细胞膜与细胞表面(1)
《细胞生物学》系列课程：第四章质膜和细胞表面一
《细胞生物学》系列课程：第四章质膜和细胞表面一《细胞生物学》系列课程第四章质膜和细胞表面一第四章质膜和细胞表面概述：质膜、内膜系统、生物膜、单位膜第一节质膜的化学成分第二节质膜的分子结构第三节质膜的特性第四节细胞表面及其特化结构第五节质膜与细胞的物质运输概述：质膜（plasmamembrane）细胞质与外界相隔开的一层界膜，又称细胞膜(cellmembrane)，厚7~10nm存在意义：屏障作用，提供稳定的内环境物质转运信号传递、细胞识别等内膜系统（Endo-membranesystem）除质膜外，真核细胞内还有一些膜结构。
概念：真核细胞内那些在结构、功能及发生上密切关联的膜性结构细胞器的总称。
生物膜（biologicalmembrane）所有膜性结构的总称20Ao35Ao20Ao单位膜（unitmembrane）——生物膜的共同形态结构特征概念：透射电镜下，生物膜呈现出“两暗夹一明”铁轨样形态，称为单位膜。
第一节质膜的化学成分脂类：50%蛋白质：40~50%糖类：1~10%不同类型生物膜三种物质的比例不同，一般，膜功能复杂，蛋白质含量高。
一、膜脂（membranelipid）概述膜脂是细胞膜的基本组成成分种类：磷脂（最多）、胆固醇和糖脂特点：兼性（双亲性、两亲性）分子存在形式：脂质双分子层功能：生物膜的基本骨架屏障作用赋予膜流动性(一)磷脂（phospholipid）——膜脂的基本成分含量最多的膜脂，约占膜脂的50%以上双亲性分子1个亲水头2个疏水尾（多为脂肪酸链）可分两大类：甘油磷脂鞘磷脂胆碱乙醇胺丝氨酸肌醇1.甘油磷脂——以甘油为骨架磷脂酰胆碱(卵磷脂)磷脂酰乙醇胺(脑磷脂)磷脂酰丝氨酸磷脂酰肌醇极性基团磷酸甘油脂肪酸链磷脂酰乙醇胺（脑磷脂）磷脂酰胆碱（卵磷脂）2.鞘磷脂——以鞘氨醇为骨架在神经细胞膜中特别丰富，原核和植物细胞膜中不含。
1个亲水头2个疏水尾胆碱等胆碱脂肪酸脂肪酸脂肪酸烃链甘油磷脂鞘磷脂磷脂酰乙醇胺磷脂酰丝氨酸磷脂酰胆碱鞘磷脂鞘氨醇分子团脂质体磷脂双层磷脂分子在水溶液中的3种构型：①球形单层分子团②双分子层③脂质体抗体聚乙二醇脂溶性药物人工脂质体应用：转基因载体药物载体膜功能的研究疏水尾(二)胆固醇（cholesterol）主要存在于动物细胞膜上，原核细胞中无植物细胞中少(约占膜脂2%)含量多不超过膜脂的1/3个别达50%两亲性分子亲水头&疏水尾（胆固醇）分布：散布在磷脂分子之间功能：①维持膜的稳定性②调节膜的流动性（双向调节）甾环胆固醇对膜流动性的双向调节糖脂（三）糖脂（glycolipid）普遍存在于原核和真核细胞质膜上，约占膜脂总量的5%。
细胞膜与细胞表面
图3-2 外周蛋白
第一节 细胞膜பைடு நூலகம்
二、细胞膜的结构
1.细胞膜结构的研究历史 2.流动镶嵌模型
图3-3 流动镶嵌模 型
单元9.1 西南三省旅游资源赏析与线 路设计
知识点
技能点
实训项目
西南地区旅游环境特 征；岩溶旅游资源的 概念；岩溶旅游资源 的价值；民俗旅游资 源的概念；民俗旅游 资源的价值；
岩溶旅游资源审美 针对岩溶/民俗 与解说；民俗旅游 旅游资源的游览 资源的审美与解说；与景观欣赏作
• 民俗文化旅游资源特征与审美体验
– 围绕一个或几个文化习俗主题，体现审美意识； – 动静结合，民俗文化背景下的共同性审美、个性审美、
主观性审美相结合； – 民俗文化文化中寓教于乐，教育性强。 – 资源差异化明显，却十分容易受到外来文化冲击。
四、民俗文化旅游资源
• 民俗文化旅游资源的开发利用条件
– 资源条件地域性较强； – 旅游需求市场较大； – 旅游资源分布不平均； – 地区发展基础较弱； – 文化保护与利用并重；
细胞生物学基础
第三章 细胞膜与细胞表面
第一节 细胞膜
一、细胞膜的组成成分
