第五章细胞膜的结构
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细胞生物学第五章(内膜系统)
N-linked glycosylation O-linked glycosylation
修饰部位 ER
Golgi complex
1.脂类的合成
SER最主要的功能是合成和运输脂类。
可合成生物膜的磷脂、胆固醇和糖脂。
翻 转 酶
转运方式：
出芽：到高尔基体、 溶酶体和细胞膜。 膜泡转运
磷脂转换蛋白：线
第五章 内膜系统
Endomembrane system
内膜系统
1
内质网
2学时
2 3
4 5
高尔基复合体
溶酶体 过氧化物酶体
2学时
内膜系统与细胞整体性 2学时
教学目的
1.掌握新合成肽链在信号肽指导下穿越 内质网进行转移的过程； 2.区别掌握粗面内质网与滑面内质网的 基本功能； 3.掌握粗面内质网合成蛋白的类型和对 蛋白质的修饰作用； 4.熟悉内质网的形态结构与类型； 5.了解内质网的化学组成。
信号肽在蛋白质分选中的作用
信号肽在蛋白质 向内质网的转运过程中 是必须的.
信号肽 Signal peptide
由信号密码翻译出的，
由15－30个连续的疏水氨基酸序列。
决定蛋白质在细胞内的去向。
The signal sequence of growth hormone. Most signal sequences contain a stretch of hydrophobic amino acids, preceded by basic residues (e.g., arginine).
1972年，stein发现: 骨髓瘤细胞中提取的免疫球蛋白
分子的N端要比分泌到细胞外的
免疫球蛋白分子N端多一段氨基 酸序列。
修饰部位 ER
Golgi complex
1.脂类的合成
SER最主要的功能是合成和运输脂类。
可合成生物膜的磷脂、胆固醇和糖脂。
翻 转 酶
转运方式：
出芽：到高尔基体、 溶酶体和细胞膜。 膜泡转运
磷脂转换蛋白：线
第五章 内膜系统
Endomembrane system
内膜系统
1
内质网
2学时
2 3
4 5
高尔基复合体
溶酶体 过氧化物酶体
2学时
内膜系统与细胞整体性 2学时
教学目的
1.掌握新合成肽链在信号肽指导下穿越 内质网进行转移的过程； 2.区别掌握粗面内质网与滑面内质网的 基本功能； 3.掌握粗面内质网合成蛋白的类型和对 蛋白质的修饰作用； 4.熟悉内质网的形态结构与类型； 5.了解内质网的化学组成。
信号肽在蛋白质分选中的作用
信号肽在蛋白质 向内质网的转运过程中 是必须的.
信号肽 Signal peptide
由信号密码翻译出的，
由15－30个连续的疏水氨基酸序列。
决定蛋白质在细胞内的去向。
The signal sequence of growth hormone. Most signal sequences contain a stretch of hydrophobic amino acids, preceded by basic residues (e.g., arginine).
1972年，stein发现: 骨髓瘤细胞中提取的免疫球蛋白
分子的N端要比分泌到细胞外的
免疫球蛋白分子N端多一段氨基 酸序列。
细胞生物学-第五章-内膜系统
Günter Blobel
2021/4/9
Blobel with members of his laboratory 23
“信号假说”（signal hypothesis）
信号肽(signal peptide)：新合成的蛋白质分子N端含 有一段由15~30个疏水性氨基酸残基组成的特殊序列， 该序列就是蛋白质分选信号，又称信号肽。
15
（二）滑面内质网 SER在细胞中通常多呈分支管状或小泡状。 SER只占内质网的很少的部分，只有在一些
特化的细胞中才具有丰富的SER，同时也承担特 殊的功能。例如，骨骼肌细胞中分布大量的肌 质网，这是特化的SER。
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SER
2021/4/9
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四、内质网的功能（掌握）
第五章 内膜系统
第一节 内质网 第二节 高尔基体 第三节 溶酶体 第四节 过氧化物酶体
2021/4/9
1
✓概念：内膜系统(internal membrane system) 是指位于细胞内那些在结构、功能乃至发生上 具有一定联系的膜性结构，其中包括细胞组分 中的核膜、内质网、高尔基体、溶酶体、过氧 化物酶体及液泡。
2021/4/9
32
2．蛋白质的运输
① 分泌型蛋白或溶酶体蛋白：出芽方式 ② 膜镶嵌蛋白质的运输方式
在合成多肽链的同时，便直接与内质网组合，形成了 膜镶嵌蛋白；
将合成的多肽链注入内质网腔中，然后组合到膜中。
③ 可溶性蛋白质直接转入细胞质中
2021/4/9
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2021/4/9
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3．蛋白质的修饰
✓特点：内膜系统是真核细胞特有的结构。它 们在结构和功能上是统一的整体，是细胞内蛋 白质、酶类、脂类和糖类合成的场所，也具有 包装和运输合成物与分泌产物的功能。
生物化学 第五章 生物膜
(2) 嵌 入 蛋 白
这类蛋白被紧密连 在膜上，并且不易溶 于水。主要靠疏水作 用通过某些非极性氨 基酸残基与膜脂疏水 部分相结合。 只有用破坏膜结构 的试剂，如有机溶剂 （氯仿）、超声波、 或去污剂（TritonX100）、SDS才能把它 们从膜中提取出来。
1998,美国MacKinnan 实验室获得链霉菌 倒锥形跨膜K+通道的 晶体。
4个亚单位，每个亚单位 包括两段跨膜螺旋。
K+半径=0.133nm Na+半径=0.093nm
膜锚蛋白
内在蛋白的一 种特殊形式
