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1、细胞的基本结构(1),光镜下可见真核细胞具有细胞膜（Cell Membrane）/质膜（plasma membrane）、细胞核（nucleus）及两者之间的细胞质（cytoplasm）。,膜性结构 membranous structure非膜性结构 non-membranous structure,膜的区域化作用compartmentalization,细胞膜 Cell Membrane 膜性结构 membranous structure不同的生物膜功能不同，但化学组成、分子结构类似。,生物膜biological membrane,膜在电镜下均呈现出较为一致的3层结构单位膜 unit mem
2、brane,细胞膜Cell Membrane/plasma membrane,Cell boundarycontrols materials transport,detects and transmits signal.cell-cell adhesion,cell recognition,identity,and attachment,化学成分：脂类/蛋白质/糖类，水、离子、盐和膜的结构与功能相对应，膜的化学成分的比例可出现较大差异。,脂质,磷脂Phospholipid 卵磷脂PC,磷脂酰乙醇胺PE,磷脂酰丝氨酸PS,鞘磷脂SM胆固醇Cholesterol糖脂Glycolipid双亲媒性分子
3、amphipathic molecules,卵磷脂PC,鞘磷脂SM,磷脂酰丝氨酸PS,人类细胞膜中的脂肪酸链通常为两条含16到20个碳原子的碳氢链，通常其中一条链是饱和的，而另一条链含有1到多个非饱和的双键。,胆固醇Cholesterol存在于动物细胞的质膜上。结构中有一个固醇环连接极性羟基和尾部非极性链。可使不同性质的脂类分子相互稳定结合，保证膜的稳定，还可作为底物合成激素。,糖脂Glycolipid糖基取代磷脂酰胆碱，位于膜的非胞质一侧。,膜脂分子的排列,在液相中自发的排列：相互聚拢，暴露亲水头部，隐藏疏水尾部。形成不同结构 分子团 micelle 双分子层bilayer 单分子层 非双分
4、子层,脂双层有自发融合封闭的倾向。-保持膜的连续性，可重组，可变形,蛋白质,能够与膜脂双层直接或者间接地结合的蛋白质都统称为膜蛋白，它们以不同方式与脂双层结合，是细胞膜功能的主要承担者。镶嵌蛋白(mosaic proteins)/整合蛋白(integral proteins)边周蛋白(peripheral proteins)/外在蛋白(extrinsic protein),镶嵌蛋白(mosaic proteins)/整合蛋白(integral proteins),penetrate through or are embedded in the phospholipid bilayer,span
5、 the membrane entirely once or several times.,镶嵌蛋白也是双亲性的，含有疏水性和亲水性区域。疏水区穿过膜，在脂双层内与脂质的疏水性尾部相互作用，亲水区在膜两边暴露在溶液中。,跨膜区的多肽链大多会形成一个或者多个螺旋。,多肽链也可以通过将跨膜的折叠排列成一个桶型结构，可形成孔道，也可作为受体/酶发挥作用。,边周蛋白(peripheral proteins)/外在蛋白(extrinsic protein),linked only at the cytoplasmic surface by attachment to a fatty acid chain
6、,or at the external cell surface by bound to other membrane proteins.,在红细胞膜的内表面，边周蛋白形成网状结构，支持膜的形状。,遗传性球形红细胞增多症,糖类,膜糖类都与膜蛋白、脂质共价结合存在与细胞膜上。大部分糖类都形成寡糖链的形式。在细胞膜上所有的膜糖均位于外表面。,动物细胞表面存在着一层富含糖类物质的结构，称为细胞外被（cell coat）。实际是由构成质膜的糖蛋白和糖脂伸出的寡糖链组成的，实质上是质膜结构的一部分。保护作用 抗原决定 细胞识别、应答、信号传递,细胞膜的分子结构,细胞膜的主体是脂类双分子层结构,18951
