细胞生物学 第4章 细胞质膜

第四章 细胞质膜

PLASMA MEMBRANE

教学目的要求1.了解生物膜的结构模型2.掌握生物膜的化学组成

3.掌握生物膜的基本特征与功能

本章内容提要第一节 细胞质膜的结构模型 第二节 生物膜的基本特征与功能 第三节 膜骨架

第一节 细胞质膜的结构模型一、细胞膜与生物膜

二、细胞膜的结构模型三、生物膜的化学组成

一、细胞膜与生物膜1. 细胞质膜(plasma membrane)或细胞膜(cell membrane):围绕在细胞最外层的由脂质和蛋白 质组成的生物膜。 2. 生物膜(biomembrane):细胞的所有膜结构的统 称，包括细胞膜和细胞内膜。

二、细胞膜的结构模型(一)脂膜结构的研究历史

(二)生物膜的结构

(一)脂膜结构的研究历史1.

E. Overton 1895 发现凡是溶于脂肪 的物质很容易透过植物的细胞膜， 而不溶于脂肪的物质不易透过细 胞膜，因此推测细胞膜由连续的

脂类物质组成。2.

E. Gorter & F. Grendel 1925 用有机 溶剂提取了人的红细胞质膜的脂 类成分，将其铺展在水面，测出 膜脂展开的面积二倍于细胞表面

积，因而推测细胞膜由双层脂分子组成。

3. J. Danielli & H. Davson 1935 发现质膜的表面张力比油- 水界面的张力低得多，推测膜中含有蛋白质。提出了 “蛋白质——脂质——蛋白质”的三明治模型。

4. J. D. Robertson 1959 用超薄切片技术获得了清晰的细胞膜照片，

显示暗-明-暗三层结构，它由厚约3.5nm的双层脂分子和内外表面各厚约2nm的蛋白质构成，总厚约7.5nm。并提出了“单位膜 模型”。

5、S. J. Singer & G. Nicolson 1972

根据免疫荧光技术、冰

冻蚀刻技术的研究结果，提出了“流动镶嵌模型”。 生物膜是由磷脂双分子层 和蛋白质构成,膜蛋白和膜 脂均可侧向运动，膜蛋白 是镶嵌于脂双分子层中， 是不对称分布的。

脂筏模型(lipid rafts model):在生 物膜上胆固醇富集而形成有序的脂相，如 同“脂筏”一样载着各种蛋白。

1959

1972

Overton(1890s): Lipid nature of PM;

三、生物膜结构特征

1、细胞膜由流动的双脂层和嵌在其中的蛋白质组成。 膜的流动性是生物膜的基本特征之一, 是细胞进行 生命活动的必要条件。 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、蛋白质或嵌在双脂层表面，或嵌在其内部，或横 跨整个双脂层，表现出分布的不对称性。膜蛋白 是赋予生物膜功能的主要决定者； 4、磷脂双分子层是组成生物膜的基本结构成分,尚未 发现膜结构中起组织作用的蛋白；

三、生物膜的化学组成(一) 膜脂：基本骨架(二)膜蛋白：功能的体现者

(一) 膜1. 磷脂(phospholipids)

脂

是构成膜脂的基本成分，约占整个膜脂的50%以上。

磷脂分子的主要特征是：

具有一个极性头部和两个非极性的尾(脂肪酸链), 线粒体内膜上的心磷脂具有4个非极性尾部。 脂肪酸碳链为偶数，多数碳链由16,18或20个碳原子组

成。

常含有不饱和脂肪酸(如油酸)。

(一) 膜2. 糖脂

脂

是含糖而不含磷酸的脂类，含量约占脂总量的5%以下， 在神经细胞膜上糖脂含量较高，约占5-10%。半乳糖脑苷脂:最简单的糖脂，在髓鞘的多层膜中含量丰 富； 神经节苷脂: 变化最多、最复杂的糖脂，是神经元质膜中 具有特征性的成分。是众多成分的受体，例如：破伤风毒 素、霍乱毒素、干扰素、促甲状腺素。家族性白痴病：由于缺乏氨基己糖酯酶，不能将胞质中的神经节苷脂GM2 , 转化为质膜上的GM3 ,结果使GM2大量积累，导致中枢神经退化。

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