有些膜内在蛋白本身并没有进入膜内，他们以共价键 与脂质、脂酰链或通过糖分子间接与脂质相结合并通过 他们的疏水部分插入到膜内，这种形式的内在蛋白称为 膜锚蛋白。
3. 糖类
影响膜脂流动性的因素
A.磷脂分子中脂肪酸链的长短及不饱和程度： 链越短,不饱和程度越高,流动性越大. B.胆固醇的含量：胆固醇对膜脂流动性有一定 的调控作用,
在相变温度以上，胆固醇的闭合环状结构干扰了 脂酰链的旋转异构化运动，因此降低膜的流动性， 在相变温度以下，阻止脂酰链的有序排列，降低 相变温度，保持膜的流动性。
鞘磷脂
H H O CH3 H3C-(CH2)12-C C- C- C- CH2-O-P-O-CH2-CH2-N+-CH3 H OH N-H OCH3 鞘氨醇 O C 胆碱鞘磷脂 R1
鞘氨醇作骨架 分子中有亲水的磷酸化的头部（胆碱或乙醇胺）和
疏水的两个碳氢链，其中一条来自鞘氨醇，另一条 来自脂肪酸。脂肪酸以酰胺键连在鞘氨醇上。
双半乳糖甘油二酯
③固 醇
又名甾醇，也是一类 重要的膜脂。 动物膜固醇主要是胆 固醇，植物主要有豆 固醇、谷固醇等，许 多真菌以麦角固醇为 主。
细胞生物学 第五章 细胞的内膜系统
• 钙连蛋白
Bip是ER的驻留蛋白，能和折叠不正常的肽链结合， 并予以滞留，待折叠成正确的蛋白质后才被转运。
• 蛋白二硫键异构酶（PDI）：
蛋白二硫键异构酶，催化 – Cys – SH 生成 –S-S- ， 完成合成蛋白的修饰
• 内质蛋白
即葡萄糖调节蛋白94
• 钙网蛋白 有钙离子结合位点，协助蛋白质折叠和加工
体、溶酶体、过氧化物酶体、核膜等
细胞的内膜系统(internal membrane system)
• 内膜系统：
细胞内结构、功能及发生上密切相关的膜性 结构细胞器通称为内膜系统，主要包括内质网、 高尔基复合体、溶酶体、过氧化物酶体和核膜等 膜性结构。
• 内膜系统形成的意义：
区室化Compartmentaliztion 分隔式区域，互不干扰地执行特定的功能， 提高细胞的代谢效率
胃底腺壁细胞sER与盐酸分泌、渗透压 肝细胞与胆汁的生成
1.脂类合成的主要部位：合成磷脂与胆固醇
• 原料：来自细胞质基质 • 脂类合成酶：位于脂质双层，活性部位都
朝向细胞质基质面，新合成的磷脂也位于 此 • 磷脂转位蛋白 (转位酶) ：位于ER膜的细胞 质基质面，协助磷脂分子翻转, 使脂双层的 磷脂分子达到平衡
溶酶体蛋白等 • 信号假说 1975年 Blobel & Doberstein
提出
信号假说中的几个名词概念
• 信号密码（signal codon） mRNA5 ’端编码特殊氨基酸序列的密码子
• 信号肽（signal peptide)：
由信号密码翻译的一段多肽链，约由18-30个 疏水氨基酸组成，能引导“游离”的核糖体与ER 膜结合
• 译后转运（post-translational translocation） 多肽链翻译完成后被转运进入内质网腔
Bip是ER的驻留蛋白，能和折叠不正常的肽链结合， 并予以滞留，待折叠成正确的蛋白质后才被转运。
• 蛋白二硫键异构酶（PDI）：
蛋白二硫键异构酶，催化 – Cys – SH 生成 –S-S- ， 完成合成蛋白的修饰
• 内质蛋白
即葡萄糖调节蛋白94
• 钙网蛋白 有钙离子结合位点，协助蛋白质折叠和加工
体、溶酶体、过氧化物酶体、核膜等
细胞的内膜系统(internal membrane system)
• 内膜系统：
细胞内结构、功能及发生上密切相关的膜性 结构细胞器通称为内膜系统，主要包括内质网、 高尔基复合体、溶酶体、过氧化物酶体和核膜等 膜性结构。
• 内膜系统形成的意义：
区室化Compartmentaliztion 分隔式区域，互不干扰地执行特定的功能， 提高细胞的代谢效率
胃底腺壁细胞sER与盐酸分泌、渗透压 肝细胞与胆汁的生成
1.脂类合成的主要部位：合成磷脂与胆固醇
• 原料：来自细胞质基质 • 脂类合成酶：位于脂质双层，活性部位都
朝向细胞质基质面，新合成的磷脂也位于 此 • 磷脂转位蛋白 (转位酶) ：位于ER膜的细胞 质基质面，协助磷脂分子翻转, 使脂双层的 磷脂分子达到平衡
溶酶体蛋白等 • 信号假说 1975年 Blobel & Doberstein
提出
信号假说中的几个名词概念
• 信号密码（signal codon） mRNA5 ’端编码特殊氨基酸序列的密码子
• 信号肽（signal peptide)：
由信号密码翻译的一段多肽链，约由18-30个 疏水氨基酸组成，能引导“游离”的核糖体与ER 膜结合
• 译后转运（post-translational translocation） 多肽链翻译完成后被转运进入内质网腔
第五章 细胞膜及其表面(二)
第一节 细胞膜的分子结构和特性
一、细胞膜的化学组成
脂类、蛋白质、糖类 ——主要成分
膜脂 膜蛋白 膜糖
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。
不同细胞的质膜及细胞中不同膜相结构 三种膜成分的比例差异很大
(一) 膜脂 menmbrane lipid
生物膜上的脂类统称膜脂。
★（二）锚定连接（ anchoring junction）
锚定连接包括两大类蛋白质：
细胞内附着蛋白：一端将特定的细胞骨架成分与连接复合体相连接，另一
端与穿膜黏着蛋白连接。
跨膜连接糖蛋白：胞内区与细胞内锚定蛋白连接，胞 外区域相邻特异的穿
膜黏连蛋白或与细胞外基质蛋白结合。
锚定连接的两类蛋白示意图
★ （二）锚定连接（ anchoring junction）
(一) 膜脂 menmbrane lipid
膜脂分子的共同特点： 都有亲水性和疏水性两端，称兼性分子或双亲媒性分子 (amphipathic molecule)
双亲性分子在水溶液中排列方式:
脂分子团
脂双分子层
脂质体
(二) 膜蛋白 menmbrane protein 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：
1 单次穿膜： 单条a-螺旋贯穿脂质双 层 多次穿膜： 数条a-螺旋折返穿越脂质 双层
非胞质面 脂 双 分 2 子 层 胞质面
