細胞的結構

細胞質膜及物質的跨膜運輸第1頁/共27頁（cellmembrane)①使細胞具有相對獨立和穩定的內環境；②是細胞內外物質、信息、能量交換的“門戶”。細胞膜概念：

是包圍在細胞質外周的一層界膜，又稱質膜（plasmamembrane).功能：第2頁/共27頁除細胞膜外，真核細胞內許多膜性細胞器的膜，如內質網膜、高爾基復合體膜、溶酶體膜、核膜等，稱為細胞內膜。它們共同構成真核細胞的內膜系統。細胞內膜（endomembrane）★概念：第3頁/共27頁任何生物膜在電鏡下都呈現“暗—明—暗”三層結構，故將這三層結構稱為單位膜。生物膜細胞膜細胞內膜線粒體膜生物膜(biomembrane）細胞膜細胞質●細胞的外周膜和內膜系統稱為“生物膜”；第4頁/共27頁（一）、生物膜的化學組成生物膜脂類、蛋白質、糖類

水、無機鹽、金屬離子——主要成分—少量成分第5頁/共27頁蛋白質/脂類

:在不同種類生物膜中有所不同。

各種生物膜中蛋白質與脂類的含量比膜的種類蛋白質/脂類神經髓鞘(軸突部分的細胞膜）血小板Hela細胞紅細胞膜線粒體內膜0.230.71.51.5-43.2一般地說：功能多而復雜的膜，蛋白質/脂類大；功能少而簡單的膜，蛋白質/脂類小。第6頁/共27頁1.膜脂生物膜上的脂類統稱膜脂。膜脂磷脂糖脂膽固醇均為“雙親性分子”(★★)既有親水性一端，又有疏水性一端的分子。第7頁/共27頁脂質是構成生物膜最基本的結構物質脂質包括磷脂、膽固醇和糖脂等，其中以磷脂為主要成分。

磷脂

Glycerophospholipids第8頁/共27頁

膽固醇Sterols膽固醇以中性脂的形式分布在雙層脂膜內，對生物膜中脂類的物理狀態有一定的調節作用，有利于保持膜的流動性和降低相變溫度。第9頁/共27頁

糖脂Glycosphingolipids糖脂也是構成雙層脂膜的結構物質。糖脂主要分布在細胞膜外側的單分子層中。動物細胞膜所含的糖脂主要是腦苷脂。結構為：半乳糖第10頁/共27頁2.膜蛋白內在膜蛋白（70%～80%）外在膜蛋白（20%～30%）第11頁/共27頁膜蛋白分布不對稱脂質雙層鑲嵌蛋白跨膜蛋白膜表面蛋白第12頁/共27頁內在膜蛋白※膜功能的承擔者；約占膜蛋白的70-80%※雙親性分子，可以不同程度地嵌入脂雙分子層,主要以-螺旋和-折疊形式存在，其中又以-螺旋更普遍。（1）貫穿脂雙層，兩端露出膜內外——跨膜蛋白

①單次穿膜②多次穿膜

內在膜蛋白具有雙親性，其親水區域暴露在膜的一側或兩側表面與水相吸，它們的疏水區域嵌入膜內，與脂類分子疏水尾部通過疏水鍵結合，不易分離提純，須用去垢劑。（2）一端嵌入膜層內，另一端露出膜外——半嵌入蛋白第13頁/共27頁內在蛋白第14頁/共27頁外在膜蛋白

非雙親性分子；約占膜蛋白的20－30%，附在膜的內外表面（主要在細胞膜的內表面），與膜脂極性頭部或內在膜蛋白的極性區域主要通過靜電引力或范德華力與膜結合(非共價地結合)，易分離。第15頁/共27頁單糖或多聚糖+膜脂

共價鍵糖脂單糖或多聚糖+膜蛋白糖蛋白共價鍵細胞內3.膜糖類脂雙層膜蛋白細胞外衣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。糖類在膜上的分布是不對稱的.細胞外衣（糖萼）第16頁/共27頁第17頁/共27頁(二)、生物膜的特性——流動性和不對稱性第18頁/共27頁1.生物膜的流動性膜脂的流動性★★膜脂的特性——液晶態固態液晶態液態相變相變溫度第19頁/共27頁2.生物膜的不對稱性膜脂分布的不對稱性

第三：糖脂全部分布在膜的非胞質面。第一：磷脂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

主要分布在細胞膜的外層。第20頁/共27頁膜蛋白分布的不對稱性第一：

膜蛋白在脂雙分子層中的分布位置是不對稱的。（包括內在及外在膜蛋白）第三：

糖蛋白的分布是不對稱的。（均分布于細胞膜的外層，即膜的非胞質面）第二：

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面功能的不對稱性。（細胞膜內層多于外層）第21頁/共27頁(三)、生物膜的分子結構模型

生物膜結構描述的歷史回顧:1925年,Gorter和Grendell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,測量其所占面積相當于所用紅細胞膜總面積的兩倍,因而首次提出細胞膜是由連續的脂雙分子層組成的。迄今為止，關于膜的幾十種結構模型都是建立在“脂雙分子層”這一基礎之上的。1899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，認為細胞膜是由脂質組成的。第22頁/共27頁1.片層結構模型1935年,Danielli和Davson,發現細胞膜的表面張力顯著低于油-水界面的表面張力,因此認為,細胞膜中除含有脂類外，還含有蛋白質,故提出了片層結構模型.蛋白質

脂雙分子層[夾層學說]（球狀）（球狀）（雙分子層）“蛋白質---脂類---蛋白質”三夾板結構第23頁/共27頁2.單位膜模型蛋白質：單層肽鏈——折疊結構脂雙層細胞膜細胞質

1959年,Robertson利用電子顯微鏡觀察，發現所有生物膜都呈“暗-明-暗”三層結構，故而把“兩暗一明”的結構模型稱為單位膜模型。暗明暗

此模型認為覆蓋在脂雙分子層內外表面的是呈?-折疊的薄片狀蛋白質，而非球狀蛋白質。2.0nm

3.5nm2.0nm第24頁/共27頁★★3.液態鑲嵌模型1.流動的脂雙分子層構成生物膜的連續主體。2.球形的膜蛋白以各種形式鑲嵌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，Singer和Nicolson總結提出，其主要論點是：評價：

液態鑲嵌模型可以解釋膜中發生的很多現象，為人們普遍接受，但也有不足之處：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.強調了膜的流動性和不對稱性。[流動鑲嵌模型]第25頁/共27頁蛋白質糖鏈脂雙分子層第26頁/共27頁(四）、脂質雙層膜的特點（1）生物膜膜組分的不對稱性分布：保證膜電荷數量的差異和膜的流動性