细胞与细胞膜.docx

1、细胞与细胞膜细胞与细胞膜细胞膜是细胞与环境的界线，由双层脂质所构成，如下图所示：内部亲油端以原文看应为内部亲水端胞器位于细胞内，为由膜所形成的分隔物。细胞膜本身即为胞器，而所有的膜形状上都是球形（由上而下观察）。原核细胞：仅由单层膜所包覆形成，DNA和细胞质彼此没有任何的分隔。例：细菌大部分细菌都具有细胞壁，而细胞壁再由细胞膜所包覆。细胞膜决定细胞与外界环境的界限，而得以划分出细胞内外两个部分。细菌的DNA约长1 mm，但细菌的大小才约2 m（1m = 10-3 mm），故表示其中的DNA必然有缠绕、折迭的情形。糖解作用发生于所有生物（包括真核与原核生物）的细胞质中。真核细胞细胞由细胞膜所包覆

2、，细胞内部的各个独立的小分隔（或称胞器）亦由膜所包覆，细胞由外部的细胞膜与外界环境有所区隔，而构成细胞内各胞器的结构亦为膜。下图为真核细胞的结构：(取材自 http:/esg-www.mit.edu:8001/esgbio/cb/org/animal.gif)细胞膜：由双层脂质所构成。细胞核与粒线体：由双层膜所构成（分内膜与外膜）。细胞溶质（Cytosol）：细胞膜与细胞核之间的水溶液，不包括任何胞器。细胞内有许多的胞器，每个胞器都由膜所构成。举例：溶体：可分解蛋白质或其它分子的胞器，内部具有分解酵素。如下图所示：溶体内部酸度很高，且具有蛋白酶（可分解蛋白质）和核酸酶（可分解DNA、RNA等核

3、酸）。原文的9应为(细胞核：包覆DNA的胞器。如下图所示：RNA在细胞核内合成出并送至细胞质进行转译工作。粒线体：真核细胞的胞器，是ATP（即细胞能量来源）的主要合成地点，粒线体由外膜与高度折迭的内膜所构成。每个胞器，包括细胞膜在内，都有其各自的蛋白质组成成分。(取材自 http:/esg-www.mit.edu:8001/esgbio/cb/org/mito.gif)细胞膜的构造-双层磷脂质-具有蛋白质，有些是固有的蛋白质，其它的则分为输送分子进出的跨膜蛋白或细胞表面的受器。膜蛋白的例子：原文中blucose应为glucose所有的膜皆由双层脂质所构成，这些脂质包括由饱和或不饱和脂肪酸所构成

4、的磷脂质。不饱和脂肪酸由于除了具有CC外，还具有CC，这使得细胞膜具有流动性。磷脂质彼此间的缠络使得细胞膜更具流动性，这类磷脂质包括不饱和油酸与多不饱和亚麻油酸。脂肪酸为碳氢长链，并与一羰基相连，如CH3(CH2)nCOOH，其中n通常介于8到12之间。当一分子甘油酯化为两分子脂肪酸时，即可形成磷脂质。细胞膜中的磷脂质通常其磷酸基会受到修饰：受到乙醇胺（ethanolomine）修饰的磷脂质即称为磷脂乙醇胺（phosphatidylethanolamine）磷脂质可以下图表示：亲水头.亲油尾?磷脂质由于其脂肪酸链的亲油端彼此交互作用，再加上饱和脂肪酸之间的缠绕，通常会形成脂双层，这种形态是由于

5、凡得瓦力与亲油效应（即物以类聚的现象）所造成，同时也使得脂肪酸链得以与外界亲水环境相隔绝。脂双层的总厚度约3 nm（1 nm=10-9 m）或30。磷脂质在水溶液中会自动形成双层脂质的形态，碳氢链绝不会与水相接触。双层磷脂质通常会围绕在一起，形成与外界隔绝的封闭分隔，即没有任何缝隙的连续膜。磷脂质在溶液中通常会以下列三种形态存在：1. 胶团（Micelles）：内部仅有脂肪酸亲油端的粒子。2. 脂质体（Liposomes）：内部具有水溶液的粒子。3. 双层折迭（Bilayer Sheets）：即使是在水溶液中，仍未必会形成脂双层，也不会产生没有任何缝隙的连续膜。所有的生物膜都会形成封闭分隔，从

6、外表观察，看似球状物。若仔细观察细胞两侧的电位：内部亲油端的问题同前.但依下文似翻者为正确膜可透过脂双层将附于其上的正、负电荷分离，再利用正、负电荷相吸的原理，达到储存电荷的目的，此功能与电子学中的电容器类似（如下图所示）。磷脂质的亲油区则和同绝缘体般，可避免水分子与离子通过。绝缘体：亲油区（脂肪酸链）电容器：亲水基（磷酸基）几乎每个细胞的内部都比外部带有较多的负电荷，膜内外的电位差约为-70 mV。70 mV看似不高，但若考虑到膜的厚度（约3.5 nm），则0.07 V/ 3.5107 cm200,000 V/ cm（即每公分有二十万伏特！）。细胞膜（流体镶嵌模型）(取材自http:/www

