医学细胞生物学 第五章 1节,3节,4节

第五章

细胞膜及其表面

CELL MEMBRANE AND ITS SURFACE

本章内容提要 第一节 细胞膜的分子结构和特性 一、膜的化学组成

二、膜的分子结构三、膜的理化特性

第三节 细胞膜与物质的跨膜转运 一、穿膜运动 二、膜泡运动

第四节 细胞膜与细胞识别 一、细胞膜受体的概念 二、膜受体与细胞识别

第五节 膜受体与细胞的信号转导 各种信号分子、受体及信号通路

质膜(plasma membrane):又称细胞膜。 内膜：形成各种细胞器的膜。

生物膜( biomembrane ):质膜和内膜的总称。

细胞外被：也叫糖萼，由质膜表面寡糖链形成。

膜骨架：质膜下起支撑作用的网络结构。

细胞外被、质膜和表层胞质溶胶构成细胞表面。

第一节 细胞膜的分子结构和特性一、膜的化学组成 主要由膜脂和膜蛋白组成，另外还有少量糖， 以糖脂和糖蛋白存在。 膜脂是膜的基本骨架，膜蛋白是膜功能的主要 体现者。

动物细胞膜通常含等量的脂类和蛋白质。

膜脂：膜脂主要包括磷脂、糖脂和胆固醇三类。

(一)磷脂约占膜脂的50%以上，分为二类: 甘油磷

脂和鞘磷脂。主要特征：

一个极性头、两个非极性尾(脂肪酸链);脂肪酸碳链为偶数，16,18或20个碳原子；

常含有不饱和脂肪酸(如油酸)。

1、甘油磷脂以甘油为骨架，1、2位羟基与脂肪酸，3位与磷酸形成酯键。

主要有：磷脂酰胆碱phosphatidylcholine,PC(卵磷脂)

磷脂酰丝氨酸phosphatidylserine,PS磷脂酰乙醇胺phosphatidylethanolamine,PE(脑磷

脂)磷脂酰肌醇phosphatidylinositol,PI

双磷脂酰甘油Diphosphatidylglycerol, DPG(心磷脂)

CH 3+

NH 3 CH 2 CH 2 H

+

H3C C CH 2 COO-

NH 3

+

N

CH 3 H

OH H H OH O P OO H2C O C HC O O C O CH 2

H OH OH OH H OH

CH 2 CH 2 O O P OO H2C O C HC O O C O CH 2 O

O O P OO H2C O C HC O O C O CH 2 H2C O C HC O O

O P OO CH 2

O C O

R1

R2

R1

R2

R1

R2

R1

R2

PE

PS

PC

PI

2、鞘磷脂 鞘 磷 脂 ( sphingomyelin , SM ) 以 鞘 胺 醇

( sphingosine )为骨架。脑和神经细胞膜中特别丰富，原核和植物细胞膜中不含。鞘胺醇代替磷酸甘油酯中的甘油，只有一条脂肪酸链

(二)糖脂约占5%以下，神经细胞膜含量高，约占5-10%。

两性分子，含糖而不含磷酸，结构与SM相似，由一个或多个糖残基与鞘氨醇的羟基结合。

糖脂结构变化复杂，神经节苷脂是神经元膜中的特征性成分。

Glycolipids

(三)胆固醇 存在真核细胞膜上，含量

约膜脂的 1/3 ,动物细胞膜中含量较高。

功能是提高膜的稳定性，调节流动性，降低水溶性 物质的通透性。 在缺少胆固醇培养基中，不能

合成胆固醇的突变细胞株很快发生自溶。

膜蛋白◆占核基因组编码蛋白质的20-25%; ◆膜功能的差异：所含蛋白质不同； ◆膜蛋白：球状蛋白质，单体，多聚 体； ◆根据与脂分子的结合方式分为：

膜内在蛋白(integral protein)膜周边蛋白(peripheral protein)

膜蛋白的存在形式镶嵌蛋白 周边蛋白

膜蛋白的两种存在形式：镶嵌蛋白和周边蛋白

整合蛋白 分子均为 双性分子 ： 非极性区(疏水区) 插

在脂双层分子之间，极性区(亲水区)则朝向膜的表面。

亲水区 疏水性穿膜区 亲水区

膜内在蛋白为跨膜蛋白(transmembrane

proteins),水不溶性蛋白。跨膜结构域为1至多个 疏水的α螺旋。与膜的结 合紧密，只有用去垢剂才 能从膜上洗涤下来。

周边蛋白有的通过寡糖链与脂双层表面共价结合：共价结合

与脂肪酸链 形成酰胺键 锚定至膜上

与异戊二烯基 团形成硫酯键 锚定至膜上

有的则直接通过端部氨基酸残基与脂分子间共价结合

有的则附着在其它膜蛋白上：附着膜蛋白 膜蛋白

周边蛋白

周边蛋白附着在其他膜蛋白上的周边蛋白