考研课件医学细胞生物学第五章 细胞膜及其表面-1
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医学细胞生物学(全套129课件)
医学细胞生物学(全套129课件)一、教学内容本节课的教学内容来自于医学细胞生物学教材的第五章节，主要内容包括：细胞膜的结构与功能、细胞器的分布与功能、细胞核的结构与功能以及细胞信号传导等。
二、教学目标1. 让学生了解和掌握细胞膜、细胞器、细胞核的结构与功能。
2. 培养学生对细胞信号传导的理解和应用能力。
3. 提高学生对医学细胞生物学的学习兴趣和科学思维能力。
三、教学难点与重点重点：细胞膜、细胞器、细胞核的结构与功能，细胞信号传导的过程。
难点：细胞信号传导的分子机制，细胞器的分类和功能。
四、教具与学具准备教具：多媒体教学课件、细胞模型、显微镜等。
学具：笔记本、彩色笔、细胞模型等。
五、教学过程1. 实践情景引入：通过展示人体的细胞图像，引导学生了解细胞的基本结构，激发学生的学习兴趣。
2. 教材讲解：(1) 细胞膜的结构与功能：介绍细胞膜的组成，如蛋白质、脂质和糖类，以及其功能，如物质交换、细胞识别等。
(2) 细胞器的分布与功能：讲解各种细胞器的形态、分布和功能，如线粒体、内质网、高尔基体等。
(3) 细胞核的结构与功能：介绍细胞核的组成，如核膜、染色质、核仁，以及其功能，如遗传信息的存储和调控等。
(4) 细胞信号传导：讲解细胞信号传导的基本过程，如受体、信号分子、效应器等。
3. 例题讲解：分析细胞信号传导的实例，帮助学生理解和掌握相关知识。
4. 随堂练习：设计相关的选择题和简答题，检查学生的学习效果。
5. 课堂讨论：引导学生探讨细胞信号传导在医学领域的应用，如疾病的发生和治疗等。
六、板书设计板书内容包括细胞膜、细胞器、细胞核的结构与功能，细胞信号传导的过程等。
七、作业设计1. 请简述细胞膜的结构与功能。
2. 请列举三种细胞器及其功能。
3. 请解释细胞信号传导的过程。
4. 请结合实例，说明细胞信号传导在医学领域的应用。
八、课后反思及拓展延伸本节课通过讲解细胞膜、细胞器、细胞核的结构与功能，以及细胞信号传导的过程，使学生对医学细胞生物学有了更深入的了解。
《医学细胞生物学》课件
细胞周期与细胞分裂
研究细胞增殖的调控机制，包括 细胞周期的调控、细胞分裂和染 色体分离等过程。
细胞膜的结构与功能
研究细胞膜的组成、结构和功能 ，以及物质跨膜运输、信号转导 等机制。
细胞凋亡与自噬
研究细胞死亡的机制和过程，包 括凋亡和自噬等。
医学细胞生物学与医学的关系
医学细胞生物学为医学提供了基础理 论知识和技术手段，为疾病的预防、 诊断和治疗提供了理论基础和实践指 导。
瘤进行治疗。
THANKS
感谢观看
物质进出细胞。
细胞膜的功能
细胞膜具有多种功能，包括物质转 运、信号转导、细胞识别等，对维 持细胞正常生理活动至关重要。
细胞膜的结构特点
细胞膜具有双层膜结构，膜蛋白和 脂质分子具有一定的流动性，这种 流动性对于细胞适应外界环境变化 具有重要意义。
细胞器的结构与功能
线粒体的结构与功能
叶绿体的结构与功能
自身免疫性疾病的细胞基础
自身免疫性疾病概述
自身免疫性疾病是一类由于机体免疫系统对自身组织或器官产生异常反应而导致的疾病 ，如类风湿性关节炎、系统性红斑狼疮等。
自身免疫性疾病的细胞基础
自身免疫性疾病的发生与多种免疫细胞有关，如T淋巴细胞、B淋巴细胞、巨噬细胞等 。这些细胞的异常活化和免疫应答可以导致自身组织的损伤和炎症反应，引发自身免疫
医学细胞生物学的发展也促进了医学 领域的科技进步和创新发展，为提高 人类健康水平和生活质量做出了重要 贡献。
