中南民大《生命科学概论》课程论文

1、成 绩评卷人姓 名学 号中南民族大学生命科学学院生命科学概论课程论文学院： 电子信息工程学院 学期： 2014 - 2015学年 第 1学期 专业：光电信息科学与工程 年级：2013级学生姓名： 学号： 题目: 细胞膜的结构和功能研究 课程名称： 生命科学概论 任课教师姓名： 李 晓 华 2014年 12 月21 日目 录摘要.- 1 -一、细胞膜的构造- 1 -（一）成分分类- 1 -1.按组成元素分- 1 -2.按组成结构分- 1 -（二）化学组成- 1 -1.组成- 1 -二、生理功能- 1 -（一）功能简介- 2 -1.细胞膜的重要生理功能- 2 -（二）细胞膜结构的研究进程- 2 -

2、1.研究进程- 2 -（三）板块镶嵌模型- 2 -1板块镶嵌而成的动态结构.- 2 -2.脂筏的角度的膜蛋白- 2 -3.重要作用- 2 -三、基本结构- 2 -（一）膜脂- 3 -1.细胞质膜上脂分子数.- 3 -2.膜脂质的构成- 3 -（二）膜蛋白- 3 -1.内在蛋白- 3 -2.外在蛋白- 3 -3.转运蛋白- 3 -四、基本特性- 3 -（一）物质交换- 3 -1选择渗透性.- 3 -2.胞吞和胞吐的方式- 3 -（二）信息交流- 3 -1.细胞膜的信息交流- 4 -（三）流动性- 4 -1.流动镶嵌模型- 4 -2磷脂分子的流动性的影响因素.- 4 -五、细胞膜的功能- 4 -（

3、一）各种功能- 4 -1.分隔作用- 4 -2.生物功能- 4 -3.识别功能- 4 -（二）运输- 4 -1.被动运输- 4 -2.主动运输- 4 -参考文献.-5- 细胞膜的结构和功能研究摘要：细胞膜(cell membrane)又称细胞质膜（plasma membrane）。细胞表面的一层薄膜。有时称为细胞外膜或原生质膜。细胞膜的化学组成基本相同，主要由脂类、蛋白质和糖类组成。各成分含量分别约为50%、40%、2%10%。其中，脂质的主要成分为磷脂和胆固醇。此外，细胞膜中还含有少量水分、无机盐与金属离子等。关键词：目录。细胞膜(cell membrane)；生物膜（biomembrane

4、）；流体镶嵌模型（fluid mosaic model）；载体蛋白（carrier protein）。细胞膜是防止细胞外物质自由进入细胞的屏障，它保证了细胞内环境的相对稳定，使各种生化反应能够有序运行。细胞膜有重要的生理功能，它即使细胞维持稳定代谢的胞内环境，又能调节和选择物质进出细胞。细胞膜是防止细胞外物质自由进入细胞的屏障，它保证了细胞内环境的相对稳定，使各种生化反应能够有序运行。原始生命向细胞进化所获得的重要形态特征之一。细胞膜位于细胞表面，厚度通常为78nm，由脂类和蛋白质组成。它最重要的特性是半透性，或称选择透过性，对进出入细胞的物质有很强的选择透过性。细胞膜和细胞内膜系统总称为生物

5、膜（biomembrane），具有相同的基本结构特征。细胞膜又称质膜（plasmalemma），是位于原生质体外围、紧贴细胞壁的膜结构，作用是保护内部。一、细胞膜的构造（一）成分分类1.按组成元素分：构成细胞膜的成分有磷脂和糖蛋白。2.按组成结构分：磷脂双分子层是构成细胞膜的基本支架。细胞膜的主要成分是蛋白质和脂质，含有少量糖类。（二）化学组成1.细胞膜主要由脂质、蛋白质和糖类等物质组成；其中以蛋白质和脂质为主。二、生理功能（一）功能简介1.细胞膜有重要的生理功能，它即使细胞维持稳定代谢的胞内环境，又能调节和选择物质进出细胞。细胞膜通过胞饮作用（pinocytosis）、吞噬作用（phagoc

