第八章 细胞膜与细胞器

第八章细胞膜与细胞器第一部分模式细胞

细菌细胞结构原核细胞主要特点1.遗传物质仅一个环状DNA2.无核膜3.无细胞器,无细胞骨架4.以无丝分裂或出芽繁殖代表生物支原体、细菌、蓝藻动物细胞结构细胞核溶酶体内质网高尔基体微丝微管质膜线粒体中心体植物细胞结构三大结构体系真核细胞遗传信息表达系统染色质(体)、核糖体、

mRNA、tRNA等等细胞骨架系统胞质骨架、核骨架生物膜系统质膜、内膜系统（细胞器）1.细胞壁2.细胞荚膜、鞘膜和套膜3.细胞膜又称质膜（原生质膜），是细胞质与其外在环境分隔的半透膜。所有的细胞都以一层薄膜将它的内含物与外界环境分开。另外，大多数细胞中还含有许多内膜系统，组成具有各种特定功能的亚细胞结构和细胞器。例如，线粒体、细胞核、内质网、溶酶体和叶绿体等。细胞膜以及各种细胞器的外膜通称为生物膜。I.膜的结构流动镶嵌模型糖萼蛋白质脂双层（1）膜的基质或膜结构的连续主体是极性的脂质双分子层；（2）脂质双分子层具有流动性；（3）膜的内嵌蛋白质表面具有疏水的氨基酸侧链基团，故此类蛋白“溶解”于双分子层的疏水部分中；（4）外周蛋白的表面主要含有亲水R基，可通过静电引力与带电荷的脂质双分子层的极性头部连接；流动镶嵌模型要点（5）双分子层中的脂质分子之间或蛋白质组分与脂质之间无共价结合；（6）膜蛋白可做横向移动，外周蛋白漂浮在双分子层“海洋”的表面，而内嵌蛋白犹如“冰山”几乎完全浸沉于烃基核心中。膜蛋白分布不对称流动镶嵌模型特性不对称性脂质双层镶嵌蛋白跨膜蛋白膜表面蛋白流动性流动镶嵌模型特性鼠细胞人细胞标记蛋白标记蛋白重新分布细胞融合膜蛋白的运动流动性流动镶嵌模型特性膜脂的运动

旋转摆动上下翻转II.膜的化学组成主要由脂质（主要是磷脂和胆固醇）、

蛋白质（包括酶）和多糖类组成，

水和金属离子等。生物膜的组成，因膜的种类不同而有很大的差别。（1）脂质Lipid脂质是构成生物膜最基本的结构物质脂质包括磷脂、胆固醇和糖脂等，其中以磷脂为主要成分。

磷脂

Glycerophospholipids主要是磷酸甘油二脂。甘油中第1，2位碳原子与脂肪酸酯基（主要是含16碳的软脂酸和18碳的油酸）相连，第3位碳原子则与磷酸酯基相连。不同的磷脂，其磷酸酯基组成也不相同。磷脂分子中含有亲水性的磷酸酯基和亲脂的脂肪酸链，是优良的两亲性分子磷脂的两亲性结构极性端非极性端膜的构造

胆固醇胆固醇是一种类脂化合物,在生物膜中含量较多。胆固醇以中性脂的形式分布在双层脂膜内，对生物膜中脂类的物理状态有一定的调节作用，有利于保持膜的流动性和降低相变温度。

糖脂糖脂也是构成双层脂膜的结构物质。糖脂主要分布在细胞膜外侧的单分子层中。动物细胞膜所含的糖脂主要是脑苷脂。结构为：半乳糖（2）膜蛋白质生物膜中含有多种不同的蛋白质，通常称为膜蛋白。根据它们在膜上的定位情况，可以分为外周蛋白和内在蛋白。膜蛋白具有重要的生物功能，是生物膜实施功能的基本场所。①外周蛋白

peripheralprotein这类蛋白约占膜蛋白的20－30%，分布于双层脂膜的外表层，主要通过静电引力或范德华力与膜结合。外周蛋白与膜的结合比较疏松，容易从膜上分离出来。外周蛋白能溶解于水。②内在蛋白

integralprotein内在蛋白约占膜蛋白的70-80%，蛋白的部分或全部嵌在双层脂膜的疏水层中。这类蛋白的特征是不溶于水，主要靠疏水键与膜脂相结合，而且不容易从膜中分离出来。内在蛋白与双层脂膜疏水区接触部分，由于没有水分子的影响，多肽链内形成氢键趋向大大增加，因此，它们主要以