3. 多亚基穿膜
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，与膜结合紧密，不易分离提纯。
2、膜周边蛋白 附在膜的内外表面，非共价地结合在膜脂或跨膜蛋白上。
细胞膜的结构与功能
细胞膜的结构与功能细胞膜是细胞的重要组成部分，具有多种重要的结构和功能。
本文将详细介绍细胞膜的结构与功能，以便更好地理解这一关键的细胞组成部分。
细胞膜是位于细胞外部的一个薄膜，主要由磷脂双分子层构成。
磷脂分子是由一个疏水性的疏水磷脂头部和两个亲水性的脂肪酸尾部组成，疏水性头部朝向膜内部，亲水性尾部朝向膜表面。
这种结构使得细胞膜具有半透性，可以选择性地允许物质的通过，起到了保护细胞内部结构的作用。
除了磷脂双分子层外，细胞膜还包含许多不同的蛋白质。
这些蛋白质在细胞膜上扮演着各种重要的角色，如传递信号、运输物质、细胞识别等。
另外，一些糖脂和胆固醇也分布在细胞膜上，参与调节膜的流动性和稳定性。
细胞膜的功能非常多样化。
首先，细胞膜起到了隔离细胞内外环境的作用，维持了细胞内稳定的内部环境。
其次，细胞膜参与了物质的运输，通过细胞膜上的蛋白质通道，物质可以在细胞内外之间进行传递。
此外，细胞膜还参与了细胞的识别和信号传导，通过细胞膜上的受体蛋白，细胞可以感知外部环境的信号并做出相应的反应。
除了以上功能，细胞膜还参与了细胞的吞噬作用和细胞间的黏附。
在细胞吞噬过程中，细胞膜会形成囊泡，将外界物质吞入细胞内部。
而在细胞间的黏附中，细胞膜上的一些蛋白质可以与其他细胞表面的蛋白质结合，使细胞之间紧密连接。
总的来说，细胞膜在细胞内外环境的交互作用中发挥着至关重要的作用。
其结构的复杂性和多样性决定了其功能的多样性，使得细胞能够适应不同的生存环境并保持生命活动的正常进行。
通过深入了解细胞膜的结构与功能，我们可以更好地理解细胞内部的生物学过程，为细胞生物学和生物医学研究提供重要参考。
希望本文能够帮助读者更好地理解细胞膜这一重要的细胞组成部分。
医学细胞生物学：第五章 细胞内膜系统与囊泡转运
目前，对内质网的化学特征与生理功能的了解和认识， 大多是通过对微粒体的生化、生理分析而获得的。
微粒体的形态及类型
A. 从细胞匀浆中分离出的微粒体电镜观察形态图； B. 运用蔗糖浓度梯度离心分离技术可获得颗粒型和光滑型两种不同的微粒体。
Endomembrane System
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第五章 内膜系统
二、内质网的化学组成
第三节 溶酶体（Lysosome)：
中国仓 鼠细胞 内的溶 酶体 （特异 的红色 染料所 示):
一.溶酶体具有不同的形态
二.溶酶体的结构：
1.包裹溶酶体的膜叫 生物膜
2.基质内含多种酸性 水解酶
3.膜上具有H+质子泵
4.溶酶体膜内存在着 特殊的转运蛋白
5. 溶酶体的膜蛋白高 度糖基化防止自身膜 蛋白降解
• 膜受体 • 溶酶体蛋白 • 分泌小泡
高尔基复合体与膜的转运
• 膜流：细胞内 功能相关的膜 性结构间的联 系和转移的现 象
• 通过小泡是在 膜的特定区域 以出芽的方式 产生
高尔基复合体与细胞的分泌
第五章 内膜系统
三、高尔基复合体的功能
(一)细胞内蛋白质分泌运输的中转站
外输性分泌蛋白两种不同的排放形式：
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第五章 内膜系统
二、内质网的化学组成
（三）网质蛋白
目前已知的网质蛋白： 免疫球蛋白重链结合蛋白，内质蛋白 ，钙网蛋白， 钙连蛋白 ，蛋白质二硫键异构酶。
Endomembrane System
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• 二、形态结构：小管、 小泡及扁平囊。可与核 膜外层相连。
高尔基复合体的发现
• 最早发现于1855 年
微粒体的形态及类型
A. 从细胞匀浆中分离出的微粒体电镜观察形态图； B. 运用蔗糖浓度梯度离心分离技术可获得颗粒型和光滑型两种不同的微粒体。
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第五章 内膜系统
二、内质网的化学组成
第三节 溶酶体（Lysosome)：
中国仓 鼠细胞 内的溶 酶体 （特异 的红色 染料所 示):
一.溶酶体具有不同的形态
二.溶酶体的结构：
1.包裹溶酶体的膜叫 生物膜
2.基质内含多种酸性 水解酶
3.膜上具有H+质子泵
4.溶酶体膜内存在着 特殊的转运蛋白
5. 溶酶体的膜蛋白高 度糖基化防止自身膜 蛋白降解
• 膜受体 • 溶酶体蛋白 • 分泌小泡
高尔基复合体与膜的转运
• 膜流：细胞内 功能相关的膜 性结构间的联 系和转移的现 象
• 通过小泡是在 膜的特定区域 以出芽的方式 产生
高尔基复合体与细胞的分泌
第五章 内膜系统
三、高尔基复合体的功能
(一)细胞内蛋白质分泌运输的中转站
外输性分泌蛋白两种不同的排放形式：
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第五章 内膜系统
二、内质网的化学组成
（三）网质蛋白
目前已知的网质蛋白： 免疫球蛋白重链结合蛋白，内质蛋白 ，钙网蛋白， 钙连蛋白 ，蛋白质二硫键异构酶。
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• 二、形态结构：小管、 小泡及扁平囊。可与核 膜外层相连。
高尔基复合体的发现
• 最早发现于1855 年
细胞生物学 第五章 细胞的内膜系统与囊泡转
第五章细胞的内膜系统与囊泡转运内膜系统：是细胞质中那些在结构、功能及其发生上相互密切关联的膜性结构细胞器之总称。
主要包括：内质网、高尔基复合体、溶酶体、过氧化物酶体、各种转运小泡以及核膜等功能结构。
肌质网：心肌和骨骼肌细胞中的一种特殊的内质网，其功能是参与肌肉收缩活动。
肌质网膜上的Ca2+-ATP泵将细胞基质中的钙泵入肌质网中储存起来，使肌质网钙离子的浓度比胞质溶胶高出几千倍。