1.膜脂类 生物膜中的脂类约有100种，其中膜脂以磷脂和胆固醇 为主，有的膜还有糖脂。 磷脂构成了膜脂的基本成分，约占整个膜脂的50%以上， 几乎所有细胞膜都含有磷脂。磷脂分子的主要特征：具有一 个极性头和两个非极性的尾，包括甘油磷脂和鞘磷脂。 胆固醇是中性脂类，在各种动物细胞膜中含量均较高。生物 膜中的胆固醇与磷脂的碳氢链相互作用，可阻止磷脂凝集成 晶体结构，对膜脂的物理状态具有调节作用。 糖脂是由脂类和寡糖构成，普遍存在于原核和真核细胞的质 膜上，其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。
细胞生物学4章 细胞膜与表面
二、弹性蛋白（elastin） 非糖基化纤维状蛋白 高度韧性与回缩能力
三、非胶原糖蛋白 纤粘连蛋白（ＦＮ） 层粘连蛋白（ＬＮ）
Ｖ字形 十字形
四、氨基聚糖与蛋白聚糖 重复二糖单位组成氨基聚糖 氨基聚糖与核心蛋白组成蛋白聚糖
蛋 白 聚 糖
第4章:
1.细胞膜的化学组成和生物膜的特性 2.液态镶嵌模型 3.细胞的连接装置 4.细胞膜的特化结构和功能 5.细胞外基质的化学成分
第四节 细胞表面与特化
细胞表面（cell surface) 细胞表面是一个复合结构体系 细胞膜是核心 还有细胞外被、胞质溶胶、特化结构
一. 细胞外被（cell coat） 糖萼（glycocalyx) 组成寡糖链的单糖主要有7种： 半乳糖、葡萄糖、岩藻糖、甘露糖、乙酰 氨基半乳糖、乙酰氨基葡萄糖、唾液酸。
每个寡糖链不同: 1.单糖种类 2.数量 3.排列顺序 4.连接方式 5.有无分枝
细胞被的功能： 1.保护和润滑作用 2.通讯识别与黏着 3.构成细胞间连接装置 4.构成细胞膜抗原
二. 胞质溶胶（cytosol，cell sap） 细胞膜内表面0.1~0.2 μm的溶胶层 有微管、微丝等成分
三. 细胞表面的特化结构 1.微绒毛(小肠上皮细胞表面) 2.细胞膜内褶(肾小管上皮细胞基部) 3.纤毛(气管上皮细胞表面/输卵管上皮细胞) 4.鞭毛(精子的尾部)
甘油磷脂(甘油衍生物)
鞘磷脂（鞘氨醇衍生物）
神经鞘磷脂（SM）
亲水的头部（碱基、磷酸、甘油） 疏水的尾部（脂肪酸链） 既亲水又疏水的兼性分子
（二）胆固醇 极性羟基头部 非极性类固醇环 非极性碳氢链
（三）糖脂 半乳糖脑苷脂 鞘糖脂 神经节苷脂
细胞生物学课件第三章 细胞质膜与细胞表面
第三章细胞质膜与细胞表面(Plasma membrane and Sirface)第一节细胞质膜与细胞表面特化结构细胞质膜(plasma membrane),又称细胞膜(cell membrane)、生物膜(biomembrane) 。
一、胞质膜的结构模型1、研究简史（见）(1) 1890 脂层（2）E.Gorter和F．Grendel（1925）: “蛋白质-脂类-蛋白质”三夹板质膜结构模型（3）J.D.Robertson（1959年）：单位膜模型(unit membrane model)(4)S.J.Singer和G.Nicolson（1972）：生物膜的流动镶嵌模型(fluid mosaic model) 2、生物膜结构的特征（1）磷脂双分子层是基本结构成分,起主要功能作用，蛋白周边整合；（2）膜的流动性决定因素：脂肪链长短、不饱和程度、固醇含量、温度、细胞骨架荧光标记实验(3)膜的不对称性a、细胞质膜各部分的名称(见书图4-7 p83)b、膜脂与糖脂的不对称性（见书图4-8 p84）糖脂仅存在于质膜的ES面，是完成其生理功能的结构基础c、膜蛋白与糖蛋白的不对称性⏹方向性；⏹糖蛋白糖残基均分布在质膜的ES面；⏹不对称性是生理功能的保证。
(5) 分相现象二、膜脂——生物膜的基本组成成分1、成分：膜脂主要包括磷脂、糖脂和胆固醇三种类。
（1）磷脂：膜脂的基本成分（50％以上）a、分为二类: 甘油磷脂和鞘磷脂b、主要特征：①具有一个极性头和两个非极性的尾(脂肪酸链)（心磷脂除外）；②脂肪酸碳链碳原子为偶数；③有饱和及不饱和脂肪酸两种；（2）膜脂的四种热运动方式：侧向自旋摆动flip-flop2、脂质体（liposome）及应用脂质体是根据磷脂分子可在水相中形成稳定的脂双层膜的趋势而制备的人工膜。
