细胞膜的分子结构和特性

一套完整的代谢系统（独立生存)一套遗传信息(繁殖)质膜（包围）构成细胞的三大要素biologicalmembrane=plasmamembrane+intracellularmembrane生物膜=质膜+细胞内膜生物膜（cellmembrane)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.细胞膜的特性膜的化学组成成分含量脂类30%-60%蛋白质20%-70%糖类2%-10%其他水、无机盐、金属离子等膜的化学组成（％）膜的类别蛋白质脂类糖类蛋白质/脂类髓鞘质膜187930.23血小板33-4250-517.50.66-0.8大鼠肝细胞4642（5-10）1.09盐杆菌紫膜752503.0内质网膜67332.02.0线粒体内膜7624（1-2）3.2菠菜叶绿体片层703002.3一、膜脂1、磷脂•磷酸甘油酯•鞘磷脂2、胆固醇3、糖脂：脑苷脂、神经节苷脂磷脂酰胆碱（卵磷脂）磷脂酰乙醇胺（脑磷脂）磷脂酰丝氨酸I.细胞膜的化学组成脂类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。1.磷脂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2.胆固醇存在于真核细胞膜上，一般不超过膜脂的1/3。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、神经节苷脂半乳糖脑苷脂3.糖脂葡萄糖脑苷脂GM1神经节苷脂膜脂的共同特征：兼性分子（双亲媒性分子）非极性尾部疏水极性头部亲水膜脂分子的物理特性脂质体分子团磷脂双层I.细胞膜的化学组成•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（integralprotein）–膜外周蛋白（peripheralprotein）–脂锚定蛋白（lipid-anchoredprotein）二.膜蛋白(membraneprotein)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。1.膜整合蛋白•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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2.膜周边蛋白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：3.脂锚定蛋白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。①,②膜内在蛋白；③,④脂锚定蛋白;⑤,⑥膜周边蛋白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(cellcoat)或糖萼(glycocalyx)与细胞识别、细胞免疫应答有关I.细胞膜的化学组成三.膜糖类1902，Overton，细胞膜由脂类构成1925，Gorter等，膜由双层脂类构成1935，Denielli等，片层结构模型1972，S.J.Singer等，液态镶嵌模型1975，Wallach，晶格镶嵌模型1977，Jain等，板块镶嵌模型1959，Roberson，单位膜模型1988，Simon，脂筏模型II.细胞膜的分子结构模型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。液态镶嵌模型•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。•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。脂筏模型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（一）膜的不对称性功能的方向性III.细胞膜的特性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,胆固醇膜脂分布的不对称性膜蛋白的不对称性糖脂和糖蛋白的低聚糖侧链只分布于细胞膜的外表面（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III.细胞膜的特性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。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。脂肪酸链的长度和不饱和程度的影响胆固醇的影响晶态液晶态液态温度对膜流动性的影响2.膜蛋白的运动性主要有侧向扩散和旋转扩散两种运动方式实验证据：荧光标记技术和细胞融合技术等III.细胞膜的特性膜蛋白的运动性受细胞内部结构的控制Thanksforyourlistening!