受到神经冲动刺激或细胞外信号物质作用后，可引起钙离子向细胞质基质释放，参与肌肉收缩的调节。
粗面内质网RER：又称颗粒内质网GER，多呈排列较为整齐的扁平囊状，以其网膜胞质面有核糖体颗粒的附着为主要形态特征，功能主要和外输性蛋白质及多种膜蛋白的合成，加工和转运有关。
滑/光面内质网SER：又称无颗粒内质网AER，呈表面光滑的管、泡样网状形态结构，常可见与RER相通，是作为胞内脂类物质合成主要场所的多功能细胞器。
髓样体：由内质网局部分化、衍生而来的异型结构，见于视网膜色素上皮细胞中。
孔环状片层体：由内质网局部分化、衍生而来的异型结构，出现于生殖细胞、快速增殖细胞、某些哺乳类动物的神经元和松果体细胞以及一些癌细胞中。
微粒体：是细胞匀浆过程中，由破损的内质网碎片所形成的小型密闭囊泡，而非细胞内的固有功能结构组分，包括颗粒型和光滑型两种类型。
网质蛋白：普遍地存在于内质网网腔中的一类蛋白质，它们的共同特点是在其多肽链的羧基端均含有一个被简称为KDEL（Lys-Asp-Glu-Leu）或HDEL （His-Asp-Glu-Leu）的4氨基酸序列驻留信号，可以通过驻留信号与内质网膜上相应受体的识别结合而驻留于内质网腔不被转运。
如钙连蛋白、内质蛋白等。
信号肽：合成肽链N-端的一段特殊氨基酸序列，即指导蛋白多肽链在糙面内质网上进行合成的决定因素。
内信号肽：指位于多肽链中间的信号肽序列，介导的内开始转移肽插入转移机制。
分子伴侣或伴侣蛋白：细胞质中一类能够识别并结合到不完整折叠或装配的蛋白。
细胞膜—系统的边界课件
细胞膜还具有屏障作用，能够保护细胞免受外界环境的损伤和干扰。
细胞膜上的受体能够识别信号分子，并将信号传递到细胞内部，参与细胞的生长、分化、代谢等过程。
同时，细胞膜上的抗原和糖蛋白参与细胞的识别和黏附，对于维持细胞的正常生理功能具有重要意义。
02
CHAPTER
细胞膜的结构和特性
细胞膜由磷脂双分子层构成，具有疏水性和亲水性，维持细胞内外环境的相对稳定。
药物透过细胞膜的机制
被动扩散
药物通过被动扩散的方式透过细胞膜，主要受到浓度差和脂溶性的影响。脂溶性好的药物容易透过细胞膜，而浓度差则决定了药物透过细胞膜的方向。
主动转运
主动转运是指药物逆浓度差通过细胞膜的过程，需要消耗能量。主动转运的方式包括载体转运和离子泵转运。载体转运是指药物通过与载体蛋白结合，由载体蛋白将药物转运入细胞内或从细胞内转运出来。离子泵转运是指利用离子泵将药物逆浓度差转运入细胞内或从细胞内转运出来。
膜蛋白的流动性
细胞膜的流动性受到多种因素的影响，如温度、离子浓度等。
流动性的调节
细胞膜上存在多种类型的受体，包括离子通道受体、G蛋白偶联受体和酶联受体等。
受体类型
受体在细胞信号转导中发挥重要作用，可以识别和结合特定的信号分子，触发一系列的信号转导反应。
受体功能
受体的异常表达或功能失调与多种疾病的发生和发展密切相关，是药物研发的重要靶点。
细胞膜的主要成分是脂质和蛋白质。
蛋白质分子以不同的方式镶嵌在脂质双分子层中，它们承担着许多重要的功能，如物质转运、信号转导等。
脂质分子以双层形式排列，构成了膜的基本骨架。
此外，细胞膜中还含有糖类分子，它们与蛋白质和脂质结合，形成糖蛋白和糖脂，参与细胞识别和信号转导。
细胞膜具有物质转运功能，能够主动或被动地运输离子、小分子和营养物质进出细胞。
细胞膜上的受体能够识别信号分子，并将信号传递到细胞内部，参与细胞的生长、分化、代谢等过程。
同时，细胞膜上的抗原和糖蛋白参与细胞的识别和黏附，对于维持细胞的正常生理功能具有重要意义。
02
CHAPTER
细胞膜的结构和特性
细胞膜由磷脂双分子层构成，具有疏水性和亲水性，维持细胞内外环境的相对稳定。
药物透过细胞膜的机制
被动扩散
药物通过被动扩散的方式透过细胞膜，主要受到浓度差和脂溶性的影响。脂溶性好的药物容易透过细胞膜，而浓度差则决定了药物透过细胞膜的方向。
主动转运
主动转运是指药物逆浓度差通过细胞膜的过程，需要消耗能量。主动转运的方式包括载体转运和离子泵转运。载体转运是指药物通过与载体蛋白结合，由载体蛋白将药物转运入细胞内或从细胞内转运出来。离子泵转运是指利用离子泵将药物逆浓度差转运入细胞内或从细胞内转运出来。
膜蛋白的流动性
细胞膜的流动性受到多种因素的影响，如温度、离子浓度等。
流动性的调节
细胞膜上存在多种类型的受体，包括离子通道受体、G蛋白偶联受体和酶联受体等。
受体类型
受体在细胞信号转导中发挥重要作用，可以识别和结合特定的信号分子，触发一系列的信号转导反应。
受体功能
受体的异常表达或功能失调与多种疾病的发生和发展密切相关，是药物研发的重要靶点。
细胞膜的主要成分是脂质和蛋白质。
蛋白质分子以不同的方式镶嵌在脂质双分子层中，它们承担着许多重要的功能，如物质转运、信号转导等。
脂质分子以双层形式排列，构成了膜的基本骨架。
此外，细胞膜中还含有糖类分子，它们与蛋白质和脂质结合，形成糖蛋白和糖脂，参与细胞识别和信号转导。
细胞膜具有物质转运功能，能够主动或被动地运输离子、小分子和营养物质进出细胞。
细胞膜的结构
糖-共价键-蛋白
细胞外被(糖萼）:在大多数真核细胞的表面， 富糖类的周缘区称为细胞外被。
作用：保护、润滑细胞；细胞识别和黏附
第二节 细胞膜的分子结构模型
一、 片层结构模型（lamella structure model）
二、单位膜模型(unit membrane model)
静电
所有生物膜共有
分子 团
脂质 体
4、 膜脂的特点
①膜脂是两亲性分子。 在水溶液中能自动形成双层.
4、 膜脂的特点
②在常温下呈液晶态， 具有流动性.
二、膜蛋白：
细胞中大约有20～25％左右的蛋白质分 子是与膜结构结合的：不同细胞膜蛋白含量 差别大，25%-75%。
㈠膜蛋白的存在方式 内在蛋白（整合蛋白） 外在蛋白（周边蛋白）
磷 脂 酰 乙 醇 胺
甘油磷脂
极性
非极性
头
尾
2、胆固醇：羟基与脂肪酸链由固醇环连接。
3、糖脂
占脂类的5%， 细菌、植物细胞糖脂：由甘油酯类衍生来。 动物细胞糖脂：几乎由鞘氨醇衍生来-鞘糖脂
半乳糖脑苷脂 神经节苷脂
糖基---头、两条烃链---尾
4、 膜脂的特点
①膜脂是两亲性分子。 在水溶液中能自动形成双层.