-螺旋和

-折叠形式存在，其中又以

-螺旋更普遍。内在蛋白（3）糖类生物膜中含有一定的寡糖类物质。它们大多与膜蛋白结合，少数与膜脂结合。糖类在膜上的分布是不对称的，全部都处于细胞膜的外侧。生物膜中组成寡糖的单糖主要有半乳糖、半乳糖胺、甘露糖、葡萄糖和葡萄糖胺等。生物膜中的糖类化合物在信息传递和相互识别方面具有重要作用。膜蛋白中的糖类第二部分物质运输

1.细胞膜的功能生物膜具有保护、转运、能量转换、信息传递、运动和免疫等生物功能。（1）．保护功能在细胞或细胞器中，生物膜第一个重要作用是将其内含物质与外界环境分隔开来，使之成为具有特殊功能的独立个体。生物膜能够保护细胞或细胞器不受或少受外界环境因素改变的影响，保持它们原有的形状和完整结构。(2)．信息传递生物体内的信息传递，例如激素的刺激、神经传导和遗传信息的传递等，主要是在细胞膜上进行的。细胞膜上有接受不同信息的专一性受体，这些受体能识别和接受各种特殊信息，然后将不同的信息分别传递给有关的靶细胞并产生相应的效应以调节代谢、控制遗传和其它生理活动。激素作用过程（3）．能量转换氧化磷酸化：通过生物氧化作用，将食物分子中存储的化学能转变成生物能，即将化学能转换成ATP分子的高能磷酸键。然后再通过ATP分子磷酸键的分解释放能量，为生物体提供所需的能量。光合磷酸化：通过光合作用，将光能（主要是太阳能）转换成ATP的高能磷酸键。再利用ATP的能量合成糖类物质。真核细胞的氧化磷酸化主要在线粒体膜上进行。原核细胞的氧化磷酸化则是在细胞质膜上进行。光合磷酸化主要在叶绿体膜上进行。光合磷酸化氧化磷酸化（4）．免疫功能细胞的免疫性主要是由于细胞膜上有专一性的抗原受体，当抗原受体被抗原激活后，即产生相应的抗体。抗体能够识别及特异性地与外源性抗原（如细菌、病毒等）结合并吞噬消灭。另外，吞噬细胞和淋巴细胞的免疫功能，是由于它们能够识别外源物质（细菌或其它蛋白质等），并能将这些外源物质吞噬消灭。（5）．运动功能

许多原生动物及单细胞动物主要是通过其细胞膜表面的纤毛或鞭毛的摆动而移动。淋巴细胞的吞噬作用和某些细胞利用质膜内折叠将外源物质包围入细胞的作用等都是靠细胞膜的运动实现的。（6）．转运功能细胞或细胞器需要经常与外界进行物质交换以维持其正常的功能。细胞或细胞器通过生物膜，从膜外选择性地吸收所需要的养料，同时也要排出不需要的物质。在各种物质跨膜转运过程中，细胞膜起着重要的调控作用。转运分为：不耗能转运I.简单扩散II.促进扩散耗能转运（主动运输）简单扩散物质从高浓度的一侧，通过膜转运到低浓度的另一侧，即沿着浓度梯度（膜两边的浓度差）的方向跨膜转运的过程。促进扩散许多物质的被动转运过程需要特殊的蛋白载体帮助。促进扩散示意图耗能转运（主动运输）主动转运是在外加能量驱动下进行的物质跨膜转运过程。主动转运的物质，可以是离子、小分子化合物，也可以是复杂的大分子物质，如某些蛋白或酶等。这一过程一般都与ATP的释能反应相偶联。依赖ATP的转运依赖呼吸的转运依赖磷酸烯醇式丙酮酸的基团转运主动转运的特点

膜的专一性：膜对于主动转运的物质有专一性。

载体蛋白：物质的主动转运需要载体蛋白的参与。载体蛋白具有专一性，一种载体蛋白一般只能转运一种或一类物质。

方向性：物质可以逆浓度梯度或电化学梯度进行转运。如细胞为了保持膜内、外的K+和Na+离子的浓度梯度以维持正常的生理活动需要，细胞通过主动转运方式，向内泵入K+，而向外泵出Na+。

主动转运过程可以被某些抑制剂抑制。

主动转运所需的能量一般由ATP提供。

化学本质为钠、钾－ATP酶钠、钾离子泵钠、钾－ATP酶构象变构假说钙泵依赖离子流的转运依赖质子流的