7、.bgsu.edu/departments/chem/midden/MITBCT/mem/structure.html)细胞膜的特点：1. 可将小分子（如ATP）保留在细胞内，但也会释出废物分子。2. 细胞膜为一选择性屏障，大部分的分子，包括离子、醣类、胺基酸等分子在内，都无法直接通过细胞膜，细胞必须用摄取的方式才能将这些分子纳入细胞内部。3. 细胞膜上附有许多蛋白质，这些蛋白质可作为辅助小分子进出细胞之用：(1) 膜上的蛋白质可帮助细胞与其它细胞相连，这些附着性分子通常参与细胞群形成组织的过程。(2) 某些分子可透过蛋白质直接进出细胞膜。(3) 细胞膜上带有各式各样的蛋白质，有些称为受器（可

8、与激素这类分子相结合），有些则为输送蛋白（辅助分子进出细胞）。4. 细胞内部有各种不同的胞器，许多胞器都由双层脂膜所包覆。5. 每个胞器都相当独特，胞器的分类主要由胞器内部及其膜上的蛋白质种类来决定。既然内部为亲油区，蛋白质又是如何进入到膜的内部的呢？每个蛋白质都有CO和NH键，这些极性键不会阻碍蛋白质进入到膜的内部吗？原来，蛋白质的跨膜区会形成称为螺旋的结构，这是由于CO和NH间形成氢键的缘故（即COHN），因此这些极性键并不会和细胞膜的亲油区发生交互作用。（如下图所示）螺旋结构(取材自http:/esg-www.mit.edu:8001/esgbio/lm/proteins/structu

9、re/structure.html)有关螺旋结构1) CO和NH间形成的氢键较一般的氢键为长。2) CO和NH等极性分子团位于螺旋内部，而R分子团（即侧链）突出于螺旋外部。蛋白质的跨膜区包括哪类胺基酸呢？主要为带有亲油性R分子团的胺基酸，因为这类分子团较能够与细胞膜内部的亲油区相结合。下列为蛋白质跨膜区主要的胺基酸：跨膜蛋白质的例子：1) 下图为细胞膜中的胰岛素（一种激素）受器。2) 葡萄糖输送蛋白：螺旋并非呈直线排列，而是彼此聚集在一起形成小孔，此小孔可用以输送葡萄糖：（如下图）这些输送蛋白都是细胞膜中很独特的蛋白质，可用以辅助分子（如葡萄糖）通过细胞膜，这些蛋白质与分子相连，帮助分子通过细

10、胞膜并进入到细胞内部。输送蛋白经过下列过程后可保持原来的状态：若观察细胞内另一个胞器溶体，可发现到溶体的膜上带有特殊的蛋白质，这类蛋白质可用以维持溶体内部的酸性环境。（如下图所示）1) 质子（H+）帮浦 a. 可将H+送进溶体内部，H+的上升可降低溶体内部的pH，使内部呈现酸性。 b. 需消耗能量，能量来源由ATP水解而来（ATPADP + Pi）。2) Cl-通道蛋白 a. 使Cl-依浓度差流入溶体内部。 b. Cl-可用以中和H+造成的正电荷上升情形。溶体内部的H+可为其外部环境的H+达100倍以上。若观察另一种细胞红血球（erythrocyte）：1. 红血球（red blood cel

11、l，RBC）形状为双凹盘。2. 红血球在细胞分化过程中（即形成红血球的过程）会失去细胞核。3. 红血球内部带有许多的血红素，可用以输送O2。4. 红血球的的半生期（即半数死亡.半衰期）约为120天。虽然红血球直径高达7 m，但由于具有高度的弹性，而得以在循环系统狭窄的微血管中以挤压形状的方式顺利移动。红血球高度弹性的产生可归因于其细胞膜内部复杂的细胞骨架网络，若深入分析红血球的细胞膜及其蛋白质网络：蛋白质形成的网络结构也可作为细胞间的连结之用，两细胞可由整齐排列的蛋白质彼此相连在一起。（如下图所示）总复习： 所有的膜都由磷脂质所构成，且以双层结构存在。 所有的胞器都由膜所包覆。 所有的胞器都由下列蛋白质所构成：1) 可决定胞器形状的蛋白质2) 跨膜输送蛋白3) 可代表所属胞器的独特蛋白质责任编译：清华生科 庄雅善