7、897年，发现膜的脂类特性1925年，测定膜脂分子单层面积,流动镶嵌模型 fluid mosaic model,流动镶嵌模型 fluid mosaic model,磷脂分子以脂双分子层组成膜的主体；蛋白质或嵌在脂双层表面，或嵌在其内部，或横跨整个脂双层；糖类附在膜外表面。细胞膜具有液晶态特性。强调了膜的流动性和不对称性,脂筏（lipid raft）,Lipid rafts are defined as plasmamembrane microdomains enriched with glycosphingolipids,cholesterol and GPI.,该区域比其他部分厚，具有较多的
8、鞘磷脂、胆固醇和长链饱和脂肪酸，分子间的作用力较强，所以这些区域结构致密，更有秩序，流动性较差。脂筏的大小是可以调节的。汇聚多种蛋白质，便于相互作用。提供了有利于蛋白质变构的环境，与膜的信号转导、物质转运、病原体感染有密切的关系。,lipid raft,细胞膜的特性不对称性(asymmetry),质膜的内外两层的组分和功能有明显的差异，称为膜的不对称性。,膜脂、膜蛋白和糖类的不对称分布,各脂类成分在细胞膜内外层中含量比例不同。,卵磷脂（PC）和鞘磷脂（SM）主要分布在脂双层的外层，而大部分磷脂酰乙醇胺（PE）和几乎全部磷脂酰丝氨酸（PS）分布在内层，胆固醇的分布较为平均。,膜脂、膜蛋白和糖类的
9、不对称分布,各脂类成分在细胞膜内外层中含量比例不同。膜蛋白在细胞膜内外层分布不对称。糖类分布不对称（位于非胞质面）。,膜脂、膜蛋白和糖类的不对称分布,各脂类成分在细胞膜内外层中含量比例不同。膜蛋白在细胞膜内外层分布不对称。糖类分布不对称（位于非胞质面）。侧向分布上细胞膜各部分的组分不对称。,lipid raft,脂类分子的不对称分布使细胞膜内外两层的流动性出现差异，而蛋白质的不对称分布使物质转运/信号接收和传递具有了方向性。在膜非胞质侧分布的糖链具有多种功能。,质膜上的磷脂降解产生的片段可作为胞内短期的中介分子,膜不对称性的生理意义,保证了生命活动有序进行保证了膜功能的方向性,细胞膜的特性流动
10、性(fluidity),质膜的流动性由膜脂和蛋白质的分子运动两个方面组成。脂双层中的脂质是在不断运动的，这使得脂双层具有流动性,膜脂分子的运动,侧向扩散10-6 sec：同一平面上相邻的脂分子交换位置旋转运动10-9 sec：膜脂分子围绕与膜平面垂直的轴进行快速旋转摆动运动：膜脂分子围绕与膜平面垂直的轴进行左右摆动。翻转运动10 5 sec：膜脂分子从脂双层的一层翻转到另一层,膜脂分子的运动,PE/PS在酶催化下可实现翻转,膜蛋白分子的运动,主要有侧向扩散和旋转运动1970年Frye和Edidin等人将人和鼠的细胞膜用不同荧光抗体标记后，用仙台病毒让两种细胞融合，杂种细胞一半发红色荧光、另一半
11、发绿色荧光，放置一段时间后发现两种荧光抗体均匀分布。,关于相变温度（transition temperature）,膜脂具有液晶态特征。温度上升，流动性增强，反之，温度下降,则更多表现为晶态。临界温度被称为相变温度,相变温度以上,相变温度以下,影响膜流动性的因素,胆固醇：相变温度以上，使磷脂分子的运动减小，降低膜的流动性；相变温度以下，则阻碍晶态形成。脂肪酸链的饱和度/长度卵磷脂/鞘磷脂比例膜蛋白含量其他因素,影响膜流动性的因素,胆固醇脂肪酸链的饱和度：不饱和脂肪酸链越多，膜流动性越强。脂肪酸链的长度：长链脂肪酸使膜流动性降低。卵磷脂/鞘磷脂：比例越高则膜流动性越增加（鞘磷脂粘度高于卵磷脂）。膜蛋白：整合蛋白相互间的影响，与骨架及ECM的连接其他因素：温度、酸碱度、离子强度等。,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。如物质跨膜运输、细胞信息传递、细胞识别、细胞免疫、细胞分化以及激素的作用等等都与膜的流动性密切相关。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。,章节要点,细胞膜的分子组成、各成分特点细胞膜结构模型、生物学特性及影响因素,The end,
