细胞生物学13-14细胞膜的结构和功能1-24

脂肪酸链的长度和不饱 和程度的影响
胆固醇的影响
膜蛋白的运动性受细胞 内细胞骨架的控制
晶态
液晶态 液态
温度对膜流动性的影响
2.旋转运动 5.翻转运动
3.摆动运动 6.旋转异构
（二）膜蛋白的运动性
运动方式：侧向扩散、旋转扩散、构象变化、
蛋白多聚体的聚合及解聚等 实验证据：荧光标记技术和细胞融合技术等
（三）影响膜流动性的因素
（1）脂肪酸链的长度和不饱和程度 （2）胆固醇与磷脂的比例 （3）卵磷脂与鞘磷脂的比例 （4）膜蛋白的影响 （5）其他因素（环境温度、pH等）
蛋白质/脂类
0.23
0.66-0.8 1.1 1.09 3.0 2.0 3.2 2.3
一、膜脂
1、磷脂 • 磷酸甘油酯 • 鞘磷脂 2、胆固醇
磷脂酰胆碱（卵磷脂） 磷脂酰乙醇胺（脑磷脂）
磷脂酰丝氨酸 磷脂酰肌醇 心磷脂
3、糖脂：脑苷脂、神经节苷脂
鞘 氨 醇
磷脂酰乙醇胺 磷脂酰丝氨酸 磷脂酰胆碱 鞘磷脂
胆固醇
类固醇环(甾环)是刚性平面， 可提高膜的刚性和微粘度；而 疏水的分支脂肪烃链固有的运 动性又增加膜局部微区的无序 性，使膜流动性增加。
糖脂：脑苷脂 、神经节苷脂
鞘磷脂
半乳糖脑苷脂 GM1神经节苷脂
◆膜脂的结构特点：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：自组装能力
细胞膜的结构和功能
（第四、五、六章）
生物膜 细胞膜(质膜)
细胞内膜
厚7-10 nm
单位膜(unit membrane)：“两暗一明”的
电镜图像。
示单位膜“两暗夹一明”的结构
功能概述：
区间化、物质 交换、信息传 递、细胞间的 相互作用、能 量转换、机械 强度、绝缘、 细胞运动等。
第四章 细胞膜的分子结构和特性
（血型糖蛋白）
(带4.1蛋白)
（血影蛋白）
（肌动蛋白纤维）
三、膜糖类
1、结构： 一般由1～10个单糖或单糖衍生物
（葡萄糖、葡萄糖胺、半乳糖、半乳糖 胺、甘露糖、岩藻糖、唾液酸等）组成 寡糖链（直链、分支链）。
2、存在方式：糖脂、糖蛋白。构成细胞外 被(衣)(cell coat)或糖萼(glycocalyx)。
▪ 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。
▪ 特点：一是许多蛋白质聚集在脂筏内，便于相互作用； 二是脂筏提供一个有利于蛋白质变构的环境，形成有效 的构象。
第三节 膜的特性
一、膜的不对称性
膜蛋白分布的不对称 膜脂分布的不对称 膜糖分布的不对称
膜功能的方向性
外层
蛋白质
内层
小鼠肝细胞膜冰冻蚀刻
冰冻蚀刻技术示意图 (p34)
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
★膜脂的不对称性还表现在脂筏在膜上的存在位置。
二、膜的流动性
（一）膜脂的流动性
1.侧向扩散 4.伸缩震荡
液态镶嵌模型（fluid mosaic model）
观点： 1、流动的脂双层构成膜 的连续主体；
流动性,有序性 2、球状蛋白质镶嵌或附 着在脂双层中及表面。
分布不对称性
缺陷： ➢忽视蛋白质对脂类流动性的控制； ➢忽视膜各部分流动性的不均一性。
脂筏模型（lipid rafts model）
▪ 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。这些区域较膜的其它部分厚， 更有秩序且较少流动，其周围是富含不饱和磷脂的流动 性较高的液态区。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。
分子团
磷脂双层
脂质体
二、膜蛋白（membrane protein）
其种类、含量决定膜的功能。按照与膜的结合关系 分成三类：
（一）膜整合蛋白（integral membrane protein）
内在蛋白、镶嵌蛋白、跨膜蛋白
（二）膜外周蛋白（peripheral protein）
周围蛋白、外在蛋白
（三）脂锚定蛋白（lipid-anchored proteins)
第一节 膜的化学组成
主要有脂类、蛋白质、糖、水、无机盐、 金属离子等。
膜的化学组成（％）
膜的类别
蛋白质
髓鞘
18
质膜
血小板
33-42
人工红细胞 49
大鼠肝细胞 46
盐杆菌紫膜 75
内质网膜
67
线粒体内膜 76
菠菜叶绿体片层 70
脂类
79
50-51 43 42 25 33 24 30
糖类
3
7.5 8 （wk.baidu.com-10） 0 2.0 （1-2） 0
不同膜蛋白类型
血影及其膜蛋白研究
人红血球质膜蛋白在SDS-聚丙烯酰胺电脉图谱上大约显 示15条蛋白带，分子量从15,000到250,000，其中三种蛋 白—血影蛋白（spectrin）、血型糖蛋白（glycophorin） 和带3蛋白（Band 3）大约占其重量的60%。
（带3蛋白，band 3 ） （锚蛋白）
示小肠上皮细胞外衣
第二节 膜的分子结构
膜的分子结构模型
➢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
脂锚定蛋白
位于膜两侧，通过共价键与膜磷脂或脂肪酸锚定结合。 有一类完全位于细胞质膜外表面，它们的C-端氨基酸通过 一段短的寡糖链桥共价连接于脂双层外叶片层的磷脂酰肌 醇 的 头 部 ， 即 成 为 糖 基 磷 脂 酰 肌 醇 锚 定 蛋 白 （ glycosyl phosphatidyl inositol (GPI)-anchored proteins）。如 碱性磷酸酶和正常细胞的PrP搔痒蛋白等。
膜整合蛋白
多为兼性分子，多以α-螺旋单次或多次穿膜，与膜结合 紧密，需用去垢剂使膜崩解才能分离下来。包括许多细胞 质膜受体、一些通道蛋白。
膜外周蛋白
位于膜两侧，以离子键、氢键与膜脂分子极性头部或膜 表面的蛋白质分子非共价结合，易从膜上分离。包括线粒 体内膜上细胞色素C、血红细胞骨架膜蛋白的主要成分红 细胞膜素即血影蛋白(Spectrin)等。