通过研究细胞的生理和病理过程，可 以深入了解疾病的发病机制和发展过 程，为新药研发和治疗方法提供思路 和方向。
02
细胞的结构与功能
细胞膜的结构与功能
细胞膜的组成
细胞膜由脂质、蛋白质和糖类组 成，具有选择透过性，能够控制
医学细胞生物学ppt课件
2024/1/26
细胞分化类型
组织特异性分化、器官特异性分化、 系统特异性分化。
影响因素
基因表达差异、表观遗传修饰、细胞 间相互作用、微环境信号。
18
凋亡途径和调控机制
凋亡途径
外源性途径（死亡受体介导）、内源性途径（线粒体介导）。
调控机制
Bcl-2家族蛋白、Caspase家族蛋白酶、IAP家族蛋白等参与凋亡调控，通过信号转导途径实现细胞凋 亡。
凋亡是细胞程序性死亡的过程，有助 于清除受损或多余的细胞。在肿瘤中 ，细胞凋亡受到抑制，导致肿瘤细胞 堆积。
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21
神经退行性疾病中神经元损伤机制
神经元凋亡
在神经退行性疾病中，神经元凋 亡是一个重要环节。凋亡过程涉 及一系列基因和蛋白的激活，最
终导致神经元死亡。
2024/1/26
氧化应激
A
糖酵解途径
细胞在无氧条件下通过糖酵解将葡萄糖分解为 乳酸或乙醇，并释放少量ATP。
糖有氧氧化途径
在有氧条件下，葡萄糖经过糖酵解和柠檬 酸循环彻底氧化为水和二氧化碳，并释放 大量ATP。
B
C
糖异生作用
非糖物质如乳酸、甘油等转变为葡萄糖或糖 原的过程，以维持血糖水平稳定。
糖代谢的调控机制
包括激素调节（如胰岛素、胰高血糖素）和 酶活性的调节（如己糖激酶、磷酸果糖激酶 等）。
胆固醇代谢
胆固醇是体内重要的脂质成分 ，参与胆汁酸、维生素D和类固
醇激素的合成。
13
蛋白质合成与降解途径
01
蛋白质合成
包括转录和翻译两个过程，其中转录是以DNA为模板合成RNA的过程
，而翻译则是以mRNA为模板合成蛋白质的过程。
细胞分化类型
组织特异性分化、器官特异性分化、 系统特异性分化。
影响因素
基因表达差异、表观遗传修饰、细胞 间相互作用、微环境信号。
18
凋亡途径和调控机制
凋亡途径
外源性途径（死亡受体介导）、内源性途径（线粒体介导）。
调控机制
Bcl-2家族蛋白、Caspase家族蛋白酶、IAP家族蛋白等参与凋亡调控，通过信号转导途径实现细胞凋 亡。
凋亡是细胞程序性死亡的过程，有助 于清除受损或多余的细胞。在肿瘤中 ，细胞凋亡受到抑制，导致肿瘤细胞 堆积。
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神经退行性疾病中神经元损伤机制
神经元凋亡
在神经退行性疾病中，神经元凋 亡是一个重要环节。凋亡过程涉 及一系列基因和蛋白的激活，最
终导致神经元死亡。
2024/1/26
氧化应激
A
糖酵解途径
细胞在无氧条件下通过糖酵解将葡萄糖分解为 乳酸或乙醇，并释放少量ATP。
糖有氧氧化途径
在有氧条件下，葡萄糖经过糖酵解和柠檬 酸循环彻底氧化为水和二氧化碳，并释放 大量ATP。
B
C
糖异生作用
非糖物质如乳酸、甘油等转变为葡萄糖或糖 原的过程，以维持血糖水平稳定。
糖代谢的调控机制
包括激素调节（如胰岛素、胰高血糖素）和 酶活性的调节（如己糖激酶、磷酸果糖激酶 等）。
胆固醇代谢
胆固醇是体内重要的脂质成分 ，参与胆汁酸、维生素D和类固
醇激素的合成。
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蛋白质合成与降解途径
01
蛋白质合成
包括转录和翻译两个过程，其中转录是以DNA为模板合成RNA的过程
