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生物膜的结构与功能动物细胞结构模式图一、基本概念细胞膜、质膜、细胞内膜、生物膜、单位膜细胞膜（cellmembrane）又称质膜（plasmamembrane)细胞内膜：真核细胞细胞质中所有膜结构的总称。生物膜真核细胞所有膜结构统称为生物膜。实际上是细胞质膜和细胞内膜的总称。单位膜任何生物膜在电镜下都呈现“暗—明—暗”三层结构，故将这三层结构称为单位膜。细胞膜脂类（50%）蛋白质（40%-50%）糖类（1%-10%）二、膜的化学组成各种生物膜中蛋白质与脂类的含量比膜的种类蛋白质/脂类神经髓鞘(轴突部分的细胞膜）血小板红细胞膜线粒体内膜0.230.71.5-43.2（一）膜脂:生物膜上的脂类统称膜脂。膜脂磷脂：生物膜的主要成份糖脂胆固醇膜脂均为兼性分子———有一个亲水的头部和一个疏水的尾部脂肪酸脂肪酸脂肪酸磷脂极性头部基团（亲水）非极性尾部基团（疏水）CH—CH—CH2OOP—OOOOX︳COCO甘油磷酸磷酸化醇POCH2CH2NOOCH3CH3CH3神经酰胺O鞘磷脂POCH2H—C—COOHNH2OCOCH—CH—CH2OOCOO脂肪酸脂肪酸磷脂酰丝氨酸OCH—CH—CH2OC磷脂酰乙醇胺（脑磷脂）POCH2CH2NH2OOCOOO脂肪酸脂肪酸OCH3POCH2CH2NCH—CH—CH2OOCOOCOO脂肪酸脂肪酸CH3CH3磷脂酰胆碱（卵磷脂）OCellmembrane-Structure胆固醇极性头部平面甾环结构非极性尾部胆固醇分布于磷脂分子之间，对磷脂的稳定性起重要作用。糖脂POCH2CH2NOOCH3CH3CH3神经酰胺O鞘磷脂POCH2CH2NOOCH3CH3CH3神经酰胺O鞘磷脂糖(Gal)半乳糖苷脂POCH2CH2NOOCH3CH3CH3神经酰胺O鞘磷脂糖脂分子糖(Gal)糖(Gal)糖(Gal)糖(Gal)水水水磷脂分子团磷脂双层磷脂脂质体(二）膜蛋白：生物膜所含的蛋白质。膜蛋白外周蛋白（外在蛋白）：（20%-30%）镶嵌蛋白（内在蛋白）：（70%-80%）多附在膜的内表面。不同程度镶嵌在脂双层的内部。膜蛋白质的种类和含量与细胞膜的功能密切相关膜蛋白是细胞膜功能的主要承担者运输蛋白——细胞内外物质运输连接蛋白——细胞间相互作用酶——相关的代谢反应受体——信号转导膜蛋白的种类和含量越多说明什么？糖类占细胞膜重量的2～10%；膜糖大多是与蛋白质或脂类结合的低聚糖膜糖主要分布在膜的非胞质面（三）膜糖类细胞内脂双层膜蛋白细胞外被细胞膜中的糖链与该细胞分泌出来的糖蛋白等粘附在一起，形成一层外被，称细胞外被或糖萼。功能：保护细胞参与细胞识别细胞的接触抑制细胞间的黏着蛋白质：单层肽链——折叠结构三、细胞膜的分子结构模型（一）单位膜模型“两暗一明”细胞膜细胞质脂双层1.生物膜是由流动的脂质双分子层构成膜的连续主体。2.球形膜蛋白以各种形式镶嵌在脂质双分子层中。（二）液态镶嵌模型(fluidmosaicmodel)脂质双分子层极性头部疏水尾部外周蛋白镶嵌蛋白3.膜的两侧结构是不对称的，糖链分布在非胞质侧。4.膜脂和膜蛋白具有一定的流动性。膜上各化学组分不断更新，处于动态平衡之中。评价：液态镶嵌模型可以解释膜中发生的很多现象，为人们普遍接受。不足之处：1.忽视了膜的各部分流动性的不均匀性2.忽视了蛋白质分子对脂分子流动性的限制作用Wallach(1975)要点：生物膜内脂质分子随时进行无序(液态)和有序(晶态)的转变相变；膜内在蛋白可制约周围膜脂的运动，形成界面脂，二者一起形成晶态部分(晶格)，流动的脂类分子成片状分布；膜的流动性是局部的，并非整个脂类分子层都在均一流动。3.晶格镶嵌模型(CrystalMosaicModel)Jain&White(1977)要点：流动的脂质双分子层中存在许多大小不同、刚性较大、彼此独立移动的脂质区(有序结构的板块)；有序结构的板块之间被流动的脂质区(无序结构的板块)所分割；生物膜是因不同流动性的板块镶嵌而成的动态结构。