（1）脂质体的类型（见书图4-3 p77）。
（2）脂质体的应用a、研究膜脂与膜蛋白及其生物学性质；b、基因转移；c、在临床治疗中,脂质体作为药物或酶等载体三、膜蛋白1、基本类型（1）外在(外周)膜蛋白(extrinsic/peripheral membrane proteins )；"水溶性蛋白,靠离子键或其它弱键与膜表面的蛋白质分子或脂分子结合，易分离。
细胞生物学 第三章 细胞膜与细胞表面-1
（二） 细胞膜的流动性
定义：生物膜是一种动态的结构，具有膜脂 的 流 动 性 （ fluidity） 和 膜 蛋 白 的 运 动 性 （mobility）。膜的流动性是指膜内部的脂类 和蛋白质两类分子的运动性。
特点：在生理状态下，细胞膜是液晶态 （liquid-crystal），即介于晶态与液态之间的 过渡状态。
制作用，忽视了膜的各个部分流动性的不均一性等等。
（四）脂筏模型（lipid raft model） 生物膜上胆固醇和鞘磷脂富集而形成有序脂相， 如同脂筏一样载着各种蛋白，是一种动态结构。
第二节 细胞膜与细胞内外物质转运
活细胞和周围环境之间有选择地进行着物质交换， 这种交换是通过细胞膜进行的。 细胞膜特性：选择通透性—有选择地允许或阻止一 些物质通过细胞膜。 选择性通透的作用：对于物质进出细胞起着调节和 控制作用, 维持了膜内外离子浓度差及膜电位，保持 了膜内外渗透压平衡，从而保证了生物体的细胞进行 正常的生命活动。
利用细胞融合技术观察蛋白质运动
生物膜结构不对称性的生物学意义：
生物膜结构上的不对称性，保证了膜功能的方 向性。如膜内、外两层的流动性不同，物质及离子 的传递有一定的方向，信号的接受与传递也具有方 向性，使膜两侧具不同功能。
膜的流动性的生理意义：
一切膜的基本活动均在膜的流动状态下进行，
适宜的流动性是生物膜表现正常功能的必要条件。如 果细胞膜固化，粘度增大到一定程度，某些物质传送 中断，膜内酶的活性将终止，最终导致细胞的死亡。
第一节 细胞膜的化学组成和分子结构
一、细胞膜的化学组成
脂类 主体 膜糖脂 蛋白质 膜糖蛋白 糖类：多以复合糖形式存在 水离子
（一）膜脂（membrane lipid ）
细胞膜与细胞表面
Integral membrane proteins: 1, 2, 3, and 4
Peripheral membrane proteins: 5 and 6
34
膜周边蛋白(外在蛋白) 常通过内在蛋白间接与膜 连接，或直接与脂类分子极性头部结合，如血影蛋白、 锚定蛋白和细胞骨架蛋白结合于红细胞膜的内表面， 而糖被的一些蛋白结合于外表面。 大多数膜周边蛋白溶解于水，通过离子键或弱键 与特定的膜内在蛋白相结合。 用一些温和的方法(高浓度盐溶液或某些化学物质) 可以将许多周边蛋白从膜上除去。 膜周边蛋白占膜蛋 白的20％～30％，而红细胞膜中占50％左右。 内在蛋白与膜结合非常紧密,只有用去垢剂处理, 使膜崩溃后,才能将它们分离出来。占膜蛋白70％－80 ％。
细胞膜与细胞表面
Cell Membrane and Cell Surface
1
第一节 细胞膜与细胞表面特化结构
cell membrane and special structure of cell surface
细胞膜(cell memberane)是细胞质和外界相 隔的一层薄膜，又称质膜(plasma m.) 。 在生命进化历程中细胞膜的形成是关键的 一步，没有细胞膜，细胞形式生命就不能存在。 细胞膜使细胞内外环境之间保持必要的差 别。与物质运输、信号转导、细胞识别、细胞 分裂分化、细胞癌变等密切相关。
7
(三)流动(液态)镶嵌模型 (fluid mosaic model)
