医学生物学2

受体是细胞的一种生物大分子（蛋白质）， 能选择性地识别外来信号分子（配体），
并与之结合而引起细胞的生物学效应。受
体由多肽组成，许多受体是固定在细胞膜
上，并暴露在细胞外层表面。
存在于细胞膜上的受体，是一类镶 膜受体：
受 体 两 大 类
嵌在细胞膜上的糖蛋白。
结合水溶性信号分子 ：神经递质、大多数肽类激素
信号传导异常与疾病


受体异常病 1. 遗传性或原发性受体病 因受体基因突变，致使受体缺乏或结构 异常引起的疾病。如：家族性高胆固醇 血症，由于LDL受体数目减少或结构异 常，降低了肝细胞对血液中LDL的摄入 能力，LDL可因此持续存在于血液中， 引起高胆固醇血症。
非胰岛素依赖性糖尿病

也是一种常见的遗传性受体病，因遗传 因素，胰岛素受体的数量发生减少或功 能出现异常，使细胞对胰岛素的敏感性 降低，耐受力增强，细胞糖代谢出现障 碍，最终导致糖尿病。
膜糖类主要分布在细胞膜的外表面，
是细胞相互识别、粘着、信号接收、通讯
联络、免疫应答等的分子基础，在膜与外
界环境相互作用过程中
担负着许多重要的功能。
以上膜中的蛋白质、脂 类、糖类是如何有机地 结合在一起构成细胞膜 的呢？
二.细胞膜的分子结构
细 胞 外 被 脂 类 双 层
糖类
膜 蛋 白
细胞内
(一) 液态镶嵌模型：是Singer和Nicolson于1972
细胞连接的类型

动物细胞间的连接方式有紧密连接、桥 粒、粘合带以及间隙连接等。

植物细胞间则通过胞间连丝连接。
膜蛋白功能：

参与细胞的物质运输、催化作用、支持 与连接、细胞识别及信号转导、细胞免 疫等。
运输蛋白



酶
连接蛋白 信号转导受体
(三)膜糖类
膜中含有的糖类称为膜糖类，占膜重量的 2～10％，主要分布在细胞膜外表面。
共价键
糖类+脂类 膜糖类 糖类+蛋白质
糖 脂
共价键
糖蛋白
细胞外被(糖萼)

细胞器 内质网、高尔基体:参与蛋白质合成、 加工、运输 溶酶体:消化作用 线粒体:氧化磷酸化, 提供能量 叶绿体:光合作用场所
（四）信号传导

细胞质膜中的受体从环境中识别并结合 特异的配体（化学信号、电信号）进行 信号传递，引起细胞内的反应的过程， 即把胞外信号转变成胞内信号的过程。

一个细胞对一个特定的信号分子作出反应 的能力，取决于细胞的受体(receptor)。
磷脂的极性头部是 各种磷脂酰碱基， 它们通过甘油基团 与非极性尾部两条
磷脂酰 碱基
磷酸
甘油
极 （性 亲头 水部 ）基 团
非 极 （性 疏尾 水部 ）基 团
X ︳ O O P—O O CH— CH—CH2 O C O O C O
烃链（脂肪酸链）
相连。主要磷脂有
脂 脂 肪 肪 脂 酸 酸
14 24 个 碳 原 子

糖脂含量约占膜脂总量的5％以下，在 神经细胞膜上糖脂含量较高，约占510％。糖脂也是两性分子。最简单的 糖脂是半乳糖脑苷脂，它只有一个半乳 糖残基作为极性头部，在髓鞘的多层膜 中含量丰富；变化最多、最复杂的糖脂 是神经节苷脂，其头部包含一个或几个 唾液酸和糖的残基。神经节苷脂是神经 元质膜中具有特征性的成分。
1.
(Passive transport)
不消耗细胞的代谢能量,而将物质从高
浓度一侧经细胞膜向低浓度一侧（顺浓
度梯度）的运输方式。
高浓度
低浓度
高浓度
低浓度
配体闸门通道扩散
高浓度
配体
通道蛋白
低浓度
物质顺浓度梯度经过闸门孔道扩散到 细胞膜的另一侧这样的转运过程称闸 门通道扩散。
电压闸门通道扩散

在多细胞生物体内，细胞与细胞之间通
过细胞膜相互联系，形成一个密切相关，
彼此协调一致的统一体，称为细胞连接。

细胞连接是多细胞有机体中相邻细胞之 间通过细胞膜相互联系、协同作用的重 要组织方式，在结构上常包括质膜下、 质膜及质膜外细胞间几个部分，对于维 持组织的完整性非常重要，有的还具有
细胞通讯作用。
存在于细胞质和细胞核内的受体。 胞内受体：
结合脂溶性信号分子：甾醇类激素

