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第四章 细胞质膜 本章主要内容 细胞膜的结构模型与组成 生物膜的基本特征与功能 膜骨架 一、细胞膜的结构模型 细胞膜的流动镶嵌模型 细胞膜的流动镶嵌模型强调膜的流动性和不对称性 细胞膜由流动的双脂层和嵌在其中的蛋白质组成。 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的基本结构支架； 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。 生物膜可看成是在双层脂分子中嵌有蛋白质的二维溶液。 细胞膜流动镶嵌模型的补充完善 液晶态模型、板块镶嵌模型、脂筏模型 脂筏：在以甘油磷脂为主的生物膜上，由鞘脂和胆固醇等形成相对有序的脂相，如同漂浮在脂双层上的“脂筏”一样载着执行某些特定功能的各种膜蛋白。 是生物膜在低温条件下不被非离子去垢剂溶解的部分，呈现液态有序相。 可将生物膜看成由很多脂质微区组成的体系。这些微区四周被流动的、液态无序相的脂分子包围，犹如很多小筏漂浮在流动的脂质海洋中。 脂质微区的发现使生物膜的结构更加完善。 在真实的细胞膜上，脂质双分子层不是一个完全均匀的二维流体，一些脂分子可以形成相对稳定的凝胶状态或液态有序状态。脂质微区就是这样一种有序的稳定结构。 二、细胞膜的结构组成 质膜主要由膜脂和膜蛋白组成，另外还有少量糖，主要以糖脂和糖蛋白的形式存在。 蛋白质约占30-40%，脂质约40-50%，糖约占5%。 1、膜脂 膜脂的种类：磷脂、糖脂和胆固醇。 甘油磷脂分子的主要特征是（P87）： 一个极性头部，两个非极性尾。心磷脂除外，有4个非极性尾。 脂肪酸链碳原子数为偶数 除饱和脂肪酸外，常含有不饱和脂肪酸。 鞘磷脂 鞘磷脂在脑和神经细胞膜中特别丰富。原核细胞、植物中没有鞘磷脂。 膜脂的功能 磷脂是生物膜的基本结构支架，而且与膜蛋白相互作用，协助膜蛋白功能的实现。 膜脂在细胞信号传导中具有重要的作用：如磷脂酰肌醇的衍生物—PIP、PIP2、PIP3、DG、磷脂酸（PA）、神经酰胺等都是信号分子。而且膜脂还参与了膜的运输、离子通道的调节、膜的粘连等其他细胞重要的生命活动过程。 膜脂的共同特点 都是双亲性的两性分子 补充资料：膜脂特点的应用研究 1、脂单分子层技术：在气液界面自发形成脂单层，可以看成生物膜的一个单层，提供了一个几乎可以完全控制的研究生物膜多种性质的人工模拟系统。 膜脂特点的应用研究： 2、平面脂双层膜的研究：平面脂双层膜被称作黑脂膜（black lipid membrane），作为研究生物膜渗透性、物质跨膜运输、跨膜转移的模型。 膜脂特点的应用研究： 3、脂质体技术：封闭的脂双分子层结构。 生物膜研究的模型，作为药物，目的基因等的分子载体。 2、膜蛋白 去垢剂 去垢剂是一端亲水一端疏水的双亲媒性分子， 是分离与研究膜蛋白的常用试剂 3、膜 糖 为短的分支寡聚糖，以糖脂或糖蛋白的形式存在。 提高膜的稳定性，帮助蛋白质的正确折叠和维持正确的构象，参与细胞识别、细胞粘着，决定细胞的抗原特异性等。 1、生物膜结构模型的演化 2、流动镶嵌模型对膜结构的描述，及其强调的膜结构特点 3、脂筏结构模型对流动镶嵌模型的补充完善 4、膜的基本组成及各成分的主要作用 5、去垢剂的作用 第二节 生物膜基本特征与功能 一、膜的流动性 膜脂的流动： 膜蛋白的流动： 二、膜的不对称性： 三、细胞膜的基本功能 一、细胞膜的流动性 1、膜脂的运动方式 侧向扩散运动 旋转运动 摆动运动 翻转运动 影响膜脂流动性的因素 膜的组成成分：胆固醇、脂肪酸链的饱和程度、脂肪酸链的长短等。 其他因素：温度、酸碱度、离子强度等。 2、膜蛋白的流动性 膜蛋白的流动性可用免疫标记细胞融合技术和光脱色恢复技术检测。 膜蛋白的流动性 限制膜蛋白运动的影响因素：细胞骨架结构、细胞外基质、细胞间、膜蛋白间以及膜蛋白与膜脂间的相互作用。 膜流动性的生理意义 质膜的流动性是保证其正常功能的必要条件。当膜的流动性低于一定的阈值时，许多酶的活动和跨膜运输将停止，反之如果流动性过高，又会造成膜的溶解。 二、膜的不对称性 质膜内外两层的组分和功能的差异，称为膜的不对称性。 各种生物膜结构相似，不同结构的膜各种成分的种类和比例不同，从而具备不同的功能。 三、细胞膜的功能 细胞屏障、物质运输、细胞识别、信号传导、酶的结合位点、形成细胞连接及细胞特化结构、与疾病及其治疗有关等。 脂筏、质膜微囊或胞膜窖 1、生物膜的结构特点 2、影响膜流动性的因素 3、检测膜蛋白流动性的生物技术 4、什么是膜的不对称性？表现在哪些方面？ 5、脂质微区的特点 第三节 膜骨架 是由质膜下与膜蛋白相连的由纤维蛋白组成的网架结构；参与维持质膜的形状并协助质膜完成多种生理功能。位于细胞质膜下约0.2μm厚的溶胶层。 研究膜骨架的材料