第五章 细胞膜的结构
细胞膜(cell membrane)又称质膜: 细胞质和外界相隔的一层薄膜。
第五章 细胞膜的结构
生物膜（biological membrane ）：细胞 膜与细胞内膜相结构统称为生物膜。
单位膜 (unit membrane)：
生物膜在透射电镜下呈“两暗夹一明” 三层结构，即内外两电子致密高的“暗”层 ，中间夹着电子密度低的“亮”层，其总厚 度约7nm ，这三层结构称为 单位膜。
医学细胞生物学 2014年最新最完整的课件 第五章 内膜系统
核糖体受体
蛋白质转 运通道
信号肽与SRP引导核糖体附着于内质网膜上的过程29
六、内质网与医学
（一）脱粒和肿胀
（二）增生和肥大
（三）包含物
30
第二节
高尔基复合体
1898 高尔基（意大利)利用光镜在猫的神经细胞发现 并命名高尔基复合体。 一、高尔基复合体的形态结构 反面
光镜：网状结构
大囊泡
电
扁平囊
胰岛素形成
前胰岛素原（胰岛的B细胞的RER上合成）
胰岛素原（rER腔内切除信号肽，ABC
三个肽链的，无活性）
胰岛素一级结构
（在高尔基体水解去C链，AB链内靠二硫键结合折叠而形成）
42
43
（三）蛋白质的分选与运输
1. 溶酶体蛋白的分选、运输与溶酶体的形成
蛋白质合成
溶酶体寡聚糖磷酸化 （6-磷酸甘露糖）
16
2.蛋白质的运输
穿膜运输：发生在细胞质与细胞器之间蛋 白质直接穿膜转入细胞器中(穿 方式 膜的蛋白质是非折叠的) 转运小泡运输：发生在细胞器之间蛋白质 在细胞器中形成小泡以出 芽方式运输。 如分泌性蛋白、溶酶体蛋白
17
3.蛋白质的修饰
（1）蛋白质的折叠：分子伴侣的调节。
分子伴侣：
热激蛋白家族，在细胞内具有协助其他蛋白质 多肽链进行正确折叠、组装、转运及降解之功能。
51
三、溶酶体的类型 （一）初级溶酶体
初级溶酶体（primary lysosome）：初级溶酶体是 刚从高尔基体出芽形成的内含多种水解酶，但无作用 底物无酶活性的小泡。
含有M-6-P的 溶酶体富集 溶酶体水 磷酸化 加M-6-P 酶蛋白与M-6解酶前体 P受体结合 膜衣 包装 初级 被特 出芽 笼蛋 脱衣被 含酶 白小 运输 溶酶 殊包 泡 泡 体 装 52
细胞膜的结构
根据免疫
荧光、冰冻蚀刻技术的研究结果，提出了“流动 镶嵌模型”。
Fluid-mosaic model
1.生物膜是由流动的脂质双分子层构成膜的连续主体。 1.生物膜是由流动的脂质双分子层构成膜的连续主体。 生物膜是由流动的脂质双分子层构成膜的连续主体 2.球形的膜蛋白以各种形式镶嵌在脂质双分子层中。 2.球形的膜蛋白以各种形式镶嵌在脂质双分子层中。 球形的膜蛋白以各种形式镶嵌在脂质双分子层中
膜内在蛋白（ 膜内在蛋白（intrinsic proteins） proteins） ----膜整合蛋白 ----膜整合蛋白 膜外在蛋白（ protein） 膜外在蛋白（extrinsic protein） ----膜周边蛋白 ----膜周边蛋白
4
非胞质面
脂 质 双 层
1
2 2.多次穿膜 多次穿膜
NH2 H—C—COOH CH2 O O P O O CH— CH—CH2 O O C OC O
CH3 CH3 N CH2 CH2 O CH3
O
P O O 神经 酰胺
磷 脂 酰 胆 碱 （卵 磷 脂
磷 脂 酰 乙 醇 胺 （脑 磷 脂 ）
C OC O
C OC O
磷 脂 酰 丝 氨 酸
鞘 磷 脂
磷脂分子的主要特征 主要特征是： 主要特征
第一节 细胞膜的化学组成和分子结构
细胞膜主要由脂类 蛋白质和 脂类、蛋白质和 糖类组成 脂类 蛋白质和少量糖类 糖类 糖类以糖脂和糖蛋白的形式存在
膜脂是膜的基本骨架，膜蛋白是膜功能的主要体现者。 膜脂是膜的基本骨架，膜蛋白是膜功能的主要体现者。
一、膜
膜脂主要包括三种类型：
脂
磷脂：构成细胞膜的基本成分 胆固醇：调节膜流动性和稳定膜的作用 糖脂：所有动物的细胞膜都含有糖脂
生物选择性必修一第五章笔记
生物选择性必修一第五章笔记生物选择性必修一第五章笔记 1细胞膜和细胞壁1.细胞膜(流动镶嵌模型)(1)主要成分：磷脂和蛋白质;还有少量的胆固醇和糖类。
(2)细胞膜的支(骨)架是磷脂双分子层。
(3)与细胞膜功能的复杂程度有关的是膜蛋白。
(4)细胞膜的结构特点流动性(5)细胞膜的功能特点选择透性2、细胞膜的功能(1)将细胞与外界环境分割开(2)控制物质进出细胞(3)进行细胞间的信息交流(4)细胞外被(糖萼或糖蛋白)起识别作用3、植物细胞壁的化学成分有纤维素和果胶，可用纤维素酶处理温和去掉细胞壁，而不破坏其他结构。
生物选择性必修一第五章笔记 21、原生质：指细胞内有生命的物质，包括细胞质、细胞核和细胞膜三部分。
不包括细胞壁，其主要成分为核酸和蛋白质。
如：一个植物细胞就不是一团原生质。
2、结合水：与细胞内其它物质相结合，是细胞结构的组成成分。
3、自由水：可以自由流动，是细胞内的良好溶剂，参与生化反应，运送营养物质和新陈代谢的废物。
4、无机盐：多数以离子状态存在，细胞中某些复杂化合物的重要组成成分(如铁是血红蛋白的主要成分)，维持生物体的生命活动(如动物缺钙会抽搐)，维持酸碱平衡，调节渗透压。
5、糖类:有单糖、二糖和多糖之分。
a、单糖：是不能水解的糖。
动、植物细胞中有葡萄糖、果糖、核糖、脱氧核糖。
b、二糖：是水解后能生成两分子单糖的糖。
植物细胞中有蔗糖、麦芽糖，动物细胞中有乳糖。
c、多糖：是水解后能生成许多单糖的糖。
植物细胞中有淀粉和纤维素(纤维素是植物细胞壁的主要成分)和动物细胞中有糖元(包括肝糖元和肌糖元)。
6、可溶性还原性糖：葡萄糖、果糖、麦芽糖等。
7、脂类包括：a、脂肪(由甘油和脂肪酸组成，生物体内主要储存能量的物质，维持体温恒定。
)b、类脂(构成细胞膜、线立体膜、叶绿体膜等膜结构的重要成分)c、固醇(包括胆固醇、性激素、维生素D等，具有维持正常新陈代谢和生殖过程的作用。
)8、脱水缩合：一个氨基酸分子的氨基(-NH2)与另一个氨基酸分子的羧基(-COOH)相连接，同时失去一分子水。
第五章细胞膜与物质转运
简单扩散
被动运输 离子通道扩散
物 质 进
穿膜
易化扩散
运输 主动运输 (膜载体蛋白，逆
出
浓度梯度，消耗
细
胞 膜
小泡 运输
ATP)
1、ATP驱动泵 [特点]
需“转运蛋白”（具有载体功能和 ATP酶活性）
ATP直接提供能量 [举例]
Na+-K+泵，Ca2＋泵，H＋泵等
钠钾（钠）泵血浆来自3Na+6
30
红细胞内
消耗ATP）
主动运输 （载体蛋白，逆浓
出
度梯度，消耗ATP）
细
胞
膜
简单扩散
被动运输 离子通道扩散
物 质 进
穿膜
易化扩散
运输 主动运输
出
细 胞 膜
小泡 运输
（一）简单扩散：指物质从高浓度一侧直接穿 过膜的脂双分子层向浓度较低的一侧转运。
[特点] 不耗能 不需膜蛋白 依靠物质浓度差（高至低）
[举例] 脂溶性物质如苯、醇、甾类激素； 气体分子如 O2、CO2、N2 、不带电的极性 小分子如尿素、H2O等。
（二）离子通道扩散：指极性很强的离子通过细
胞膜上特异离子通道蛋白从高浓度向低浓度方向
的转运。
[特点]
（1）需通道蛋白（跨膜蛋白,P64）
（2）选择性、门控性
（3）瞬间、大量运输（高效）
Na+
（4）顺电化学梯度
+＋ ＋ ＋ ＋＋＋
－－－
离子通道扩散
非选择性持续开放通道：线粒体或叶绿体外 膜、革兰氏阴性菌外膜
离子
人工脂质双层膜对各 种分子的相对通透性
Permeability coefficients (cm/sec) for the passage of various molecules through synthetic lipid bilayers.
