1、細胞的結構細胞的結構 細胞質膜及物質的跨膜運輸細胞質膜及物質的跨膜運輸第1頁/共28頁使細胞具有相對獨立和穩定的內環境；使細胞具有相對獨立和穩定的內環境；是細胞內外物質、信息、能量交換的是細胞內外物質、信息、能量交換的“門戶門戶”。 是包圍在細胞質外周的一層界膜，又是包圍在細胞質外周的一層界膜，又稱稱質質 膜膜第2頁/共28頁內膜系統內膜系統（endomembrane）第3頁/共28頁 細胞的細胞的外周膜外周膜和和內膜系統內膜系統稱為稱為“生物膜生物膜”；第4頁/共28頁第5頁/共28頁一般地說：功能多而復雜的膜，蛋白質一般地說：功能多而復雜的膜，蛋白質/ /脂類脂類 大；大； 功能少而簡單的

2、膜，蛋白質功能少而簡單的膜，蛋白質/ /脂類脂類 小。小。第6頁/共28頁膜 脂第7頁/共28頁n脂質是構成生物膜最基本的結構脂質是構成生物膜最基本的結構物質物質n脂質包括磷脂、膽固醇和糖脂等，脂質包括磷脂、膽固醇和糖脂等，其中以磷脂為主要成分。其中以磷脂為主要成分。 磷脂磷脂Glycerophospholipids第8頁/共28頁 膽固醇膽固醇Sterols膽固醇以中性脂的形式分布在膽固醇以中性脂的形式分布在雙層脂膜內，對生物膜中脂類的雙層脂膜內，對生物膜中脂類的物理狀態有一定的調節作用，物理狀態有一定的調節作用，有有利于保持膜的流動性和降低相變利于保持膜的流動性和降低相變溫度溫度。第9頁/

3、共28頁 糖脂糖脂Glycosphingolipidsn糖脂也是構成雙層脂膜的結構物質。糖脂也是構成雙層脂膜的結構物質。n糖脂主要分布在糖脂主要分布在細胞膜外側的單分子層細胞膜外側的單分子層中。中。n動物細胞膜所含的糖脂主要是腦苷脂。動物細胞膜所含的糖脂主要是腦苷脂。n 結構為：結構為：OOHCH2OHOOHOHCH2CHNHCHCH=CHOH(CH2)12CH3神經鞘氨醇半乳糖第10頁/共28頁第11頁/共28頁膜蛋白分布不對稱膜蛋白分布不對稱脂質雙層脂質雙層鑲嵌蛋白鑲嵌蛋白跨膜跨膜蛋白蛋白膜表面膜表面蛋白蛋白第12頁/共28頁約占膜蛋白的約占膜蛋白的70-80%70-80%主要以主要以 -

4、 -螺旋和螺旋和 - -折疊形式存折疊形式存在，其中又以在，其中又以 - -螺旋更普遍。螺旋更普遍。第13頁/共28頁內在蛋白內在蛋白第14頁/共28頁約占膜蛋白的約占膜蛋白的202030%30%，主要通過靜電引力或范德華主要通過靜電引力或范德華力與膜結合力與膜結合( (第15頁/共28頁單糖或多聚糖單糖或多聚糖 + + 膜膜 脂脂單糖或多聚糖單糖或多聚糖 + + 膜蛋白膜蛋白細胞內脂雙層膜蛋白細胞外表的糖鏈與該細胞分泌出來的糖蛋白等粘附在細胞外表的糖鏈與該細胞分泌出來的糖蛋白等粘附在一起，形成一層外被，稱細胞外衣或糖萼一起，形成一層外被，稱細胞外衣或糖萼糖類在膜上糖類在膜上的分布是不對稱的的

5、分布是不對稱的. .細胞外衣（糖萼）第16頁/共28頁第17頁/共28頁第18頁/共28頁膜脂的流動性膜脂的特性液晶態固態液晶態液晶態液態第19頁/共28頁膜脂分布的不對稱性 全部分布在膜的全部分布在膜的非胞質面非胞質面。 磷脂酰絲氨酸帶有負電荷，細胞膜內層負電荷多于外層。磷脂酰絲氨酸帶有負電荷，細胞膜內層負電荷多于外層。第二：膽固醇第二：膽固醇 主要分布在細胞膜的外層。主要分布在細胞膜的外層。第20頁/共28頁膜蛋白分布的不對稱性第一第一： 膜蛋白在脂雙分子層中的分布位置是不對稱的。（包括內在及外膜蛋白在脂雙分子層中的分布位置是不對稱的。（包括內在及外在膜蛋白）在膜蛋白）第三：第三： 糖蛋白

