当前课程知识点:普通生物学 > 第一章 细胞生物学基础 > 第二节 细胞膜与物质的跨膜运输 > 1.2.1 质膜的结构与基本成分
细胞质膜是指围绕在细胞最外层
由脂类 蛋白质和糖类组成的生物膜
细胞质膜不仅在结构上
作为细胞的界限
使细胞具有一个相对稳定的内环境
而且在细胞与环境之间的物质运输
能量转换与信息传递的过程中
都发挥着着非常重要的作用
现在我们先来介绍
细胞质膜的结构
在中学阶段
大家已经学习了
生物膜的流动镶嵌模型
这个模型是由美国的两位学者
于1972年提出的
这是生物膜流动镶嵌模型的示意图
从中可以看到
磷脂分子以疏水性的尾部相对
极性的头部朝向水向
形成了磷脂双分子层
构成了生物膜的基本结构
此外在磷脂双分子层中
镶嵌了多种蛋白质
有的穿过双分子层
有的结合在其表面
因此蛋白质分布是不对称
左上角这张电镜照片显示的
红细胞膜的结构
可以清晰地看到磷脂双分子层
这个流动镶嵌模型主要强调了两点
一是生物膜具有流动性
二是膜蛋白分布具有不对称性
如何证明膜是镶嵌的
可以采取冷冻蚀刻技术
用快速低温冷冻的方法
将膜样品迅速冷冻
进行断裂
然后再观察膜断裂面上蛋白质颗粒
和膜表面形貌特征
由此证明生物膜是镶嵌的
流动镶嵌模型自1972年提出之后
获得了各种实验结果的支持
得到了大家的普遍公认
从而奠定了
生物膜的结构与特征基础
在此基础上
1988年 Simons又提出了脂筏模型
对膜的流动性提出了一些新的理解
脂筏模型认为
在磷脂为主体的生物膜上
会存在一些胆固醇
和鞘脂的富集区域
这些膜脂会形成一种脂筏样的结构
仿佛漂浮在脂双层上
脂筏就好比是我们
在江面上漂流时乘坐的竹筏
与竹筏不同的是
脂筏上装载的
是执行某些特定生物学功能的各种膜蛋白
目前对于生物膜结构的认识
可以归纳为以下四点
第一磷脂分子以疏水性的尾部相对
极性的头部朝向水向
形成脂双分子层
脂分子
是组成生物膜的基本结构成分
第二蛋白质以不同的方式
镶嵌在脂双层分子中
或结合在其表面
分布是不对称的
第三生物膜是磷脂双分子层
嵌有蛋白质的二维流体
具有流动性
第四在细胞生长和分裂等
各个生命活动中
生物膜处于动态变化中
接下来
让我们分析生物膜的物质组成
生物膜的主要成分包括
脂质 蛋白质和糖类
首先来看脂类
生物膜中的脂类主要有三种
甘油磷脂 鞘脂和固醇
其中甘油磷脂构成了膜脂的基本成分
占整个膜脂的50%以上
甘油磷脂为3-磷酸甘油的衍生物
包括磷脂酰胆碱也就是卵磷脂
磷脂酰丝氨酸
磷脂酰乙醇胺和磷脂酰肌醇
它们主要是由内质网合成
组成生物膜的甘油磷脂分子
最主要的特征是
具有一个与磷酸基团结合的极性的头部
和两个非极性的尾部
也就是两条脂肪酸链
由于该分子头部是亲水的
尾部是亲脂的也就是疏水的
所以 磷脂是两亲性分子
这种结构的分子
在水溶液中很容易形成脂双层
磷脂双分子层是生物膜的结构基础
除脂类外
生物膜中还镶嵌了膜蛋白
它们决定了生物膜的大多数特定的功能
根据膜蛋白与脂分子的结合方式不同
膜蛋白分为三种类型
第一整合膜蛋白
这种膜蛋白穿过脂双层的疏水中心
蛋白质分子的亲水区域
暴露在膜外侧两边的水溶液中
第二种是外周膜蛋白
完全没有埋在脂双层中
它像附着物一样与膜内在蛋白
发生疏松的结合
第三种是脂锚定膜蛋白
通过脂分子插入膜的脂双分子中
而锚定在细胞质膜上
亲水的区域位于质双层外
这些镶嵌在生物膜中的蛋白质
有什么功能呢
它们的功能
主要体现在6个方面
第一 作为膜转运蛋白
比如通道蛋白或载体蛋白
选择性地
介导小分子物质的跨膜运输