S.J.Singer, G.Nicolson(1972)提出,得到广泛支持。 1.生物膜是由流动 极性头部 的脂质双分子层构成 脂质双分子层 膜的连续主体。 2.球形的膜蛋白以 疏水尾部 各种形式镶嵌在脂质 镶嵌蛋白 外周蛋白 双分子层中。 总之： 生物膜是嵌有球形蛋白质的脂类二维排列的 液态体。
第四章 细胞膜与细胞表面
第一节 细胞膜与细胞表面的 特化结构
细胞膜的化学组成
细胞膜的结构模型及特点
骨架与细胞表面的特化结构 骨架 细胞表面的特化结构
细胞膜的化学组成
细胞膜主要由脂质和蛋白质组成。 细胞膜主要由脂质和蛋白质组成。
一、膜脂（membrane lipid） 膜脂（ ）
膜脂主要包括磷脂、糖脂和胆固醇三种类型。 膜脂主要包括磷脂、糖脂和胆固醇三种类型。 磷脂 三种类型
膜蛋白（ 二、 膜蛋白（membrane protein） ）
膜蛋白是膜功能的主要体现者， 共有50余种膜蛋白 余种膜蛋白。 膜蛋白是膜功能的主要体现者 ， 共有 余种膜蛋白 。 根据 与膜脂的结合方式以及在膜中的位置的不同， 膜蛋白分为内 与膜脂的结合方式以及在膜中的位置的不同 ， 膜蛋白分为 内 在蛋白（ 在蛋白（intrinsic protein）、外周蛋白（peripheral protein） ） 外周蛋白（ ） 和脂锚定蛋白（lipid-anchored protein）。 脂锚定蛋白（ ）
（一）膜的流动性
1. 膜脂的分子运动
1 侧向扩散运动 2 旋转运动 3 摆动运动 4 伸缩震荡运动 5 翻转运动 6 旋转异构化运动
2. 影响膜脂运动的因素： 影响膜脂运动的因素： 胆固醇含量 脂肪酸链的长度及饱和度 卵磷脂/ 卵磷脂/鞘磷脂 温度、酸碱度、 温度、酸碱度、离子强度等
3．膜蛋白的运动 ．
1、膜脂的不对称性：同一脂分子在膜的脂双 膜脂的不对称性： 层中呈不均匀分布。 PC和SM主要分布 层中呈不均匀分布。如：PC和SM主要分布 分布在内小叶。 在外小叶，PE和PS分布在内小叶。 在外小叶，PE和PS分布在内小叶 2、复合糖的不对称性：糖脂和糖蛋白只分布 复合糖的不对称性： 在细胞膜的外表面。 在细胞膜的外表面。 3、膜蛋白的不对称性：每种膜蛋白分子在细 膜蛋白的不对称性： 胞膜上都具有特定的方向性和分布的区域性。 胞膜上都具有特定的方向性和分布的区域性。
《细胞生物学》题库第四章细胞膜与细胞表面
《细胞生物学》题库第四章细胞膜与细胞表面一、名词解释1. 脂质体——脂质体是根据磷脂分子可在水相中形成稳定的脂双层膜的趋势而制备的人工膜，脂质体中可以裹入不同的药物或酶等具有特殊功能的生物大分子。
2. 流体镶嵌模型——主要强调：1.膜的流动性，膜脂和膜蛋白均可侧向运动2.膜蛋白分布的不对称性3. 细胞膜——又称质膜，是指围绕在细胞最外层，由脂质和蛋白质组成的生物膜。
4. 去垢剂——是一端亲水一端疏水的两性小分子，是分离与研究膜蛋白的常用试剂。
5. 膜内在蛋白——又称整合蛋白，多数为跨膜蛋白，与膜紧密结合。
6. 细胞外被——又称糖萼，曾用来指细胞膜外表面覆盖的一层粘多糖基质，实际上细胞外被中的糖与细胞膜的蛋白分子或脂质分子是共价结合的,形成糖蛋白和糖脂，所以，细胞外被应是细胞膜的正常结构组分，它不仅对膜蛋白起保护作用，而且在细胞识别中起重要作用。
7. 细胞外基质——是指分布于细胞外空间,由细胞分泌的蛋白和多糖所构成的网络结构。
细胞外基质将细胞粘连在一起构成组织，同时，提供一个细胞外网架，在组织中或组织之间起支持作用。
8. 透明质酸——是一种重要的糖胺聚糖，是增殖细胞和迁移细胞胞外基质的主要成分，尤其在胚胎组织中。
9. 细胞连接——是多细胞有机体中相邻细胞之间通过细胞质膜相互联系，协同作用的重要组织方式。
10. 细胞粘着——在细胞识别的基础上，同类细胞发生聚集，形成细胞团或组织的过程。
11. 整联蛋白家族——细胞膜上能够识别并结合各种能够含RGD三肽顺序的受体称整联蛋白家族。
12. 连接子——构成间隙连接的基本单位。
13. 免疫球蛋白超家族的CAM——分子结构中具有与免疫球蛋白类似的结构域的CAM超家族。