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
细胞生物学第四章第五章
脂类主要成分为磷脂，磷脂酰胆碱含量较高，鞘
磷脂含量较少，没有或很少含胆固醇。
微粒体:
(microsome) 直径100nm的 封闭囊泡
ER
• 内质网含有以G-6-P为主要标志酶的诸多酶
系
• ER约有30多种膜结合蛋白，另有30多种位于
内质网腔，这些蛋白的分布具有异质性，如：
葡萄糖-6-磷酸酶，普遍存在于内质网，被
2. 高尔基体中间膜囊（medial Golgi），多数糖基修饰， 此处。
3. 高尔基体反面的网络结构（trans Golgi network，
TGN）， 是高尔基体的出口区域，功能是参与蛋
白质的分类与包装，最后输出。
二、高尔基复合体的基本组分和特征
（一）脂类是高尔基复合体结构 的最基本化学组分 • 高尔基体膜含有大约60%的蛋白和40%的脂类，
Protein glycosylation in RER
2个N-乙酰葡萄糖胺 9个甘露糖 3个葡萄糖
第二节 高尔基复合体
• 最早发现于1855年，1889年，Golgi用银染法，在 猫头鹰的脊髓神经节细胞内观察到了清晰的结构， 定名为高尔基体。20世纪50年代以后才正确认识 它的存在和结构。
一、具有极性的膜性细胞器形态与组成
高尔基复合体在 17 分泌颗粒的形成 分 钟 过程中起着浓缩、 修饰、加工等作 3 用。 分 钟
• 2、蛋白质的糖基化
• O-连接的糖基化主要在高尔基复合体中进行，
糖的供体为核苷糖。 ①高甘露糖
②复杂型
糖 蛋 白
N-连接的寡糖链：起始在rER腔，最终完成 在高尔基复合体。 O-连接的寡糖链：在高尔基复合体内合成。
三、高尔基复合体主要功能
• 1、参与细胞分泌活动
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信号转导的过程。
二 、膜蛋白
Membrane proteins
Membrane proteins characters
是膜功能的主要体现者。
具有双亲性(amphipathic character)。
Membrane proteins types
膜蛋白
根据膜蛋白与膜脂的结合方式
内在蛋白 外在蛋白 （intrinsic protein） （extrinsic protein）
第二部分 细胞膜的分子结构模型
一、Lamella structure model 片层结构模
型 二、Unit membrane model 单位膜模型
三、Fluid mosaic model 液态镶嵌模型
一 、片层结构模型
Lamella structure model
片层结构模型（1935年Danielli &Davson）： “蛋白质-脂类-蛋白质”的三明治模型。 1959年提出了修正模型:贯穿脂双层的蛋白质 通道，供亲水物质通过。
Membrane carbohydrates 膜糖类:保护 glycolipids 糖脂 识别
glycoproteins 糖蛋白
一、膜脂（membrane lipid）
Membrane lipids characters
1.双亲性分子(amphipathic molecule)。
2.构成生物膜的基本结构，各有其作用。
孵育（370C,40分钟）
光脱色恢复技术
3.Significance of Membrane Fluidity
质膜的流动性是保证其正常功能的必要条件。
物质运输、信息传递、细胞识别、细胞免疫、
细胞分化以及激素的作用等等都与膜的流动性
密切相关。
Membrane Asymmetry
1. Asymmetry of Membrane lipids
（一）内在蛋白（intrinsic protein）
整合蛋白（integral protein）
以不同程度嵌入脂双层的内部。与膜结合非常紧
密，只有用去垢剂（detergent）才能从膜上洗脱。
去垢剂：一端亲水一端疏水的两性小分子。 离子型去垢剂 SDS 非离子型去垢剂 TritonX-100
OUTLINE
part 1 The chemical composition of plasma membrane part 2 The molecular structure model of the plasma membrane part 3 The character of the plasma membrane part 4 An overview of the membrane functions
三、液态镶嵌模型
Fluid mosaic model S. J. Singer & G. Nicolson 1972年根据免疫 荧光技术、冰冻蚀刻技术的研究结果，在“单位 膜”模型的基础上提出“流动镶嵌模型”。
Fluid mosaic model
1.由流动的脂质双分子层构成膜的连续主体 2.球形的膜蛋白以各种形式镶嵌或附在脂 质双分子层中。 3.糖分子分布于膜外表面
⑶环境温度
一定限度内 ，温度升高，流动性增强，反之下 降，过高液晶态遭破坏，过低变为晶态。 ⑷膜蛋白 蛋白质嵌入，流动性下降 ⑸卵磷脂和鞘磷脂的比值 比值升高，流动性增强，反之，则减弱
2.Fluidity of Membrane proteins
主要有侧向扩散和旋转扩散两种运动方式。
侧向扩散指膜蛋白在膜脂中自由漂浮和在
胆固醇(cholesterol)
极 性 头 部 平 面 甾 环 结 构
非 极 性 尾 部
Cholesterol whithin the membrane
胆固醇分子散布于磷脂分子之间，其极性头部紧靠 磷脂极性头部，其余部分游离 。
胆固醇作用：
提高脂双层的力学稳定性，调节脂双层 流动性，降低水溶性物质的通透性。
CH2 CH CH2 O O C OC O
甘油磷脂
类型 区分：X?胆碱、丝氨酸、乙醇胺或肌醇等分子籍
磷酸基团连接到脂分子上。
磷脂酰胆碱（PC，旧称卵磷脂）
磷脂酰丝氨酸（PS）
磷脂酰乙醇胺（PE，旧称脑磷脂）
磷脂酰肌醇（PI）
鞘磷脂
组成：以鞘胺醇为骨架，与一条脂肪酸链组
成疏水尾部，亲水头部为磷酸化胆碱。
伸缩震荡运动：脂肪酸链沿着双分子层
平面相垂直的轴进行伸缩震荡运动。
1.侧向扩散
4.翻转运动
2.旋转运动
3.弯曲运动
影响膜脂流动性的因素
⑴脂肪酸链的长短与不饱和度 长短：长流动性下降，短则增强 饱和性：饱和流动性下降，不饱和则增强 ⑵胆固醇---调节膜的流动性 相变温度以上：增加脂质分子的有序性而限 制膜的流动； 相变温度以下：阻止磷脂分子 互相聚集成晶态结构。
糖 脂
组成：由脂类和寡糖组成，是含一个或几 个糖基的类脂。结构与鞘磷脂相似。
