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第三章 细胞质膜与细胞连接 本章要点 生物膜的结构模型 生物膜的组成 生物膜的特点与功能 膜骨架（血红细胞） 细胞连接 基本概念： 细胞膜(cell membrane)：又称细胞质膜，是指围绕在细胞最外层的、一薄层由脂质和蛋白质组成的膜。质膜使细胞具有相对稳定的内环境，并参与细胞之间的物质交换、信息和能量传递等过程。 生物膜（biomembrane）：真核细胞的生物膜包括细胞膜和细胞内的膜系统（细胞器膜和双层核被膜）。真核生物的生物膜结构相似，功能各异。 一、生物膜的结构模型 E.Overton 1895年，通过实验证实：脂溶性的物质能通过细胞膜，而水溶性的物质不能。－－推测细胞膜由连续的脂类物质组成。 Simon,1988年提出，在以甘油磷脂为主体的生物膜上，胆固醇、鞘磷脂等能形成漂浮在脂双层中的“脂筏”，载着能执行特定生物学功能的膜蛋白。推测一个100nm的脂筏可载有600个蛋白质分子。 生物膜结构要点： 1.脂分子双层结构是组成膜 的基本结构成分，疏水的 非极性尾部相对，极性的头部对着水相。 2.蛋白质以不同的方式镶嵌在脂双层中，或结合 在其表面。 3.膜蛋白和膜质的运动在一定程度上受到限制。 二、生物膜的组成 对红细胞膜的分析结果表明： 脂 类： 50％ 蛋白质： 40％ 糖 类： 2-10％ 少量的水、无机盐：0-8％ （一）膜脂 生物膜的基本组分，约占膜的50%; 主要有3类：磷脂、糖脂、胆固醇 1. 磷脂 膜脂的基本成分（膜脂总量的50％以上）。 动植物细胞膜上都有磷脂。 主要类型：甘油磷脂和鞘磷脂，甘油磷脂又包括卵磷脂、磷脂酰肌醇、磷脂酰乙醇胺等。 磷脂分子结构特点： a. 一般有一个极性头（磷酸和碱基）和两 个或四个非极性的尾部（脂肪酸链）； b. 脂肪酸碳链为偶数； c. 含有饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸。 2.糖脂 普遍存在于原核和真核细胞的质膜上（含 量5%以下）； 神经细胞：糖脂含量相对较高。 最简单的糖脂：半乳糖脑苷脂类。 3. 固醇 含量较少，不超过膜脂含量的1/3； 动物细胞膜中含固醇主要为胆固醇； 植物与细菌的膜脂中主要成分为豆固醇与麦固醇。 胆固醇的分子结构 胆固醇在脂双层中的位置 4.脂质体（liposome） 脂质体是根据磷脂分子在水相中形成稳定的脂双层膜的趋势而制备的一种人工膜。 类型：球形结构与平面结构的脂质体两种。 作用：脂质体可用于细胞膜的研究、基因转移、疾病的诊断及治疗。 (二) 膜蛋白 约占膜总含量的40％-50％； 种类繁多，约有50余种； 膜功能的主要体现者。核基因组编码的蛋白质中30%左右的为膜蛋白。 类型：包括3类 1. 外周膜蛋白： 完全位于脂分子双层结构之外； 多为水溶性蛋白，通过非共价键（离子键或较弱的键）与脂分子的极性头部，或整合蛋白亲水区的一侧相连； 易从膜上分离：通过改变溶液的离子强度或提高温度就可以从膜上分离下来。 2. 脂锚定蛋白： 位于脂双层的外侧，通过共价键的方式与脂分子（脂肪酸或糖脂）结合，锚定在细胞质膜上。 3. 整合膜蛋白 占整个膜蛋白的70-80%； 整合膜蛋白含疏水(含量高)性和亲水性氨基酸。 跨膜蛋白可跨膜多次，一般含α螺旋或β折叠，形成分子或离子的跨膜通道。 与膜结合比较紧密，不易于分离：用去垢剂处理使膜崩解后才能从膜上分离出来。 ①内在膜蛋白与膜结合的主要方式： 跨膜结构域与脂双层的疏水核心的相互作用 跨膜结构域两端与磷脂极性头部的相互作用 半胱氨酸残基与脂肪酸的共价结合 少数蛋白质与糖脂的共价结合 ②分离内在膜蛋白的两种去垢剂： 去垢剂是一端具有亲水性，一端具有疏水性的两性小分子,是分离与研究整合膜蛋白的常用试剂。 去垢剂分两种类型： 离子型去垢剂（十二烷基磺酸钠 ，SDS） 非离子型去垢剂（Triton X-100） 十二烷基磺酸钠（SDS），它不仅可使细胞膜崩解,并与膜蛋白疏水部分结合使其分离,而且还可以破坏蛋白内部的非共价键,使蛋白质发生变性。 非离子去垢剂（Triton X-100）对蛋白质作用比较温和,它可以使膜脂溶解，又不会使蛋白质变性。它不仅用于膜蛋白的分离与纯化,也用于除去细胞的膜系统,以便对细胞骨架蛋白和其它蛋白进行研究。 4.膜蛋白的功能 运输蛋白：运转特殊的分子或离子进入细胞； 连接蛋白：起连接作用； 受体蛋白：起信号接受与转导作用； 酶：催化与酶相关的代谢反应。 三、生物膜的特点