重庆医科大学细胞膜组成、结构及功能

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1、基本基本概念概念 细胞膜细胞膜 (或质膜或质膜:plasma membrane) 单位膜单位膜(unit membrane) 生物膜生物膜(biological membrane)细胞膜细胞膜电镜下人红细胞膜（示单位膜）电镜下人红细胞膜（示单位膜）Contents 细胞膜的化学组成细胞膜的化学组成 细胞膜的分子结构细胞膜的分子结构 膜的理化特征膜的理化特征学习要点学习要点 掌握：细胞膜的化学组成，液态镶嵌模型和脂掌握：细胞膜的化学组成，液态镶嵌模型和脂 筏模型的结构特点及与膜的关系。筏模型的结构特点及与膜的关系。 熟悉：细胞膜的特性熟悉：细胞膜的特性 了解：细胞膜化学组分异常与肿瘤发生的关了解

2、：细胞膜化学组分异常与肿瘤发生的关 系，脂质体在抗肿瘤药物研究中的应用。系，脂质体在抗肿瘤药物研究中的应用。第一节第一节 细胞膜的化学组成细胞膜的化学组成 膜的化学组成膜的化学组成2%-10%糖糖 类类20%-70%蛋白质蛋白质水、无机盐、金属离子等水、无机盐、金属离子等其其 他他30%-60%脂脂 质质含量含量成分成分几种生物膜化学组成的比较几种生物膜化学组成的比较 一、膜脂一、膜脂1、磷脂、磷脂 磷酸甘油酯磷酸甘油酯 鞘磷脂鞘磷脂 2、胆固醇、胆固醇3、糖脂、糖脂：脑苷脂：脑苷脂 、神经节苷脂神经节苷脂磷脂酰胆碱（卵磷脂）磷脂酰胆碱（卵磷脂）磷脂酰乙醇胺（脑磷脂）磷脂酰乙醇胺（脑磷脂）磷脂

3、酰丝氨酸磷脂酰丝氨酸鞘鞘氨氨醇醇磷脂酰乙醇胺磷脂酰乙醇胺 磷脂酰丝氨酸磷脂酰丝氨酸 磷脂酰胆碱磷脂酰胆碱 鞘磷脂鞘磷脂 （电中性）（电中性） （带负电）（带负电） （电中性）（电中性） （电中性）（电中性） 1、磷脂（含有磷酸基团的脂）、磷脂（含有磷酸基团的脂）1）主要类型）主要类型2）磷脂分子的主要特征）磷脂分子的主要特征均为双亲媒性分子；均为双亲媒性分子；一般都有一般都有两条两条脂肪酸链构成的尾巴（线粒体内膜上的心脂肪酸链构成的尾巴（线粒体内膜上的心磷脂除外，有磷脂除外，有4条）；条）；脂肪酸链的碳原子数一般为脂肪酸链的碳原子数一般为1224个，都是个，都是偶数偶数，其中，其中以以16碳、

4、碳、18碳为多；碳为多；脂肪酸可为饱和也可为不饱和，不饱和脂肪酸多为顺式，脂肪酸可为饱和也可为不饱和，不饱和脂肪酸多为顺式，双键在烃链中产生双键在烃链中产生30的弯曲的弯曲。 2、胆固醇胆固醇（含量一般不超过膜脂的（含量一般不超过膜脂的1/3）与磷脂的碳氢链相互与磷脂的碳氢链相互作用，增加质膜的强作用，增加质膜的强度，降低膜的流动性度，降低膜的流动性 3、糖脂糖脂：如脑苷脂如脑苷脂 、神经节苷脂神经节苷脂半乳糖脑苷脂半乳糖脑苷脂 GM1神经节苷脂神经节苷脂 （ NANA为唾液酸，带负电）为唾液酸，带负电）鞘磷脂鞘磷脂膜脂的共同特征：兼性分子膜脂的共同特征：兼性分子 （双亲媒性分子）（双亲媒性分

5、子）非极性尾部非极性尾部疏水疏水极性头部极性头部亲水亲水 膜脂的亲水和疏水部分膜脂的亲水和疏水部分膜脂膜脂 疏水部分疏水部分 亲水部分亲水部分磷酸甘油酯磷酸甘油酯 脂肪酸链脂肪酸链 磷酰醇基磷酰醇基鞘磷脂鞘磷脂 脂肪酸链与神经鞘氨醇脂肪酸链与神经鞘氨醇 磷酰胆碱磷酰胆碱 的碳氢链的碳氢链糖脂糖脂 脂肪酸链与神经鞘氨醇脂肪酸链与神经鞘氨醇 糖残基糖残基 的碳氢链的碳氢链胆固醇胆固醇 除羟基外整个分子除羟基外整个分子 C 3 上的羟基上的羟基膜脂分子的物理特性膜脂分子的物理特性脂质体脂质体分子团分子团磷脂双层磷脂双层二、膜蛋白二、膜蛋白 细胞中细胞中30%的蛋白质参与了膜结构的组成。据估计人类基的

