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第四章细胞质膜

第一节细胞质膜的结构模型

一、细胞膜和生物膜细胞膜Cellmembrane又称质膜plasmamembrane。是细胞的重要组成部分，包围在所有细胞的表面，为一层极薄的膜,具有独特的结构和功能。2.生物膜biomembrane除了质膜以外，在细胞内部还有丰富的膜系统，如：核膜、细胞器膜等，这些称为内膜系统，细胞膜被称为外周膜。质膜和内膜系统称为生物膜。

生物膜的出现（特别是质膜）是进化过程中的一个重要的关键的阶段，是由非细胞生命形态走向细胞生命形态的转折点，它确定了细胞成为生命的基本单位。01生物膜是细胞进行生命活动的重要物质基础。它最基本的作用是维持细胞内部微环境的相对稳定，与外界环境进行物质、能量和信息的传递，对细胞的生存、生长、分裂和分化都至为重要。023.生物膜的重要性：

此外生物膜与生命科学中许多的基本问题以及一些需要迫切解决的实际问题都有密切的联系，如：细胞起源、分裂分化、细胞识别、免疫、物质运输、信息传递、代谢调控、能量转换、神经传导以及肿瘤发生等都与膜有关。生物膜的研究在生理学、生物化学、医学、药理学等许多方面都得到了重视，正确认识生物膜的结构与功能不仅对揭开生命的奥秘有重要意义，对解决医学农业以及工业一些实际问题也会发挥重要作用。12

二、生物膜的化学组成成分和比列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。膜脂是膜的基本骨架，膜蛋白是膜功能的主要体现者。一般蛋白质40%，脂类50%，糖类1~10%，水15~20%，实际比列随膜种类不同有很大差别。

一般膜中蛋白质越多，膜的功能越是复杂多样。如：神经髓鞘主要起绝缘作用，蛋白质只有3种，含量显著低于脂类。

2.膜脂的结构和种类

0102甘油磷脂类phosphoglycride：磷脂酰胆碱PC、磷脂酰乙醇胺PE、磷脂酰肌醇PI、磷脂酰丝氨酸PS鞘磷脂类sphingolipid：神经鞘磷脂SM、糖脂类glycolipid：胆固醇cholesterol：简单脂类（甘油+脂肪酸）复合脂类（含氮碱基或其它成分）磷脂phospholipid

磷脂的结构

甘油的的两个羟基被脂肪酸脂化，第3个羟基被磷酸化。不同磷脂分子在磷酸上的碱基不同。磷脂酰碱基的部分较短、称为头部，极性很强，是亲水的；两条长链部分称为尾部，非极性，疏水。双亲媒性分子组成磷脂尾部的两条脂肪酸链长短不同，饱和程度也不同。可以是饱和的：硬脂酸、软脂酸（棕榈酸）、豆蔻酸；也可以是不饱和的：油酸、亚油酸、花生四烯酸等。磷脂酰胆碱

四种主要的磷脂磷脂酰乙醇胺磷脂酰丝氨酸磷脂酰胆碱鞘磷脂如果鞘氨醇取代了甘油，形成神经鞘脂类，同样分为头、尾部。

12如果在鞘磷脂中，磷酸胆碱被一个或多个糖残基取代。则形成糖脂。如半乳糖脑苷脂、神经节苷脂12糖脂

糖脂的分子结构脑苷脂神经节苷脂唾液酸（SiA）

磷脂和糖脂在细胞膜中的分布兰色极性头部代表糖脂，黄色代表磷脂酰乙醇胺，绿色为磷脂酰丝氨酸，红色为磷脂酰胆碱，黑色为鞘磷脂

胆固醇的分子结构胆固醇：也是兼性分子，头部仅是3位上的羟基。尾部为非极性的碳链。对调节膜的流动性，加强膜的稳定性有作用。

胆固醇在细胞膜中的位置（维持膜的稳定性）

所有的膜脂有共同的结构特点，都是双型性分子1在水环境中，磷脂分子聚集，极性头部与水接触，非极性疏水的尾部避开水，向着分子团的内面，这样形成小球形的分子团（Micells）；或者在水量适宜时，分子排列成片层（液晶）形式，片层具有双分子层的磷脂结构，分子的头部伸向两侧表面，疏水的尾部则伸向分子双层的内侧，又称“脂双分子层”；或者可以形成球形的脂质体（Liposomes）2

大部分磷脂和糖脂分子在水环境里能自发地形成双层，这样脂双层又能自我封闭成脂质体。磷脂分子能自发形成双层，具有自我组装、自我封闭的特点以及流动性，对其构成生物膜的组要成分之一是很有意义的。Theyarealwayscontinuous,unbrokenstructures.

膜蛋白细胞膜的大部分功能主要由膜的蛋白质完成，因此膜中蛋白质的种类和数量反映了膜的功能。根据膜蛋白质与膜脂的相互作用方式和蛋白质在膜脂中的位置，可分为外周蛋白（外在蛋白）和整合蛋白（内在蛋白）、锚定膜蛋白。

膜蛋白与脂质双分子层的结合方式IntegralproteinLipid-anchoredproteinPeripheralprotein

21外周蛋白靠离子键或其它较弱的键与膜表面的蛋白质分子或脂分子的亲水部分结合，因此只要改变溶液的离子强度甚至提高温度就可以从膜上分离下来.有时很难区分整合蛋白和外周蛋白，