6.C7.A8.C9.C 10. B 11.C 12.C 13.B 14.D 15.A 16.B 17.B 18.D 19.C 20.D 21.B 22.C1. 膜脂的主要成分包括①磷脂②糖脂③胆固醇④中性脂质2. 膜脂分子有4种运动方式，其中生物学意义最重要的是.侧向运动3. 与细胞质基质接触的膜面称为质膜的.PS4. 细胞外被又称D.糖萼5. 胶原是胞外基质最基本成分之一。
细胞生物学4(1)
第四章细胞膜与细胞表面
1. 在相变温度以下，胆固醇可以增加膜的流动性，在相变温度以上，胆固醇可以限制流动性。
T
2. 人鼠细胞融合不仅直接证明了膜蛋白的流动性，同时也间接证明了膜脂的流动性。
T
3. 在有丝分裂的不同时期，膜的流动性是不同的：M期流动性最小，G1期流动性最大。
F
4. 质膜是半通透性的，一般说，分子越小越容易通过细胞膜。
F
5. 细菌的细胞膜是多功能性的，它参与DNA的复制、蛋白质的合成、信号转导、蛋白质的分泌、物质运输等重要的生命活动。
T
6. 锚定蛋白是通过蛋白的氨基酸残基同膜脂的脂肪酸链形成共价键而锚定在质膜上。
F
7. 胶原和弹性蛋白都能赋予细胞外基质以强度和弹性。
F
8. RGD序列是纤粘连蛋白的独特结构,功能是负责同细胞表面结合。
F
9. 细胞间隙连接的连接单位叫连接子，由六个亚基组成，中间有孔道，可以进行物质的自由交换。
F
10. 整合素是一种受体蛋白,参与内吞作用，并与细胞外基质相连。
F
11. 参与细胞粘着的免疫球蛋白不具有免疫功能。
T
12. 蛋白聚糖是在粗面内质网中装配的。
T
13. 纤维粘连蛋白以不溶的方式存在于细胞外基质，以可溶的方式存在于血浆。
T
14. 胶原在内质网中是可溶的，在细胞外基质中是不可溶的。
T
15. 选择蛋白和免疫球蛋白超家族蛋白介导的细胞粘着都是钙依赖性的。
F。
细胞生物学 2.细胞膜和细胞表面
位于质膜内叶的的脂筏则含有较多的脂酰化和异戊二 烯化蛋白 特别是信号转导蛋白，如Src、G蛋白的Gα亚基、内 皮型一氧化氮合酶（eNOS）等
二、生物膜的特性
（一）不对称性 •膜脂的不对称性
•膜蛋白的不对称性
•质膜上复合糖的不对称性 （二）流动性 • 膜脂分子的运动 • 膜蛋白分子的运动 （三）影响膜脂流动性和膜蛋白运动性的各种因素
3. 胆固醇（cholesterol）
♦ 中性脂，原核细胞膜上无胆固醇 ♦ 动物细胞中胆固醇构成质膜的主要成分，其摩尔数与 磷脂相同。 ♦ 特点是：两亲性分子：极性头为羟基，非极性疏水的 尾部为甾环和烃链。 ♦ 胆固醇分子散布于磷脂分子之间，其极性头部紧靠磷 脂分子的极性头部，其余部分游离。其甾环与磷脂分 子临近头部的脂肪酸链相互作用。 ♦ 调节膜的流动性，增加膜的稳定性，降低水溶性物质 的通透性等。
各种物质与离子的输送具有方向性
各种信号的接受与传递也按一定方向进行。
（二）流动性
1. 膜脂分子的运动
（1）侧向扩散 （2）旋转运动
（3）钟摆运动
（4）伸缩振荡 （5）烃链的旋转异构化运动 （6）翻转运动
2．膜蛋白分子的运动
（1）膜蛋白分子的侧向扩散 许多膜蛋白在膜脂中自由漂浮和在膜表面扩散
第一节 细胞膜的化学组成与分子结构
♦ 质膜的主要成分：包括脂类、蛋白质、 糖类等 ♦ 膜脂与膜蛋白两类分子以非共价键结合， 构成膜的主体
♦ 糖类多为复合糖，它与膜脂共价结合形 成糖脂，若与膜蛋白共价结合则形成糖 蛋白 ♦ 质膜上还含有水、无机盐和金属离子。
第一节 细胞膜的化学组成与分子结构
膜脂的种类和结构 膜蛋白的种类、结构及功能
♦ 从生物大分子的热力学特性来考虑,以疏水性和亲 水性相互作用,就形成了流动镶嵌的生物膜结构。 –膜中的脂和内在蛋白分子的非极性部分与水相 隔而在疏水区紧密排成镶嵌结构
细胞生物学-细胞膜和细胞表面
在水溶液中形成微团或脂双分子层
磷脂单分子层
liposome
磷脂双分子层
胆固醇是兼性分子吗?
糖脂是兼性分子吗?
细胞膜的化学组成是什么?