6、蛋白质参与了膜结构的组成。据估计人类基因中约因中约1/3的基因编码的蛋白质为膜整合蛋白。的基因编码的蛋白质为膜整合蛋白。（一）类型（一）类型 1、镶嵌蛋、镶嵌蛋白质（白质（70%80%） （mosaic protein ） 内内在蛋白质在蛋白质 跨膜蛋白类型跨膜蛋白类型 单次跨膜单次跨膜 多次跨膜多次跨膜 多亚基跨膜多亚基跨膜2、周围蛋白质（、周围蛋白质（20%30%）（peripheral protein） 外在蛋白质外在蛋白质3、脂锚定蛋白、脂锚定蛋白 （lipid-anchored protein）（二）分子（二）分子结构结构：膜蛋白主要是球状蛋白膜蛋白主要是球状蛋白质，单体或多聚体。一

7、般为质，单体或多聚体。一般为螺旋螺旋。线粒体有线粒体有片层折叠，可多次穿膜形成片层折叠，可多次穿膜形成筒结构筒结构。三、膜糖类三、膜糖类1、结构：、结构： 一般由一般由110个单糖或单糖衍生物（葡萄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、糖、葡萄糖胺、半乳糖、半乳糖胺、甘露糖、岩藻糖、岩藻糖、唾液酸唾液酸等）组成寡糖链（直链、分支等）组成寡糖链（直链、分支链），分布在细胞膜的外表面，构成糖萼或细链），分布在细胞膜的外表面，构成糖萼或细胞外被。胞外被。 2、存在方式：糖脂、糖蛋白、存在方式：糖脂、糖蛋白细胞外被示意图细胞外被示意图常见的糖脂或糖脂常见的糖脂或糖脂ABO血型

8、抗原血型抗原 （红细胞膜上的主要血型抗原）（红细胞膜上的主要血型抗原）第二节第二节 膜的分子结构模型膜的分子结构模型膜的分子结构模型膜的分子结构模型1902，Overton，细胞膜由脂类构成，细胞膜由脂类构成1925，Gorter等，等， 膜由双层脂类构成膜由双层脂类构成1935，Denielli等，等， 片层结构模型片层结构模型1972，S.J.Singer等，液态镶嵌模型等，液态镶嵌模型1975，Wallach， 晶格镶嵌模型晶格镶嵌模型 1977，Jain 等，等， 板块镶嵌模型板块镶嵌模型1959，Roberson， 单位膜模型单位膜模型 1997，Kai Simons和和Elina

9、Ikonen ， 脂筏模型脂筏模型一、片层结构模型一、片层结构模型 lamella structure model 二、单位膜模型二、单位膜模型 unit membrane model 三、液态镶嵌模型三、液态镶嵌模型 fluid mosaic model 液态镶嵌模型液态镶嵌模型 （ fluid mosaic model ）观点：观点：1、流动的脂双层构成、流动的脂双层构成膜的连续主体；膜的连续主体； 流动性流动性,有序性有序性2、球状蛋白质镶嵌在、球状蛋白质镶嵌在脂双层中；脂双层中； 分布不对称性分布不对称性缺陷：缺陷：忽视蛋白质对脂类流动性的控制；忽视蛋白质对脂类流动性的控制；忽视膜各部

10、分流动性的不均一性。忽视膜各部分流动性的不均一性。1、液态与晶态、有序、液态与晶态、有序 与无序之间变化；与无序之间变化；2、强调流动的局部性。、强调流动的局部性。晶格镶嵌模型晶格镶嵌模型1、有序结构板块被无、有序结构板块被无 序的流动板块分割；序的流动板块分割；2、板块流动性不同。、板块流动性不同。板块镶嵌模型板块镶嵌模型四、脂筏模型（四、脂筏模型（lipid rafts model）1、概念：、概念：脂筏脂筏(lipid raft)是膜脂双层内含有特殊脂质和蛋白是膜脂双层内含有特殊脂质和蛋白质的微区质的微区（microdomain） ；大小在；大小在70nm，是一种动，是一种动态结构。主要

11、由态结构。主要由鞘磷脂，胆固醇及蛋白质鞘磷脂，胆固醇及蛋白质组成。组成。2、作用：、作用： 主要是主要是运载蛋白质运载蛋白质，参与，参与信号转导信号转导。推测：推测： 一个直径在一个直径在100nm的脂筏可以承载的脂筏可以承载600个蛋白质分子；个蛋白质分子； 脂筏可以根据胞内外的刺激改变大小，它们可以彼此合脂筏可以根据胞内外的刺激改变大小，它们可以彼此合 并，导致信号放大。并，导致信号放大。液态有序相中的脂（红色）液态有序相中的脂（红色）液晶相中的脂（蓝色）液晶相中的脂（蓝色）胆固醇（桔红色）胆固醇（桔红色）含有两种蛋白质的脂筏模型含有两种蛋白质的脂筏模型脂筏与阮病毒病脂筏与阮病毒病基于脂筏