
3.液态镶嵌膜模型:
流动的脂质双分子层构成膜的骨架； 膜蛋白镶嵌或附在脂质双分子层中； 糖分子分布于膜外表面。
真核细胞的表面均含有糖类，以各种形式连接 于膜蛋白和膜脂分子上。这些糖类均位于细胞的非 胞质面一侧，从而在细胞表面形成细胞外被。
ຫໍສະໝຸດ Baidu
构成寡糖链 主要的7种单糖
葡萄糖
半乳糖
甘露糖
岩藻糖
膜糖存在的形式：
共价结合于膜脂分子上形成糖脂。 共价结合于膜蛋白分子上形成糖蛋白。
保护细胞表面, 参与细胞识别和黏着、信息传递。
极
性 头 部
构平 面 甾
环
结
部非
极
性
尾
胆固醇(cholesterol)
分布于磷脂分子之间，其极性头部紧靠 磷脂极性头部。
胆固醇(cholesterol)
分布于磷脂分子之间，其极性头部紧靠 磷脂极性头部。
作用：
提高脂双层的力学稳定性，调节 脂双层流动性，降低水溶性物质的通 透性。
糖脂（glycolipid）
二、细胞膜的分子结构模型
3.液态镶嵌膜模型:
晶格镶嵌模型：脂蛋白和其周围的脂类分子构 成膜的晶态部分（晶格），具有流动性的脂类 呈小片的点状分布。
板块镶嵌模型：生物膜是由同时存在的不同流 动性的板块镶嵌而成的动态结构。即处于有序 结构的“板块”无序结构的“板块” 连续的动 态平衡之中。
对膜流动性分子基础进行了补充
甘油磷脂
胆固醇
鞘磷脂
糖脂
一、细胞膜的化学组成
膜脂 Membrane lipid 膜蛋白 Membrane proteins
➢是膜功能的主要体现者； ➢分为: 内在蛋白
外周蛋白 脂锚定蛋白
内在蛋白（intrinsic protein）
嵌入脂双层的内部，与膜结合非常紧密。
外周蛋白（extrinsic protein）
一、细胞膜的化学组成 膜脂
磷脂
胆固醇
甘油磷脂 鞘磷脂
糖脂
团极
（性
磷 脂
亲头 水部 ）基
二
酰
基 甘
（非 疏极
油 水性
）尾
部
基
团
X
O O P O-
OH CH2 CH CH2 OH OH
C OC O
X： 胆碱、丝氨酸、乙醇胺或肌醇等分子通
过磷酸基团连接到脂分子上。
磷脂酰胆碱（PC，旧称卵磷脂） 磷脂酰丝氨酸（PS）
磷脂酰胆碱
三、细胞膜的特性
1. 不对称性 （asymmetry）
总磷脂 鞘磷脂 磷脂酰胆碱 磷脂酰乙醇胺 磷脂酰丝氨酸
人红细胞膜
三、细胞膜的特性
1. 不对称性 （asymmetry）
膜蛋白在脂双层各层中分布不均匀, 具有特定的方向性和分布的区域性。
三、细胞膜的特性