，而翻译则是以mRNA为模板合成蛋白质的过程。
最新基础医学细胞生物学PPT课件-细胞膜及其表面-细胞表面及其特化结构教学讲义PPT课件
9
Medical Cell Biology
二、细胞表面的特化结构
细胞表面最明显的特化结 构有：微绒毛、内褶、纤毛和 鞭毛，常还有一些暂时的结构， 如变形足、皱褶等。
微绒毛
皱褶
圆形变形足
糖萼 通道与小泡
尖形变形足
内褶
10
(一)微绒毛
Medical Cell Biology
微绒毛(microvillus)广泛存 在于动物细胞的游离表面。细 长指状突起，直径100nm(内有 微丝)，长约100-200nm。扩大 细胞作用的表面积，有利于细 胞的吸收。每个小肠上皮细胞 有1000-3000根微绒毛。
锚 与中间纤维的锚定连接
定
连 接
与肌动蛋白纤维的锚定 连接
桥粒与半桥粒
desmosome and hemi-
粘合带和粘合斑 adhesion belt and focal adhesion
22
Medical Cell Biology
1. 粘合带与粘着斑
粘合带位于紧密连接下方
粘合带
（adhesion belt）
ECM的功能：支持、保护和提供营养外，还控制 细胞的迁移、增殖、分化、细胞识别、粘着、通讯联 络、信号传导、形态建成、代谢、基因的表达与调控 等生理过程和炎症、损伤与修复、免疫应答以及肿瘤 转移等病理过程中具有重要的功能和作用。
42
Medical Cell Biology
四、细胞外基质
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Medical Cell Biology
呈带状环绕细胞， 一般位于上皮细 胞顶侧面的紧密 连接下方。在粘 合带处相邻细胞 的间隙约15～ 20nm。
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Medical Cell Biology
细胞膜及其表面结构PPT课件
三）膜糖类
➢与膜脂或膜蛋白结合成糖脂或糖蛋白，仅分布于 膜的外表面。
➢主要为一些低聚糖组成，如半乳糖、甘露糖、岩 藻糖、半乳糖胺、葡萄糖、葡萄糖胺、唾液酸等 七种。
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细 胞 被
膜
蛋
脂
白
双
层
细胞质
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血型糖蛋白
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二、细胞膜的分子结构
第22页/共59页
主要形式为紧密连接（tight junction) ； 分子机制：相邻细胞的特殊膜蛋白相互交联
（嵴线）封闭了细胞之间的空隙。
特点：细胞膜之间连接紧密，无空隙； 分布：广泛存在于各种上皮细胞之间。
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细胞膜 细胞间隙 （嵴线）
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紧密连接的功能
1、形成渗漏屏障，起重要的封闭作用； 例：血脑屏障和血胎屏障
3）膜流动性的生理意义
➢ 质膜的流动性是保证其正常功能的必要条件。 ➢ 当膜的流动性低于一定的阈值时，许多酶的活动和跨膜运输将停止； ➢ 反之如果流动性过高，又会造成膜的溶解。
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2、质膜的不对称性