❖膜脂
磷脂、胆固醇、糖脂
❖膜蛋白 ❖膜糖类
1.2 膜蛋白
❖ 膜蛋白：外在蛋白 20-30% 内在蛋白 70-80%
❖膜脂
磷脂、胆固醇、糖脂
❖膜蛋白
外在蛋白 、内在蛋白
❖膜糖
1.3 膜糖类
❖ 膜糖类：糖脂、糖蛋白 糖脂和糖蛋白的糖链分布在膜的外表面 糖被除了具有保护和润滑作用外，与细胞 的抗原结构、受体、细胞免疫、细胞识别 以及细胞癌变都有密切关系
细胞被
糖脂和糖蛋白
跨膜糖蛋白 吸附的糖蛋白
磷脂双 分子层
糖脂
EXAMPLE :Human ABO bloodgroup antigens
胞间连丝（植物细胞）
3.1 紧密连接
❖ 将相邻细胞的细胞膜密 切地连接在一起阻止溶 液中的分子沿细胞间隙 渗入体内，起隔离和支 持作用
❖ 上皮细胞层对小分子的 封闭程度与嵴线的数量 有关，嵴线由成串排列 的特殊跨膜蛋白组成
Tight junctions
3.2 锚定连接
❖ 锚定连接通过细胞骨架系统将细胞与相 邻细胞或细胞与细胞外基质之间连接起 来。
漂白区
时间
膜蛋白侧向移动实验
影响膜流动性的因素有哪些?
❖ 胆固醇：保持膜的机械稳定性 ❖ 不饱和键含量和链的长度
不饱和脂肪酸的存在增加膜的流动性，短 链能降低脂肪酸链尾部的相互作用，使膜 流动性增强 ❖ 脂质和蛋白质的相互作用 内在蛋白越多，界面脂越多，膜的流动性 降低
第四 章 细胞(质)膜与细胞表面(1)讲解
三 锚定连接
中间纤维
肌动蛋白
桥粒和半桥粒
粘着带和粘着斑
锚定连接广泛存在于上皮组织,心肌和子宫颈中
结构组成： a)细胞内附着蛋白(attachment proteins)：
将细胞骨架与连接蛋白相连 b)跨膜连接糖蛋白：其胞内端与附着蛋白相连, 胞 外端与相邻细胞的连接糖蛋白或胞外基质相连。
1 桥粒与半桥粒
磷脂脂肪酸链具有流动性； 荧光抗体标记的融合细胞 质膜具流动性 …..
流动镶嵌模型(fluid mosaic model) SJ Singer&G Nicolson(1972)
单位膜模型
寡糖 糖脂
流动镶嵌模型
胆固醇
磷脂
现今广泛接受的模型
流动镶嵌模型
要点
1)镶嵌性：脂双分子层是膜的“构架”，双层脂 分子以疏水尾部相对，极性头部朝外；膜蛋白 镶在其表面、或部分或全部嵌入其内、或横跨 整个脂双层；
4）与生物的耐寒性有关：耐寒品种中脂肪的不饱和程 度较高，流动性较大。
5）在发育过程中细胞膜的流动性有明显变化:随年龄 增加，细胞中饱和脂肪酸增多，膜流动性较低。
6）细胞周期中膜的流动性有变化:分裂期(M)流动性高； G1和S期膜流动性最低。
五 膜的不对称性
1 膜脂分布的不对称性
胆固醇
外层: 鞘磷脂
封闭连接 紧密连接
锚定连接
中间纤维 相关
肌动蛋白纤 维相关
间隙连接 通讯连接 胞间连丝
化学突触
桥粒(desmosome) 半桥粒hemidesmosome)
粘着带(adhesion belt) 粘着斑(focal adhesion)
动物上皮中的细胞连接
二 封闭连接
细胞膜与细胞表面
第四章细胞膜与细胞表面第一节细胞膜与细胞表面特化结构细胞膜(cell membrane)又称质膜(plasma membrane)：是指围绕在细胞最外层，由脂质和蛋白质组成的生物膜。
细胞膜不仅是细胞结构上的边界，使细胞有一个相对稳定的内环境，同时在细胞与环境之间进行物质、能量的交换及信息传递过程中也起着决定性的作用。
生物膜(biomembrane)：真核细胞内部存在着由膜围绕构建的各种细胞器。
细胞内的膜系统与细胞膜统称为生物膜。
它们具有共同的结构特征。
一、细胞膜的结构模型人们用光学显微镜发现了细胞，但到20世纪50年代初，在电镜下显示出了质膜的超微结构。
但人们并未感到惊奇，因为此前细胞生理学家在研究细胞内渗透压时已证明了质膜的存在。
1925年E. Gorter和F. Grendel研究红细胞发现膜脂单层分子为红细胞表面积的二倍，提示了质膜是由双层脂分子构成的。
随后，人们发现质膜的表面张力比油—水界面的表面张力低得多，若脂滴表面吸附有蛋白成分则表面张力降低，因此Davson和Danielli提出“蛋白质—脂质—蛋白质”的三明治式的质膜结构模型。
这一模型影响达20年之久。
1959年，J. D. Robertson发展了三明治模型，提出了单位膜模型(unit membrane model)，并推断所有的生物膜都由蛋白质—脂质—蛋白质的单位膜构成。
随后的一些实验，如免疫荧光标记技术等证明，质膜中的蛋白质是可流动的；冷冻蚀刻技术显示了双层膜脂中存在膜蛋白颗粒。
1972年，S. J. Singer和G. Nicolson在此基础上又提出了生物膜的流动镶嵌模型(fluid mosaic model) 。
这一模型随即得到各种实验结果的支持。
流动镶嵌模型主要强调：①膜的流动性，膜蛋白和膜脂均可侧向运动；②膜蛋白分布的不对称性，有的镶在膜表面，有的嵌入或横跨脂双分子层。
近年来有人提出脂筏模型(lipid rafts model)，即在生物膜上富含胆固醇, 形成有序的脂相，如同“脂筏”一样, 并载有各种蛋白。
细胞生物学 细胞膜与细胞表面