4.板块镶嵌模型(BlockMosaicModel)不对称性流动性四、细胞膜的特性膜脂的不对称性1.膜脂分布不对称性2.膜蛋白分布的不对称性糖蛋白、糖脂上的低聚糖残基均位于膜的非胞质侧。3.膜糖类分布的不对称性4.细胞膜内侧面分布有微管、微丝不对称性的生物学意义：决定了膜内外表面功能的不对称性。膜脂的流动性1.侧向扩散2.旋转3.摆动4.翻转细胞膜分子的流动性膜蛋白的流动性细胞膜分子的流动性•横向扩散•旋转运动小鼠细胞标记人膜蛋白抗体+人膜蛋白（抗原）异核细胞抗小鼠膜蛋白抗体+荧光素B抗人膜蛋白抗体+荧光素A标记小鼠膜蛋白抗体+小鼠膜蛋白（抗原）人细胞孵育（370C,40分钟）膜蛋白(抗原）生命的基本单位——细胞五、膜功能（一）界膜和细胞区域化细胞区域化生命的基本单位——细胞（二）调节运输某些物质可以“自由通透”某些物质出入细胞的障碍运输方式穿膜运输膜泡运输被动运输主动运输胞吐作用胞吞作用简单扩散协助扩散穿膜运输——小分子、离子的运输高浓度低浓度简单扩散simplediffusion脂溶性物质如苯、醇、甾类激素以及O2、N2等容易穿过质膜；某些极性分子(如水、尿素、甘油、CO2等)，因不带电荷，分子小，能较易穿过质膜运输；带电荷离子，不论大小均不能以简单扩散方式进出细胞。大的不带电荷的分子，如葡萄糖、蔗糖、氨基酸和核苷酸等，不能以简单扩散方式进出细胞。高浓度低浓度通道蛋白：形成贯穿脂双层之间的载体蛋白：与特定溶质结合改变构通道。象使溶质穿越细胞膜。转运蛋白质（跨膜蛋白）通道蛋白协助扩散facilitateddiffusion协助扩散•协助扩散：凡借助于转运蛋白的帮助，不消耗能量，物质顺浓度梯度的转运方式称协助扩散。载体蛋白高浓度低浓度高浓度低浓度一种载体蛋白可特异性的连接和传送一种特定的分子跨膜，这种运输方式比单纯扩散速率大大增加。高浓度低浓度高浓度低浓度高浓度低浓度逆浓度梯度或电化学梯度需要能量，需ATP酶参与需载体蛋白参与种类：质子泵、钠－钾泵、钙泵2.主动运输(activetransportion)主动运输：钠钾泵(Na-Kpump)•化学本质：Na-KATP酶（既是载体又是酶）吞饮作用吞噬作用大分子及颗粒物质并不直接穿越细胞膜,而是通过一系列膜囊泡的形成和融合来完成物质转运的，所以称…。(此过程耗能）(endocytosis)(exocytosis)胞吐作用吞噬作用吞饮作用吞噬体吞饮体胞吞作用与胞吐作用巨噬细胞吞噬扫描电镜观察适用对象•激素•酶类•抗体•未消化的食物残渣胞吐作用细胞内细胞外生命的基本单位——细胞（三）功能定位与组织化通过形成膜结合细胞器，使细胞的功能定位在一定的细胞结构并组成相互协作系统生命的基本单位——细胞（四）信号转导信号分子靶细胞产生反应糖原合成与分解细胞分裂与分化细胞收缩与舒张信号分子（配体）：细胞外能作用于细胞的有生物活性的化学物质统称信号分子或配体，如：激素、神经递质、抗原、药物等。受体：是细胞的一种生物大分子，能选择性地识别外来信号分子，并与之结合而产生继发信号，在细胞内启动一系列过程从而引发相应的生物学效应。信号转导：指外界信号与细胞表面受体作用，通过影响细胞内信使的水平变化，进而引起细胞应答反应的一系列过程。1.基本概念分布在细胞膜上的一类镶嵌蛋白，多为膜上的功能性糖蛋白。与水溶性信号分子结合。胞内受体：分布在细胞质和细胞核内，与脂溶性信号分子结合膜受体：2.受体的类型膜受体胞内受体根据其结构和功能可分为三类离子通道受体酶关联受体Ｇ蛋白偶联受体：在G蛋白的介导下，在细胞内产生第二信使，引起胞内效应。3.膜受体的类型1)识别信号分子，并与之结合2)将胞外信号转变成胞内信号，引起胞内效应。4.膜受体的功能生命的基本单位——细胞（五）参与细胞间的相互作用细胞识别细胞黏着细胞连接细胞间通讯生命的基本单位——细胞（六）能量转换(energytransduction)叶绿体线粒体掱毳主