➢膜脂分布的不对称性：脂类双分子层内外两层
脂质分子种类、含量和比例均不相同；
➢膜蛋白分布的不对称性：没有任何一种蛋白是
总之：锚定连接将相邻 细胞的骨架系统或将细 胞与基质相连形成一个 坚强、有序的细胞群体。
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三、通讯连接（communicating junction）
• 除了连接作用以外，还具有介导细 胞间通讯的作用； • 是动物细胞（包括人）间最主要的 一种连接方式； • 包括：间隙连接和突触连接。
旧称脑磷脂； ④ 磷脂酰肌醇phosphatidylinositol，PI。
细胞生物学细胞质膜及其表面PPT课件
等形成的微结构域——脂筏。
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磷脂与糖脂分布的不对称性
2．复合糖 的不对称
性 • 膜糖以 糖蛋白或 糖脂的形 式存在， 无论是糖 蛋白还是 糖脂的糖 基都是位 于膜的外
表面
第40页/共72页
膜糖分布的不对称性
3、膜蛋白的不对 称性：每种膜蛋白 分子在细胞膜上都 具有特定的方向性 和分布的区域性。 膜蛋白的不对称性 包括外周蛋白分布 的不对称以及整合 蛋白内外两侧氨基 酸残基数目的不对 称。如各种激素的 受体具有极性，细 胞色素C位于线粒
PF，原生质小页断面（protoplasmic face）
第37页/共72页
小鼠肝细胞膜冰冻蚀刻
EF PF
第38页/共72页
•1、膜脂的不对称性：同一种脂分子在脂双层中呈不均 匀分布，如：PC和SM主要分布在外小叶，PE和PS分 布在内小叶。用磷脂酶处理完整的人类红细胞，80%的
PC降解，PE和PS分别只有20%和10%的被降解。 • 膜脂的不对称性还表现在膜表面具有胆固醇和鞘磷脂
旧称卵磷脂 ② 磷脂酰丝氨酸 phosphatidylserine，PS
③ 磷脂酰乙醇胺 phosphatidylethanolamine，PE，旧称脑 磷脂 ④ 磷脂酰肌醇phosphatidylinositol，
PI ⑤ 双磷脂酰甘油Diphosphatidylglycerol,
DPG，旧称心磷脂
水通道。
第17页/共72页
• 外周蛋白又称附着蛋白(protein-attached)。这种蛋 白完全外露在脂双层的内外两侧。靠离子键或其它较弱的 键与膜表面的蛋白质分子或脂分子的亲水部分结合，因此 只要改变溶液的离子强度甚至提高温度就可以从膜上分离 下来，有时很难区分整合蛋白和外周蛋白，主要是因为一 个蛋白质可以由多个亚基构成，有的亚基为跨膜蛋白，有
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磷脂与糖脂分布的不对称性
2．复合糖 的不对称
性 • 膜糖以 糖蛋白或 糖脂的形 式存在， 无论是糖 蛋白还是 糖脂的糖 基都是位 于膜的外
表面
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膜糖分布的不对称性
3、膜蛋白的不对 称性：每种膜蛋白 分子在细胞膜上都 具有特定的方向性 和分布的区域性。 膜蛋白的不对称性 包括外周蛋白分布 的不对称以及整合 蛋白内外两侧氨基 酸残基数目的不对 称。如各种激素的 受体具有极性，细 胞色素C位于线粒
PF，原生质小页断面（protoplasmic face）
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小鼠肝细胞膜冰冻蚀刻