类型 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；变化最多、 最复杂的糖脂是神经节苷脂。
1. 半乳糖脑苷脂，2. GM1神经节苷脂
糖脂作用
存在于膜的非胞质面单层，糖基暴露于
细胞表面，可作为受体参与细胞识别及
Membrane lipids types
膜脂
磷脂
胆固醇
糖脂
甘油磷脂
鞘磷脂
Membrane lipids functions
phospholipids 磷脂
Basic component，形成脂双层,构成细胞膜的 基本成分
cholesterols 胆固醇
Stabilizing function，具备调节膜流动性和稳 定膜的作用
膜表面扩散。
旋转扩散指膜蛋白围绕与膜平面垂直的轴 进行旋转运动。
膜蛋白的运动性
1.侧向扩散 2.旋转扩散
小鼠细胞
膜蛋白(抗原）
人细胞
荧光标记技术和细胞 融合技术观察蛋白质 运动
异核细胞
抗小鼠膜蛋白抗体+荧光素B
抗人膜蛋白抗体+荧光素A
标记小鼠膜蛋白抗体 +小鼠膜蛋白（抗原）
标记人膜蛋白抗体+ 人膜蛋白（抗原）
1.Fluidity of Membrane lipids
侧向扩散运动（lateral diffusion）：
同一平面上相邻的脂分子交换位置。
翻转运动（flip－flop）：膜脂分子
从脂双层的一层翻转到另一层。
旋转运动（rotation）：围绕与膜平面
垂直的轴进行快速旋转。 弯曲运动（flexion）：膜脂分子的氢链 弯曲运动，分子尾端的摆动幅度大，靠 近极性头部区域的摆动幅度小。
第一部分 细胞膜的化学组成
Membrane compositions Membrane lipids 膜脂：基本成分
phospholipids 磷脂 cholesterols 胆固醇 glycolipids 糖脂
Membrane proteins 膜蛋白：功能体现
intrinsic protein 内在蛋白 extrinsic protein 外在蛋白
原始细胞 细菌（原核细胞 动物细胞（真核细 (primal cell) prokaryocyte ）胞eukaryocyte ）
细胞构成之两大基本结构体系
磷脂双分子层及蛋白质镶嵌的 “隔离与联系” 生物膜体系
体系
核酸与蛋白质分子构成的 遗传信息的复制及表达体系
“遗传”体系
细胞构成之两大基本体系
结构特征：双亲性分子。
单分子团（micelle） 脂质体（liposome ）
双亲性分子有 自我装配和自 我封闭的特点 因此在水环境 中存在三种形 式
双分子层（bilayers）
磷脂的作用
形成双分子层，构成细胞膜的基本成分。
胆固醇
组成：主体由四个联合在一起的碳环构成，具 有刚性结构。 特征：双亲性分子，极性头为羟基团，非极性 疏水结构为甾环和烃链。
（二）外周蛋白（extrinsic protein）
周边蛋白（peripheral protein）
水溶性，分布在细胞膜的表面，比较容易洗脱。
Membrane proteins functions
三、膜糖类
Membrane carbohydrates
真核细胞的表面均含有糖类，以各种形式▼ 连接于膜蛋白和膜脂分子上。这些糖类均位
二、单位膜模型
Unit membrane model
1959 年，J. D. Robertson 用超薄切片技 术获得了清晰的细胞膜照片，显示暗-明暗三层结构，称为“单位膜”。
单位膜模型：所有的生物膜都有相似的结构。 磷脂双分子层构成膜的主体，其极性头部向外， 与附着的蛋白质分子构成暗带，厚约2nm。 脂类分子的疏水尾部向内构成明带， 厚约3.5nm 念
细胞膜（ cell membrane ）,又
称质膜（plasma membrane
），是包围在细胞外表面的一
层界膜，使得细胞质与外界环
境相隔开。
几个重要的概念
细胞内膜（endo-membrane ）是在真核细胞
内除了质膜以外的膜结构。
几个重要的概念
生物膜（biomembrane）：细胞质膜和细 胞内膜在起源、结构和化学组成的等方面 具有相似性，故总称为生物膜。
2. Asymmetry of Membrane proteins
3. Asymmetry of Carbohydrates
glycolipids 糖脂
Found on the surface of all animal membrane， 与细胞识别和信号转导有关
二 、膜蛋白
Membrane proteins
Membrane proteins characters
是膜功能的主要体现者。
具有双亲性(amphipathic character)。
Membrane proteins types
膜蛋白
根据膜蛋白与膜脂的结合方式
内在蛋白 外在蛋白 （intrinsic protein） （extrinsic protein）
第二部分 细胞膜的分子结构模型
一、Lamella structure model 片层结构模
型 二、Unit membrane model 单位膜模型
三、Fluid mosaic model 液态镶嵌模型
一 、片层结构模型
Lamella structure model
片层结构模型（1935年Danielli &Davson）： “蛋白质-脂类-蛋白质”的三明治模型。 1959年提出了修正模型:贯穿脂双层的蛋白质 通道，供亲水物质通过。
Membrane carbohydrates 膜糖类:保护 glycolipids 糖脂 识别
glycoproteins 糖蛋白
一、膜脂（membrane lipid）
Membrane lipids characters
1.双亲性分子(amphipathic molecule)。
2.构成生物膜的基本结构，各有其作用。
孵育（370C,40分钟）
光脱色恢复技术
3.Significance of Membrane Fluidity
质膜的流动性是保证其正常功能的必要条件。
物质运输、信息传递、细胞识别、细胞免疫、
细胞分化以及激素的作用等等都与膜的流动性
密切相关。
Membrane Asymmetry
1. Asymmetry of Membrane lipids
（一）内在蛋白（intrinsic protein）
整合蛋白（integral protein）
以不同程度嵌入脂双层的内部。与膜结合非常紧
密，只有用去垢剂（detergent）才能从膜上洗脱。
去垢剂：一端亲水一端疏水的两性小分子。 离子型去垢剂 SDS 非离子型去垢剂 TritonX-100
OUTLINE
part 1 The chemical composition of plasma membrane part 2 The molecular structure model of the plasma membrane part 3 The character of the plasma membrane part 4 An overview of the membrane functions