柱 状 上 皮 细 胞 各 种 细 胞 连 接
㈠紧密连接（tight junction）
分布：体内管腔及腺体上皮细胞靠腔面的相 邻面。
结构：
• 是一种将相邻细胞膜网状嵌合在一起的连接 方式，将连接处的细胞间隙封闭。
• 相邻细胞的膜嵌入蛋白相互融合形成连接蛋 白。
电镜下，点状桥粒区的相邻细胞膜之间，有 宽约25nm的细胞间隙，充有丝状物质，其中央显示 有一条中央线，是相邻细胞膜表面的糖链等黏着物 质重叠形成的。
中央线 胞质斑 张力丝
桥粒连接的电镜照片 （两个皮肤细胞的桥粒连接）
连接处细胞膜内侧胞质面，有对称而平行的 电子密度高的两个圆盘形斑，称为胞质斑。
2. 细胞内褶（cell infolding） 结构：是指细胞膜折叠地伸入细胞体内部。
功能：扩大细胞表面积，有利于离子和液体 的交换。
细胞内褶通常见于液体及离子交换频繁的细 胞中，以肾小管上皮细胞基部的内褶最为典型。
二、细胞连接
定义：各细胞间为了必需的相互联系，相 邻细胞密切接触的区域特化形成一定的连接结 构称为细胞连接。
③ 提供细胞识别位点，并完成细胞内外信 息跨膜传递；
斑内侧细胞质中有大量的张力丝，汇集并附 着在胞质斑后又折回细胞质中。
功能：
为坚韧的细胞连接点。通常在易受牵拉的 组织结构中，桥粒最为丰富。例如：
口腔、食道、皮肤等处的复层鳞状上皮细 胞。
3．半桥粒 （hemidesmosome） 分布：位于上皮组织和结缔组织的交界面。
结构：具有半个点状桥粒的结构，形态与完 整的桥粒相仿，只是相当于桥粒的 1/2。
㈠细胞外被（cell coat）
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图3-1 双层脂分子的膜结构模型
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发现质膜的表面张力比油－水界面的张力低得多，推测膜 中含有蛋白质，从而提出了“蛋白质-脂类-蛋白质”的三明治 模型。
图3-2 质膜可的编辑片版层结构模型
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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，厚约7.5nm。这就是所谓的“单位膜”模型。它由 厚约3.5nm的双层脂分子和内外表面各厚约2nm的蛋白质构成。
的脂类。
❖胆固醇(Cholesterol)：仅存在真核细胞膜上(动物
细胞和少数植物细胞脂膜），含量一般不超过膜脂
1/3。
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甘油磷脂（phosphoglyceride)：以甘油为骨架的磷脂类，在 骨架上结合两个脂肪酸链和一个磷酸基团，乙醇胺、丝氨酸、 胆碱、或肌醇等分子籍磷酸基团连接到脂分子上 。
磷脂的特点： ①具有一个极性头和两个非极性的尾(心磷脂除外） ②脂肪酸碳链为偶数；③常含不饱和脂肪酸，多为顺式
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图3-6 磷脂酰胆碱的分子结构
❖ 鞘磷脂（SM）在脑和神经细胞膜中特别丰富，它是 以鞘胺醇为骨架，与一条脂肪酸链组成疏水尾部， 亲水头部也含胆碱与磷酸结合。
图3-7 鞘磷脂
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提出了”蛋白质-脂类-蛋白质”的双分子片层或三明治模 型。
3. J. D. Robertson 1959 提出“单位膜”模型。
4. S. J. Singer & G.Nicolson1972提出”流动镶嵌模型”
5. Simon 提出脂筏模型。
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用有机溶剂提取了人类红细胞质膜的脂类成分，将其铺 展在水面，测出膜脂展开的面积二倍于细胞表面积，因而推 测细胞膜由双层脂分子组成。
生物膜
细胞膜（外周膜） 细胞内膜
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一、生物膜的结构
（一）细胞膜结构的研究历史 （二）对生物膜结构的归纳总结
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（一） 细胞膜结构的研究历史
1.E. Gorter & F. Grendel 1925 推测细胞膜由双层脂分
子组成。
2. J. Danielli & H. Davson 1935 推测膜中含有蛋白质，
❖ 胆固醇：胆固醇分子分为3部分：羟基团组成的极性头部、
非极性的类固醇环结构和一个非极性的碳氢尾部。
❖ 调节膜的流动性，增加膜的稳定性，降低水溶性物质的通透 性；是脂筏的基本结构成分。
图3-9 胆可编固辑醇版 的结构
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（二）膜脂的运动方式