EF PF
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•1、膜脂的不对称性：同一种脂分子在脂双层中呈不均 匀分布，如：PC和SM主要分布在外小叶，PE和PS分 布在内小叶。用磷脂酶处理完整的人类红细胞，80%的
PC降解，PE和PS分别只有20%和10%的被降解。 • 膜脂的不对称性还表现在膜表面具有胆固醇和鞘磷脂
旧称卵磷脂 ② 磷脂酰丝氨酸 phosphatidylserine，PS
③ 磷脂酰乙醇胺 phosphatidylethanolamine，PE，旧称脑 磷脂 ④ 磷脂酰肌醇phosphatidylinositol，
PI ⑤ 双磷脂酰甘油Diphosphatidylglycerol,
DPG，旧称心磷脂
水通道。
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• 外周蛋白又称附着蛋白(protein-attached)。这种蛋 白完全外露在脂双层的内外两侧。靠离子键或其它较弱的 键与膜表面的蛋白质分子或脂分子的亲水部分结合，因此 只要改变溶液的离子强度甚至提高温度就可以从膜上分离 下来，有时很难区分整合蛋白和外周蛋白，主要是因为一 个蛋白质可以由多个亚基构成，有的亚基为跨膜蛋白，有
5 医学细胞生物学-细胞膜
磷脂酰丝氨酸
（Phosphatidylserine，PS） PS）
磷脂酰肌醇
（Phosphatidylinositol，PI） PI）
鞘磷脂（Sphingomyelin，SM）： 鞘磷脂（Sphingomyelin，SM）： 神经酰氨骨架、一个磷脂酰胆碱。
2. 胆固醇(Cholesterol)： (Cholesterol)
一、膜内在蛋白（ 一、膜内在蛋白（integral protein） protein）
也称整合蛋白，多为跨膜蛋白，有的共价结合于 也称整合蛋白，多为跨膜蛋白，有的共价结合于 脂分子，占膜蛋白70%～80%，多是兼性分子。 脂分子，占膜蛋白70%～80%，多是兼性分子。
镶嵌蛋白：
疏水部分插入细胞 膜内，直接与脂双层的疏 水区域相互作用，亲水部 分露于膜的外面或内面。
糖类约占膜总重量的2%～10%。由各种己糖聚合 糖类约占膜总重量的2%～10%。由各种己糖聚合 成低聚糖糖链与膜蛋白或膜脂结合。复杂的糖基的结合 成低聚糖糖链与膜蛋白或膜脂结合。复杂的糖基的结合 方式，是细胞之间相互识别的分子基础。 方式，是细胞之间相互识别的分子基础。
膜糖类
膜糖的位置：细胞质膜上所有膜糖都位于质膜的外表面，
内膜系统中的膜糖则位于内表面。
膜糖的种类：动物细胞质膜上主要有7种 动物细胞质膜上主要有7
– D-葡萄糖、D-半乳糖、D-甘露糖、L-岩藻糖、N-乙酰-D-半乳糖胺、 葡萄糖、D 半乳糖、D 甘露糖、L 岩藻糖、N 乙酰N-乙酰葡萄糖胺、唾液酸
膜糖的存在方式：
– 通过共价键同膜脂或膜蛋白相连，即以糖脂或糖蛋白 的形式存在于细胞质膜上。 – 真核生物细胞膜上的蛋白质几乎都是糖蛋白。糖蛋白 主要存在于细胞质膜上，内膜中糖蛋白极少。 – 主要是两种连接方式：O－连接、N－连接 主要是两种连接方式：O－连接、N
医学细胞生物学细胞膜与细胞表面(ppt)
----液晶态（由磷脂的各种运动引起）。
温度下降，液晶态
晶态，
温度上升，晶 态
液晶态，
这种膜状态的改变称为 相变。
引起相变的临界温度称为相变温度。
膜脂的运动
பைடு நூலகம்
温度高于相变温度 膜脂分子的运动 。
液晶态的膜脂流动，即
其运动方式有以下四种： ①翻转运动 ②测向扩散 ③钟摆运动 ④旋转运动