第二具有酶的功能
例如质子ATP酶等
可以利用ATP水解释放的能量
跨膜运送氢离子
第三作为细胞表面的受体
与激素结合之后
将信号传递到胞内
引起胞内一系列的生化反应
第四糖蛋白的糖链
可以作为细胞之间的识别标志
第五形成细胞间的连接
如紧密连接间隙连接等
都是由膜蛋白形成
第六作为细胞骨架的附着点
形成锚定连接
有关膜蛋白的功能
这里只作简单介绍
让大家先有一个概念
后续的课程会分别详细介绍
生物膜的第三种主要成分是糖类
糖分子仅存在于
细胞质膜的外侧
与细胞质接触的一侧是没有糖的
质膜表面的糖链
一般都是短而且有分支的寡糖链
一部分通过共价键与膜蛋白结合
成为糖蛋白
少部分与膜脂结合成为糖脂
这些糖链与细胞的识别有关
例如血液中的嗜中性粒细胞
它的细胞膜表面有寡糖链
它能够识别并结合
血管内皮细胞表面的凝集素受体
二者结合之后
嗜中性粒细胞就能够感染
并侵入血管内皮细胞
所以细胞之间的识别
主要就是识别糖分子
质膜外的寡糖分子会因物种
个体不同而有差异
同一个体种因不同的细胞类型
也会有差异
因此细胞表面的寡糖
可以作为区分细胞的标志
例如A B O血型之间的差异
就在于血细胞表面糖链的差异
-绪论
--绪论
-人物访谈——走进精准医学
-第一节 细胞概述
-第一章 细胞生物学基础--第一节 细胞概述
-第二节 细胞膜与物质的跨膜运输
-第一章 细胞生物学基础--第二节 细胞膜与物质的跨膜运输
-第三节 真核细胞的结构
-第一章 细胞生物学基础--第三节 真核细胞的结构
-第四节 细胞的能量代谢
-第一章 细胞生物学基础--第四节 细胞的能量代谢
-第五节 细胞的分裂与分化
-第一章 细胞生物学基础--第五节 细胞的分裂与分化
-第一节 遗传的分子基础
-第二章 分子生物学基础--第一节 遗传的分子基础
-第二节 基因的表达调控
-第二章 分子生物学基础--第二节 基因的表达调控
-第三节 生物技术及其应用
-第二章 分子生物学基础--第三节 生物技术及其应用
-第四节 人类基因组及其遗传疾病
-第二章 分子生物学基础--第四节 人类基因组及其遗传疾病
-第一节 高等植物体的细胞与组织
-第三章第一节 高等植物体的细胞与组织
-第二节 植物的生长
-第三章 高等植物体的结构与功能--第二节 植物的生长
-第三节 植物的生殖和发育
-第三章 高等植物体的结构与功能--第三节 植物的生殖和发育
-第四节 植物的营养与运输
-第三章 高等植物体的结构与功能--第四节 植物的营养与运输
-第五节 植物生长发育的调控
--3.5.6 乙烯
-第三章 高等植物体的结构与功能--第五节 植物生长发育的调控
-第一节 动物的组织
--4.1.5 软骨
--4.1.6 硬骨
--4.1.7 血液
-第一节 动物的组织--作业
-第二节 消化系统
-第四章 高等动物体的结构与功能--第二节 消化系统
-第三节 呼吸系统
-第三节 呼吸系统--作业
-第四节 循环系统
-第四章 高等动物体的结构与功能--第四节 循环系统
-第五节 内环境的控制
-第四章 高等动物体的结构与功能--第五节 内环境的控制
-第六节 内分泌系统
-第四章 高等动物体的结构与功能--第六节 内分泌系统
-第七节 神经系统与神经调节
-第四章 高等动物体的结构与功能--第七节 神经系统与神经调节
-第八节 生殖与胚胎发育
-第四章 高等动物体的结构与功能--第八节 生殖与胚胎发育
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