侧向扩散：同一平面上相邻的脂分子交换位置，其交换频 率在106次/s以上。 旋转运动：膜脂分子围绕与膜平面垂直的轴进行快速旋转 摆动运动：膜脂分子围绕与膜平面垂直的轴进行左右摆动 伸缩震荡：脂肪酸链沿着与纵轴进行伸缩震荡运动 翻转运动：膜脂分子从脂双层的一层翻转到另一层
1 侧向扩散运动 2 旋转运动 3 摆动运动 4 伸缩震荡运动5 翻转运动
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图3-12 膜脂的分子运动
（三）脂质体
❖ 脂质体（liposome）是根据磷脂分子在水相 中形成稳定脂双层膜的趋势而制备的人工膜。
❖ 脂质体可作为生物膜的研究模型，也可作为 生物大分子和药物的载体。（脂质体可用于 转基因，或制备的药物，利用脂质体可以和 细胞膜融合的特点，将药物送入细胞内部。）
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脂筏模型：即在以甘油磷脂为主体的生物膜上， 胆固醇、鞘磷脂等形成相对有序的脂相，如同漂浮 在脂双层上的“脂筏”一样载着执行特定生物学功 能的各种膜蛋白。
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（二）对生物膜结构的归纳总结
❖ 具有极性头部和非极性尾部的磷脂分子形成 可运动的磷脂双层。
❖ 可运动的蛋白质以非对称方式镶嵌在磷脂双 层中或结合的单位膜结构模型
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”。强调膜的流动 性和膜蛋白分布的不对称性。
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图3-4 细胞膜的流动镶嵌模型
流动镶嵌模型突出了生物膜的流动性和膜蛋白分布 的不对称性。 ①细胞膜由流动的脂双层和嵌在其中的蛋白质组成。 ②磷脂分子以疏水性尾部相对，极性头部朝向水相组成生 物膜骨架。 ③蛋白质或嵌在脂双层表面，或嵌在其内部，或横跨整个 脂双层，表现出分布的不对称性。 ④膜脂与膜脂，膜蛋白与膜蛋白以及膜蛋白与膜脂之间的 复杂相互作用，在一定程度上限制了膜蛋白与膜脂的流 动性。
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在水中磷脂分子亲水头部插入水中，疏水尾部伸向空气， 搅动后形成双层脂分子的球形脂质体，直径25~1000nm不等。
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糖脂
❖ 其结构与SM很相似，只是由一个或多个糖残基代替了磷脂 酰胆碱而与鞘氨醇的羟基结合。
❖ 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；较复杂的糖脂是神 经节苷脂，其头部包含一个或几个唾液酸和糖的残基。
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图3-8 糖脂的结构 1. 半乳糖脑苷脂，2. GM1神经节苷脂，3. 唾液酸
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图3-5 不同类型的甘油磷脂
磷脂酰乙醇胺（脑磷脂） phosphatidyl ethanolamine ，PE
磷脂酰丝氨酸 phosphatidyl serine，PS
磷脂酰胆碱（卵磷脂） phosphatidyl choline，PC
磷脂酰肌醇 phosphatidyl inositol，1P5I
第三章 细胞质膜
第一节 细胞质膜的结构模型 第二节 生物膜基本特征与功能 第三节 膜骨架
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第一节 细胞质膜的结构模型
一、生物膜的结构模型 二、膜脂 三、膜蛋白
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细胞膜：又称质膜是指围绕在细胞最外层的薄膜， 由脂质和蛋白质组成。 细胞内膜：除质膜外，真核细胞内围绕细胞器的 膜称为细胞内膜。
❖ 生物膜可以看做是在磷脂双层中镶嵌蛋白质 的二维溶液。
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二、膜 脂
（一）成分 （二）运动方式 （三）脂质体
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（一） 成 分
❖磷脂（Phospholipid)：是构成膜脂的基本成分， 约占整个膜脂的50％以上。分为二类: 甘油磷脂和
鞘磷脂。
❖糖脂(Glycolipid)：存在于原核和真核细胞的细胞 质膜上，其含量占膜脂总量的5％以下，在神经元质 膜上糖脂含量较高，占5%—10%，是含糖而不含磷酸