膜 脂 的 流 动 性 示 意
3、糖脂的结构与功能
◇糖脂——磷脂衍生物 ——糖基取代磷脂头部的磷酸胆碱。
◇糖脂功能：膜受体。
4.1.2 膜蛋白种类、 分布和功能
膜蛋白 ——约占细胞总蛋白 25％ 膜各种功能的执行者
1.按位置分: ◆外周蛋白——膜内外表面 ◆镶嵌蛋白——嵌在脂质双分子层中 or 跨膜存在（跨膜蛋白）
镶嵌蛋白
不同细胞的膜，三种主要物质比例相差大
其它
糖类
膜脂
膜
蛋白质
中
各
成
分
的
比
例
膜 结 构 研 究 的 好 材 料
红细胞
◆Red Blood Cell是结构最简单的细胞: ■成熟的红细胞没有细胞器； ■质膜是红细胞惟一的膜结构； ■红细胞质膜易于提纯和分离；
◆人们对膜结构的认识，大多来自于对 红细胞膜结构的研究。
①强调了膜结构的流动性。
②强调了膜结构的不对称性和不均匀 性。
③膜的功能是由蛋白与蛋白、蛋白与 脂质、脂质与脂质之间复杂的相互作 用实现的。
4.2.2 细胞膜的特性
1、膜的不对称性（膜脂、膜蛋白不对称）
2、细胞膜的流动性
膜的动态结构，由膜分子的运动决定。 磷脂双分子层具流动性。
002细胞膜及其表面1
第二篇 细胞膜及其表面
第二篇 细胞膜及其表面
细胞膜的分子结构和特性 细胞表面及其特化 细胞膜与物质转运 细胞膜与细胞识别 膜受体与细胞的信号转导 细胞膜与医药学
第五章 细胞膜的分子结构和 特性
molecular structure and character of the cell membrane
J. D. Robertson(1959)：单位膜模型(unit membrane model)整个膜厚度约为7.5㎚，强调蛋 白质为单层伸展的β 片层折叠；
S. J. Singer和G. Nicolson(1972): 生物膜的 流动镶嵌模型(fluid mosaic model)，根据免疫荧 光技术、冰冻蚀刻技术的研究结果提出;
J.D.Robertson(1959)：单位膜模型(unit membrane model);
S.J.Singer和G.Nicolson(1972): 生物膜的流 动镶嵌模型(fluid mosaic model);
K.Simons et al(2019)：脂筏模型(lipid rafts model);
M.K.Jain and H.Байду номын сангаас.White(1977)提出，板块镶 嵌模型：在流动的类脂双分子层中存在许多大小不 同，刚度较大的彼此独立移动的类脂板块(有序结 构“板块”)。板块之间被流动的脂质区(无序结构 的“板块”)分割。
膜功能的多样性可能与板块的性质和变化有关。
K.Simons et al(2019)：脂筏模型(lipid rafts model);
Antibody 抗体
B
D
Drug crystallizes in aqueous fliuid 水溶性药物结晶
第二篇 细胞膜及其表面
细胞膜的分子结构和特性 细胞表面及其特化 细胞膜与物质转运 细胞膜与细胞识别 膜受体与细胞的信号转导 细胞膜与医药学
第五章 细胞膜的分子结构和 特性
molecular structure and character of the cell membrane
J. D. Robertson(1959)：单位膜模型(unit membrane model)整个膜厚度约为7.5㎚，强调蛋 白质为单层伸展的β 片层折叠；
S. J. Singer和G. Nicolson(1972): 生物膜的 流动镶嵌模型(fluid mosaic model)，根据免疫荧 光技术、冰冻蚀刻技术的研究结果提出;