配体：凡能与受体结合的细胞外物质统 称为信号分子或配体。（激素、神经递 质、抗原、药物等）
信号分子按其性质分为：
1. 旁分泌信号：指信号细胞分泌的信号分
子只能影响到周围邻近的细胞。
2. 突触信号：指神经末梢分泌神经递质， 作用于突触后靶细胞，传递的信号。
~
磷脂酰乙醇胺（脑
磷脂）、磷脂酰胆 碱（卵磷脂）
肪 酸
(2) 胆固醇
极性头部
平 面 甾 环 结 构
羟基基团是极性头部，通过甾
环与一个非极性的烃链连接。
非 极 性 尾 部
(3) 糖 脂
CH3 CH3 CH3 N CH2 CH2 O P O O 神经 酰胺
极性头部由一个或数个糖基组成，非极性 尾部是两条烃链，是鞘胺醇的衍生物。
脂类分子的排列特性（双极性特点）
水 水
水
磷脂分子团
磷脂双分子层
脂质体
(二) 膜蛋白 生物膜中的蛋白质叫膜蛋白。
膜 蛋 白 外周蛋白（外在蛋白）： 占膜蛋白20－30％，主 要在膜的内表面，与膜 脂或内在蛋白相连。
镶嵌蛋白（内在蛋白）： 占膜蛋白70－80％，不 同程度镶嵌在脂类双分子层。为两性分子，疏水 部分位于脂双层内部，亲水部分位于脂双层外部。 由于存在疏水结构域，与膜的结合非常紧密，只 有用去垢剂（detergent）才能从膜上洗涤下来， 如离子型去垢剂SDS，非离子型去垢剂TritonX100。
第三节 生物膜的结构与 功能
细 胞 膜 又 称 细 胞 质 膜 (plasma membrane)是指包围在细胞表面的一层极 薄的膜，主要由膜脂和膜蛋白所组成。 电镜下，质膜呈现出 “二暗一明”的三层 夹板式结构叫单位膜。
细胞质 细胞膜

质膜的基本作用是维护细胞内微环境的 相对稳定，并参与同外界环境进行物质 交换、能量和信息传递。另外，在细胞 的生存、生长、分裂、分化中起重要作 用。
（五）参与细胞间的相互作用



细胞识别 细胞黏着 细胞连接 细胞间通讯


1. 细胞识别：指细胞之间相互辨认和 鉴别，以及对自己和异己物质分子的认 识现象。 细胞膜的信息传递、巨嗜细胞的吞噬、
细胞之间粘着、聚集、免疫系统识别入
侵的病原体、受精过程、胚胎的发育分
化等，都需要细胞进行识别。
2.细胞连接
(三)板块镶嵌模型

该模型认为,在流动的脂双层中存在许多大小 不同能独立移动的类脂板块(有序) ,在这些 板块间被流动的类脂区(无序)分开。二者处 于一种连续动态平衡之中,因而生物膜是由不 同流动性的板块镶嵌而成的动态结构。
三、细胞膜特性பைடு நூலகம்
1.不对称性：细胞膜内外两层的结构 和功能有很大差别。
（1）脂质双分子层的不对称性
胆固醇
外周蛋白 整个蛋白 细胞骨架收缩器
细胞质
（2）膜蛋白分布的不对称性 ①跨膜蛋白跨越脂质双分子层有一定方向性。 ②糖蛋白上的低聚糖（糖链）均位于细胞膜的外表面。 ③膜蛋白颗粒在内外两层中分布的不对称。
膜分子结构的不对称性决定了细胞膜功能的不对称性
2.细胞膜的流动性：指膜中脂类和蛋白质的运动 （1）膜脂的流动性 ①侧向运动 ②转动 ③左右摆动 ④翻转运动
CH3 CH3 CH3 N CH2 糖 2 CH O (Gal) O P O O 神经 酰胺
糖 (Gal) CH
3
O
CH3 糖 CH3 N (Gal) CH2 糖 CH2 (Gal) O
P O 糖 O (Gal) O
鞘 磷 脂 鞘 胺 醇
半 鞘 乳 磷 糖 脂 脑 苷 脂
神经 酰胺
糖 鞘 磷 脂 脂 分 子
（2）膜蛋白的流动性
横向扩散 膜蛋白的流动 旋转运动
影响膜流动性的因素
1.脂肪酸链不饱和程度增高，膜流动性增大
2.脂肪酸链的长度增加降低膜的流动性 3.胆固醇含量增加降低膜的流动性 4.卵磷脂/鞘磷脂的比例增高促进膜的流动 5.镶嵌蛋白质越多膜的流动性越小 6.温度、pH、离子强度等改变都有不同影响
每消耗1分子ATP，可泵出3个Na+，泵入2个K+ 大亚基：为大的跨膜蛋白,是该酶的催化部位。 小亚基: 为小的糖蛋白,其作用机制不详。
+
钠离子
+
鸟苷 钾与鸟苷结合部位
钠 浓 度 梯 度 13 倍
大 亚 基
钠结合部位
钾 浓 度 梯 度 30 倍
[
[ ]
钾离子
]
ATP
ADP+Pi
细胞质
(三)功能定位与组织化
镶嵌蛋白 外周蛋白
液态镶嵌模型尽 管已被大家所接 受，但你知道它 的不足之处吗？
不足之处：没有说明流动的膜是如何在
变化中保持膜的相对完整性和稳定性。
1975年、1977年提出了晶格镶嵌模型、
板块镶嵌模型作了补充说明。
(二)晶格镶嵌模型

该模型认为,生物膜中的类脂在可逆地 进行无序(液态)和有序(晶态)的相变, 膜蛋白对类脂分子的运动具有限制作用。 比较合理地说明了生物膜既具有流动性, 又具有相对完整性及稳定性的原因。
2. 自身性免疫受体疾病

某些情况下，机体自身产生受体的抗体， 抗体与受体结合后，封闭了受体的作用， 使受体功能发生改变，引起自身性免疫 受体病。如：重症肌无力患者体内，存 在抗乙酰胆碱（Ach）受体的抗体，使 受体数目减少，出现相关病症。