三、液态镶嵌模型
Fluid mosaic model S. J. Singer & G. Nicolson 1972年根据免疫 荧光技术、冰冻蚀刻技术的研究结果，在“单位 膜”模型的基础上提出“流动镶嵌模型”。
Fluid mosaic model
1.由流动的脂质双分子层构成膜的连续主体 2.球形的膜蛋白以各种形式镶嵌或附在脂 质双分子层中。 3.糖分子分布于膜外表面
⑶环境温度
一定限度内 ，温度升高，流动性增强，反之下 降，过高液晶态遭破坏，过低变为晶态。 ⑷膜蛋白 蛋白质嵌入，流动性下降 ⑸卵磷脂和鞘磷脂的比值 比值升高，流动性增强，反之，则减弱
2.Fluidity of Membrane proteins
主要有侧向扩散和旋转扩散两种运动方式。
侧向扩散指膜蛋白在膜脂中自由漂浮和在
胆固醇(cholesterol)
极 性 头 部 平 面 甾 环 结 构
非 极 性 尾 部
Cholesterol whithin the membrane
胆固醇分子散布于磷脂分子之间，其极性头部紧靠 磷脂极性头部，其余部分游离 。
胆固醇作用：
提高脂双层的力学稳定性，调节脂双层 流动性，降低水溶性物质的通透性。
CH2 CH CH2 O O C OC O
甘油磷脂
类型 区分：X?胆碱、丝氨酸、乙醇胺或肌醇等分子籍
磷酸基团连接到脂分子上。
磷脂酰胆碱（PC，旧称卵磷脂）
磷脂酰丝氨酸（PS）
磷脂酰乙醇胺（PE，旧称脑磷脂）
磷脂酰肌醇（PI）
鞘磷脂
组成：以鞘胺醇为骨架，与一条脂肪酸链组
成疏水尾部，亲水头部为磷酸化胆碱。
伸缩震荡运动：脂肪酸链沿着双分子层
平面相垂直的轴进行伸缩震荡运动。
1.侧向扩散
4.翻转运动
2.旋转运动
3.弯曲运动
影响膜脂流动性的因素
⑴脂肪酸链的长短与不饱和度 长短：长流动性下降，短则增强 饱和性：饱和流动性下降，不饱和则增强 ⑵胆固醇---调节膜的流动性 相变温度以上：增加脂质分子的有序性而限 制膜的流动； 相变温度以下：阻止磷脂分子 互相聚集成晶态结构。
糖 脂
组成：由脂类和寡糖组成，是含一个或几 个糖基的类脂。结构与鞘磷脂相似。
类型 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；变化最多、 最复杂的糖脂是神经节苷脂。
1. 半乳糖脑苷脂，2. GM1神经节苷脂
糖脂作用
存在于膜的非胞质面单层，糖基暴露于
细胞表面，可作为受体参与细胞识别及
Membrane lipids types
膜脂
磷脂
胆固醇
糖脂
甘油磷脂
鞘磷脂
Membrane lipids functions
phospholipids 磷脂
Basic component，形成脂双层,构成细胞膜的 基本成分
cholesterols 胆固醇
Stabilizing function，具备调节膜流动性和稳 定膜的作用
膜表面扩散。
旋转扩散指膜蛋白围绕与膜平面垂直的轴 进行旋转运动。
膜蛋白的运动性
1.侧向扩散 2.旋转扩散
小鼠细胞
膜蛋白(抗原）
人细胞
荧光标记技术和细胞 融合技术观察蛋白质 运动
异核细胞
抗小鼠膜蛋白抗体+荧光素B
抗人膜蛋白抗体+荧光素A
标记小鼠膜蛋白抗体 +小鼠膜蛋白（抗原）
标记人膜蛋白抗体+ 人膜蛋白（抗原）
1.Fluidity of Membrane lipids
侧向扩散运动（lateral diffusion）：
同一平面上相邻的脂分子交换位置。
翻转运动（flip－flop）：膜脂分子
从脂双层的一层翻转到另一层。
旋转运动（rotation）：围绕与膜平面
垂直的轴进行快速旋转。 弯曲运动（flexion）：膜脂分子的氢链 弯曲运动，分子尾端的摆动幅度大，靠 近极性头部区域的摆动幅度小。
第一部分 细胞膜的化学组成
Membrane compositions Membrane lipids 膜脂：基本成分
phospholipids 磷脂 cholesterols 胆固醇 glycolipids 糖脂
Membrane proteins 膜蛋白：功能体现
intrinsic protein 内在蛋白 extrinsic protein 外在蛋白
原始细胞 细菌（原核细胞 动物细胞（真核细 (primal cell) prokaryocyte ）胞eukaryocyte ）
细胞构成之两大基本结构体系
磷脂双分子层及蛋白质镶嵌的 “隔离与联系” 生物膜体系
体系
核酸与蛋白质分子构成的 遗传信息的复制及表达体系
“遗传”体系
细胞构成之两大基本体系
结构特征：双亲性分子。
单分子团（micelle） 脂质体（liposome ）
双亲性分子有 自我装配和自 我封闭的特点 因此在水环境 中存在三种形 式
双分子层（bilayers）
磷脂的作用
形成双分子层，构成细胞膜的基本成分。
胆固醇
组成：主体由四个联合在一起的碳环构成，具 有刚性结构。 特征：双亲性分子，极性头为羟基团，非极性 疏水结构为甾环和烃链。
（二）外周蛋白（extrinsic protein）
周边蛋白（peripheral protein）
水溶性，分布在细胞膜的表面，比较容易洗脱。
Membrane proteins functions
三、膜糖类
Membrane carbohydrates
真核细胞的表面均含有糖类，以各种形式▼ 连接于膜蛋白和膜脂分子上。这些糖类均位
二、单位膜模型
Unit membrane model
1959 年，J. D. Robertson 用超薄切片技 术获得了清晰的细胞膜照片，显示暗-明暗三层结构，称为“单位膜”。
单位膜模型：所有的生物膜都有相似的结构。 磷脂双分子层构成膜的主体，其极性头部向外， 与附着的蛋白质分子构成暗带，厚约2nm。 脂类分子的疏水尾部向内构成明带， 厚约3.5nm 念
细胞膜（ cell membrane ）,又
称质膜（plasma membrane
），是包围在细胞外表面的一
层界膜，使得细胞质与外界环
境相隔开。
几个重要的概念
细胞内膜（endo-membrane ）是在真核细胞
内除了质膜以外的膜结构。
几个重要的概念
生物膜（biomembrane）：细胞质膜和细 胞内膜在起源、结构和化学组成的等方面 具有相似性，故总称为生物膜。
2. Asymmetry of Membrane proteins
3. Asymmetry of Carbohydrates
glycolipids 糖脂
Found on the surface of all animal membrane， 与细胞识别和信号转导有关