J.D.Robertson(1959)：单位膜模型(unit membrane model);
S.J.Singer和G.Nicolson(1972): 生物膜的流 动镶嵌模型(fluid mosaic model);
K.Simons et al(2019)：脂筏模型(lipid rafts model);
M.K.Jain and H.Байду номын сангаас.White(1977)提出，板块镶 嵌模型：在流动的类脂双分子层中存在许多大小不 同，刚度较大的彼此独立移动的类脂板块(有序结 构“板块”)。板块之间被流动的脂质区(无序结构 的“板块”)分割。
膜功能的多样性可能与板块的性质和变化有关。
K.Simons et al(2019)：脂筏模型(lipid rafts model);
Antibody 抗体
B
D
Drug crystallizes in aqueous fliuid 水溶性药物结晶
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第一节 细胞膜的分子结构和特性
一、膜的化学组成
生 脂类、蛋白质、糖类 ——主要成分 物 膜 水、无机盐、金属离子 ——少量成分
蛋白质/脂类 : 在不同种类生物膜中有所不同。 一般地说：
功能多而复杂的膜，蛋白质/脂类 大； 功能少而简单的膜，蛋白质/脂类 小。
一、膜的化学组成
(一) 膜脂
生物膜上的脂类统称膜脂。
单糖或低聚糖 + 膜 脂
共价键
单糖或低聚糖 + 膜蛋白
糖 脂 (glycolipid) 糖蛋白 (glycoprotein)
功能：细胞外表的糖链与该细胞分泌出来的糖蛋白等粘附在一起，形
成一层外被，称细胞外被或糖萼，具有重要生理作用，几乎涉及所有
细胞与环境相互作用的生物学现象。
细 胞 外 被
脂 双 层
（1）
（2）
（4）
（5）
液态
（3）
三、膜的理化特性
（二）膜的流动性
2、膜蛋白的运动性 运动方式：侧向扩散、旋转扩散 细胞融合实验 + “成帽反应”
3、影响膜脂流动性的因素
1）脂肪酸链的长度及不饱和程度
链长，流动性小；链短，流动性大 饱和程度高，流动性小；反之，流动性大
2）胆固醇与磷脂的比值 调节膜质流动性，与温度有关
二、膜的分子结构
★★（三）液态镶嵌模型（fluid mosaic model）
1972年，Singer 和 Nicolson 总结提出，主要论点： 1. 流动的脂双分子层构成生物膜的连续主体。 2.球形的膜蛋白以各种形式镶嵌在脂双分子层中或附着在膜表面。 3.强调了膜的流动性和不对称性。
评价： 液态镶嵌模型可以解释
磷脂
膜
脂
胆固醇
糖脂
一、膜的化学组成
(一) 膜脂
1、磷脂
磷脂酸（前体）
磷酸甘油酯 磷脂酰胆碱（卵磷脂）
磷脂酰乙醇胺（脑磷脂）
类
型
磷脂酰丝氨酸
鞘磷脂
一、膜的化学组成
(一) 膜脂
1、磷脂
水 性 ）
极 性 头
部
（亲结鞘源自构胺性非 ）极
醇
性
尾
部
（
疏
水
一、膜的化学组成
(一) 膜脂
2、胆固醇
极 性 头 部固
醇
膜蛋白膜蛋白
细胞内
二、膜的分子结构
生物膜结构描述的历史回顾:
•1925年,Gorter 和Grendell 用丙酮抽提红细胞膜 中的脂类并在水和空气界面上铺展成单分子层,测量 其所占面积相当于所用红细胞膜总面积的两倍,因而 首次提出细胞膜是由连续的脂双分子层组成的。
迄今为止，关于膜的几十种结构模型都是建立在 “脂双分子层”这一基础之上的。
环
结
构
非
极
性
尾
部
一、膜的化学组成
(一) 膜脂
3、糖脂
糖脂与鞘磷脂相似，只是头部不同。 常见糖脂：脑苷脂；神经节苷脂
鞘 胺 醇
半乳糖苷脂