6、ytosis）或胞吐作用（exocytosis）吸收、消化和外排细胞膜外、内的物质。在细胞识别、信号传递、纤维素合成和微纤丝的组装等方面，质膜也发挥重要作用。（二）细胞膜结构的研究进程1.E. Overton 1895 发现凡是溶于脂肪的物质很容易透过植物的细胞膜，而不溶于脂肪的物质不易透过细胞膜，因此推测细胞膜由连续的脂类物质组成。2. E. Gorter & F. Grendel 1925 用有机溶剂提取了人类红细胞质膜的脂类成分，将其铺展在水面，测出膜脂展开的面积二倍于细胞表面积，因而推测细胞膜由双层脂分子组成。3. J. Danielli & H. Davson 193

7、5 提出三明治模型4. J. D. Robertson 1959 提出单位膜模型5. S. J. Singer & G. Nicolson 1972根据免疫荧光技术、冰冻蚀刻技术的研究结果，在”单位膜”模型基础上提出”流动镶嵌模型”。强调膜的流动性和膜蛋白分布的不对称性。（三）板块镶嵌模型1.1977年，Jain和White提出生物膜是由具有不同流动性的板块镶嵌而成的动态结构。脂筏（lipid raft）是质膜上富含胆固醇和鞘磷脂的微结构域（microdomain）。大小约70nm左右，是一种动态结构，位于质膜的外小页。由于鞘磷脂具有较长的饱和脂肪酸链，分子间的作用力较强，所以这些区域

8、结构致密，介于无序液体与液晶之间，称为有序液体（Liquid-ordered）。在低温下这些区域能抵抗非离子去垢剂的抽提，所以又称为抗去垢剂膜（detergent-resistant membranes，DRMs）。脂筏就像一个蛋白质停泊的平台，与膜的信号转导、蛋白质分选均有密切的关系。2.从脂筏的角度来看，膜蛋白可以分为三类：存在于脂筏中的蛋白质；包括糖磷脂酰肌醇锚定蛋白（GPI anchored protein），某些跨膜蛋白，Hedgehog蛋白，双乙酰化蛋白（doubly acylated protein）；存在于脂筏之外无序液相的蛋白质；介于两者之间的蛋白质。3.细胞膜的厚度通常为7

9、8nm，细胞膜最重要的特性之一是半透性或选择性透性，即有选择地允许物质通过扩散，渗透和主动运输等方式进入细胞，从而保证细胞正常代谢的进行。此外，大多质膜上还存在激素的受体，抗原的结合位点以及其他有关细胞识别的位点，所以质膜在激素作用，免疫反应和细胞通讯等过程中起着重要的作用。三、基本结构（一）膜脂1.每个动物细胞质膜上约有109个脂分子，即每平方微米的质膜上约有5x106个脂分子。2.膜脂质主要由磷脂、胆固醇和少量糖脂构成。在大多数细胞的膜脂质中，磷脂占总量的70%以上，胆固醇不超过30%，糖脂不超过10%。磷脂又可分为两类: 甘油磷脂(phosphoglycerides)和鞘磷脂(sphin

10、gomyelin, SM)。甘油磷脂主要包括磷脂酰胆碱，其次是磷脂酰丝氨酸和磷脂酰乙醇胺。磷脂分子中的磷酸和碱基、胆固醇分子中的羟基以及糖脂分子中的糖链等亲水性基团分别形成各自分子中的亲水端，分子的另一端则是疏水的脂肪酸烃链。这些分子以脂质双层的形式存在于质膜中，亲水端朝向细胞外液或胞质，疏水的脂肪酸烃链则彼此相对，形成膜内部的疏水区。膜脂质双层中的脂质构成是不对称的，含氨基酸的磷脂（磷脂酰丝氨酸、磷脂酰乙醇胺、磷脂酰肌醇）主要分布在膜的近胞质的内层，而磷脂酰胆碱的大部分和全部糖脂都分布在膜的外层。 （二）膜蛋白1.内在蛋白以疏水的部分直接与磷脂的疏水部分共价结合，两端带有极性，贯穿膜的内外；