6、的分布是不對稱的。糖蛋白的分布是不對稱的。第二第二： 膜蛋白顆粒在膜內外兩層中的分布是不對稱的。膜蛋白顆粒在膜內外兩層中的分布是不對稱的。 膜脂和膜蛋白分布的不對稱性決定了膜內外表膜脂和膜蛋白分布的不對稱性決定了膜內外表面功能的不對稱性。面功能的不對稱性。第21頁/共28頁u1925年年,Gorter 和和Grendell 用丙酮抽提紅細胞膜中的脂類并在水和空氣界用丙酮抽提紅細胞膜中的脂類并在水和空氣界面上鋪展成單分子層面上鋪展成單分子層,測量其所占面積相當于所用紅細胞膜總面積的兩倍測量其所占面積相當于所用紅細胞膜總面積的兩倍,因因而首次提出而首次提出細胞膜是由連續的脂雙分子層組成的細胞膜是由

7、連續的脂雙分子層組成的。u1899年，年，Overton 曾用各種化學物質對卵細胞進行選擇性滲透試驗，發現曾用各種化學物質對卵細胞進行選擇性滲透試驗，發現疏水性物質比親水性物質更容易通過細胞膜進入細胞，認為疏水性物質比親水性物質更容易通過細胞膜進入細胞，認為細胞膜是細胞膜是由脂質組成的由脂質組成的。第22頁/共28頁 1935 1935年年,Danielli,Danielli和和Davson,Davson,發現細胞膜的發現細胞膜的表面張力顯著低于油表面張力顯著低于油- -水界面的表面張力水界面的表面張力, ,因因此認為此認為, ,細胞膜中除含有脂類外，還含有蛋白細胞膜中除含有脂類外，還含有蛋白

8、質質, ,故提出了片層結構模型故提出了片層結構模型. .蛋白質 脂雙分子層（球狀）（球狀）（球狀）（球狀）（雙分子層）（雙分子層）“蛋白質蛋白質-脂類脂類-蛋白質蛋白質”三夾板結構第23頁/共28頁蛋白質：單層肽鏈 折疊結構脂雙層細胞膜細胞質 1959年年, Robertson 利用電子顯微鏡觀察，發現所有生物膜都呈利用電子顯微鏡觀察，發現所有生物膜都呈“暗暗-明明-暗暗”三層結構，故而把三層結構，故而把“兩暗一明兩暗一明”的結構模型稱為的結構模型稱為單位膜單位膜模型。模型。暗明暗 此模型認為覆蓋在脂雙分子層內外表面的是呈此模型認為覆蓋在脂雙分子層內外表面的是呈-折疊的薄片狀蛋白質折疊的薄片狀

9、蛋白質，而非球狀蛋白質。，而非球狀蛋白質。 第24頁/共28頁1. 1. 流動的脂雙分子層流動的脂雙分子層 構成生物膜的連續主體。構成生物膜的連續主體。2.2.球形的膜蛋白以球形的膜蛋白以各種形式鑲嵌各種形式鑲嵌在脂雙分子層中或附著在膜表面。在脂雙分子層中或附著在膜表面。 脂雙分子層極性頭部疏水尾部內在膜蛋白外在膜蛋白1972年，年，Singer和和Nicolson總結提出，其主要論點是：總結提出，其主要論點是：液態鑲嵌模型可以液態鑲嵌模型可以解釋膜中發生的很多現象，為解釋膜中發生的很多現象，為人們普遍接受，但也有人們普遍接受，但也有如忽視了膜的各部分流動性的不均勻性，忽視了蛋白質分子對脂分子流動性的限制作用。3.3.強調了膜的強調了膜的流動性流動性 和和不對稱性不對稱性。第25頁/共28頁蛋白質糖鏈脂雙分子層第26頁/共28頁( (四）、脂質雙層膜的特點四）、脂質雙層膜的特點（1 1）生物膜膜組分的不對稱性分布：）生物膜膜組分的不對稱性分布：保證膜電荷數量的差異保證膜電荷數量的差異和膜的流動性，與膜蛋白的定向分布及其功能發揮有密切的關系和膜的流動性，與膜蛋白的定向分布及其功能發揮有密切的關系（2 2）生物膜膜脂的運動性）生物膜膜脂的運動性 表現正常的生物學功能有十分重要的意義。表現正常的生物學功能有十分重要的意義。 膜脂的運動性：旋轉