糖脂分子
一、膜的化学组成
(一) 膜脂
膜脂分子的共同特点：
都有亲水性和疏水性两端，称兼性分子或双亲性分子(amphipathic molecule)
双亲性分子在水溶液中可形成两种排列方式:
（一）膜的不对称性
1、膜蛋白分布的不对称性 1) 膜蛋白在脂双分子层中、膜内外的位置分布是不对称的 2) 膜蛋白在膜内的排布方向是不对称的
2、膜脂的不对称性 1)磷脂：磷脂酰胆碱和鞘磷脂多分布在膜外层
磷脂酰乙醇胺和磷脂酰丝氨酸多分布在膜内层 2) 胆固醇：主要分布在膜外层。 3) 糖脂 :全部分布在膜外层。
※膜脂和膜蛋白分布的不对称性决定了膜内外表面功能的不对称性。
三、膜的理化特性 ★★★
（二）膜的流动性
1、膜脂的流动性 ★★膜脂的特性——液晶态
★膜脂分子的运动方式
晶态
液晶态
相变
相变温度
（1）烃链的旋转异构运动 （2）脂肪酸链的伸缩和振荡运动 （3）膜脂分子的旋转运动 （4）侧向扩散运动 （5）翻转运动
二、膜的分子结构
（一）片层结构模型（lamella structure model）
1935年 Danielli 和 Davson 提出
蛋
脂
“蛋白质-磷脂-蛋白质”三夹板结构
白 质
双 分 子
层
（二）单位膜模型 （unit membrane model）
1959年 Robertson 提出
评价：提出膜形态共性，解释了某些属性 不足之处： 无法解释膜的动态结构变化， 显示不出各种膜之间的结构功能差异
胞质面
1 单次穿膜： 单条a-螺旋贯穿脂质双层
2 多次穿膜： 数条a-螺旋折返穿越脂质双层
内在膜蛋白具有双亲性，其亲水区域暴露在膜的内外表面与水相吸， 它们的疏水区域嵌入膜内，与脂类分子疏水尾部通过疏水键结合， 不易分离提纯。
一、膜的化学组成
(二) 膜蛋白
2、膜周边蛋白 (peripheral protein)
脂分子团
脂双分子层
水
水 脂质体
一、膜的化学组成
(二) 膜蛋白
是膜功能的主要体现者。
根据膜蛋白与膜脂的结合方式以及在膜中的位置的不同，分为： 膜内在蛋白 膜周边蛋白
一、膜的化学组成
(二) 膜蛋白
1、膜内在蛋白 (integral protein)
贯穿脂双层，两端露出膜内外——跨膜蛋白
非胞质面 脂 双 分 子 层
5 附在膜的内外表面，非共价地结合在跨膜蛋白上。
非胞质面 脂 双 分 子 层
胞质面
膜周边蛋白都是水溶性蛋白质，多分布在膜的内表面，靠离子键或其它 较弱的键与膜表面的蛋白质分子或脂分子的极性头部结合，因此只要改 变溶液的离子强度甚至提高温度就可以从膜上分离下来。
一、膜的化学组成
(三) 膜糖
共价键
极性头部
膜中发生的很多现象，为人们普
遍接受。
不足之处：忽视了膜各部分流动
脂双分子层
性的不均匀性，忽视了蛋白质分 疏水尾部
子对脂分子流动性的控制作用。
内在膜蛋白
外在膜蛋白
晶格镶嵌模型 板块镶嵌模型
补充完善液态镶嵌模型
二、膜的分子结构
目前对膜的分子结构较为一致的看法：
三、膜的理化特性 ★★★
——镶嵌性、流动性和不对称性
3）卵磷脂/鞘磷脂的比例 此比例小，流动性小；反之，流动性大
4）膜蛋白含量
含量高，流动性小；反之，流动性大
5）其他影响因素 如温度低，流动性小；反之，流动性大
第五章 细胞膜及其表面
细胞膜 cell membrane
概念：
是包围在细胞质外周的一层界膜，又称质 膜（plasma membrane)
功能：
生物膜 biological membrane
在细胞中,除了质膜外, 细胞 内还有丰富的膜性结构。由 于这些膜与质膜在化学组成、 分子结构和功能运作上具有 很多共性，把质膜和细胞内 各种膜相结构的膜统称为生 物膜。