11、2.外在蛋白以非共价键结合在固有蛋白的外端上，或结合在磷脂分子的亲水头上。3.细胞膜上存在两类主要的转运蛋白，即：载体蛋白和通道蛋白。4.细胞膜糖类主要是一些寡糖链和多糖链，它们都以共价键的形式和膜脂质或蛋白质结合，形成糖脂和糖蛋白；糖链绝大多数是裸露在膜的外面（非细胞质）一侧的。单糖排序上的特异性作为细胞或蛋白质的抗原决定簇。四、基本特性（一）物质交换1.细胞膜把细胞包裹起来，使细胞能够保持相对的稳定性,维持正常的生命活动。此外，细胞所必需的养分的吸收和代谢产物的排出都要通过细胞膜。所以，细胞膜的这种选择性的让某些分子进入或排出细胞的特性，叫做选择渗透性。这是细胞膜最基本的一种功能。如果细胞

12、丧失了这种功能，细胞就会死亡。2.细胞膜除了通过选择性渗透来调节和控制细胞内，外的物质交换外，还能以"胞吞"和"胞吐"的方式，帮助细胞从外界环境中摄取液体小滴和捕获食物颗粒，供应细胞在生命活动中对营养物质的需求。（二）信息交流1.细胞膜也能接收外界信号的刺激使细胞做出反应,从而调节细胞的生命活动。2.细胞膜不单是细胞的物理屏障，也是在细胞生命活动中有复杂功能的重要结构。(三)流动性1.细胞膜是由磷脂双分子层和镶嵌、贯穿在其中及吸附在其表面的蛋白质组成的。磷脂双分子层疏水的尾部在内，亲水头部在外。磷脂分子层构成膜的基本支架,这个支架不是静止的。2.磷脂分子

13、的流动性受着一些因素的影响，主要影响因素有：温度。细胞膜磷脂分子的脂肪酸链。胆固醇。卵磷脂/鞘磷脂比值。除以上因素外，细胞膜磷脂分子与膜蛋白的结合程度、环境中的离子强度、pH值等都会影响细胞膜磷脂分子的流动性。3.膜脂的流动是造成细胞膜流动的主要因素，概括起来，膜脂的运动方式主要有四种： 侧向扩散； 旋转运动； 伸缩运动； 翻转扩散 左右摆动 旋转异构运动。五、细胞膜功能（一）各种功能1.分隔、形成细胞和细胞器，为细胞的生命活动提供相对稳定的内部环境，膜的面积大大增加，提高了发生在膜上的生物功能；2.屏障作用，膜两侧的水溶性物质不能自由通过；3.选择性物质运输，伴随着能量的传递；4.生物功能：

14、激素作用、酶促反应、细胞识别、电子传递等。5.识别和传递信息功能（主要依靠糖蛋白）6.物质转运功能：细胞与周围环境之间的物质交换，是通过细胞膜的转运功能实现的。(二)运输1.单纯扩散：脂溶性物质由膜的高浓度侧向低浓度侧的扩散过程，称为单纯扩散。不耗能，不需要载体。如：水、尿素、二氧化碳等.2.协助扩散：非脂溶性物质在膜蛋白的帮助下，顺浓度差或电位差跨膜扩散的过程，称为协助扩散。不耗能，但是需要载体。协助扩散特点：1、特异性。2、饱和性。3、竞争性抑制。3.主动运输：离子或小分子物质在膜上“泵”的作用下，被逆浓度差或逆电位差的跨膜转运过程。4.胞吞胞吐：是转运大分子或团块物质的有效方式。参考文献

15、(1)细胞膜的成分 豆丁网 引用日期2012-10-25 (2)刘艳平 细胞生物学 ：湖南科学技术出版社 ，2010年 (3)朱大年 生理学 ：人民卫生出版社 ，2008年 ：17 (4)LópezRevuelta A， SánchezGallego JI， HernándezHernández A， et al. Increase in vulnerability to oxidative damage in cholesterolmodified erythrocytes exposed to tBuOOH?J. Biochim Biophys Ac

16、ta， 2005，1734(1):74-85. (5)Yang HL， Chen SC， Chang NW， et al. Protection from oxidative damage using bidens pilosa extracts in normal human erythrocytes J. Food Chem Toxicol， 2006， 44(9):1513-1521. (6)Borgerding M， Klus H. Analysis of complex mixturescigarette smoke J. Exp Toxicol Pathol， 2005， 57(Suppl1):43-73. (7)HusgafvelPursiainen K. Genotoxicity of environmental tobacco smoke: A review J. Mutat Res， 2004， 567(23):427-445. (8)NorthropClewes CA， Thurnham DI. Monitoring micronutrients in cigarette smokers J. Clin Chim Acta， 2007，377(12):14-38