第二章 细胞膜

膜蛋白对膜流动性的影响

脂肪酸链的长度和不饱和程度
链短
不饱和脂肪酸增多 链长
流动性
流动性
不饱和脂肪酸减少

胆固醇与磷脂的比值 相变温度以上： 胆固醇↑ 流动性↓
相变温度以下：
胆固醇↑ 流动性↑

卵磷脂与鞘磷脂的比值
卵
鞘

比值↑
比值↓
流动性↑
流动性↓
膜蛋白的影响 镶嵌蛋白↑ 流动性↓
思考
细胞膜的化学成分及其特性 液态镶嵌模型

外吐作用
定义：是细胞将其 在胞质内合成的分 泌物以分泌泡的形 式或将胞质内其他 膜泡中产生的代谢 物经细胞质膜排出 的过程。 包含内容物的囊泡移至细胞表面，与质膜 融合，将物质排出细胞之外。
外吐作用分为固有分泌和受调分泌两种途径
固有分泌途径
内质网上 合成分泌 蛋白 转运
高尔 基体
加工
分泌泡，经 细胞膜排出
协同（antiport）。

协同运输包括－同向协同和对向协同
协同运输
两种物质同时同向转运，称同向运输（同向协同 运输） 如小肠细胞对葡萄糖的吸收伴随着Na+的进入。 两种物质同时相向转运，称对向运输（逆向协同 运输） 如： Na+--K+ Na+—H+
细胞膜结构的 方向性，决定 其物质运输功 能的方向性。

钙离子泵（又称Ca2+－ATP酶）
作用：维持细胞内低钙浓度（胞内钙浓度10-7M， 胞外10-3M）；钙泵在肌质网内储存Ca2+ ，对调节 肌细胞的收缩与舒张至关重要。 位置：质膜、内质网膜 类型：
P型离子泵，每分解一ATP，泵出2个Ca2+ 。位于
肌质网上的钙离子泵占肌质网膜蛋白质的90%。
①结构不对称

膜蛋白分布的不对称（绝对）
数量、种Biblioteka Baidu不对称
具有方向性

膜脂分布的不对称 磷脂分布不对称（相对） 胆固醇分布不对称（相对） 糖脂分布不对称（绝对）
跨膜 蛋白
脂质双层
膜表 面蛋 白
镶嵌蛋白
不对称性
2、膜的流动性 ——膜脂的流动性和膜蛋白的运动性
（一）膜脂的流动性
加热到熔点
固态
有序，不具 流动性
第一节
细胞膜的化学组成
脂类(lipids)（50%） 细胞膜 蛋白质(proteins)（40%-50%）
糖类(Glycols)（1%-10%）

（一）膜脂: 生物膜上的脂类统称为膜脂。 1.膜脂的种类:
磷 脂 50﹪以上 （双亲媒性分子） 胆固醇 30﹪
糖脂 5%以下
2.排列特点：（1）双分子层 （2）呈液态 3.作用：是膜的屏障作用的主要保证。
受调分泌途径
分泌细 贮存 胞合成 大分子
细胞接 分泌 受信号
囊泡 中
分泌泡移到 细胞膜，排 出物质
固有分泌
信号分子
受调分泌
思考题
一、名词解释 1.单位膜 2.被动运输 3.主动运输 二、填空 1.生物膜的化学组成主要有 、 、 ， 此外还有 、 和少量的 。 2.生物膜具有 和 的特性。 3.小分子物质的运输，根据是否消耗能量分为 ___和 ，其中 是顺浓度梯度的，而 ___ 是逆浓度梯度的。
类型：根据行使功能的不同进行分类：
紧密连接（tight junctions）
锚定连接（anchoring junctions） 缝隙连接（gap junctions）

通道连接
肝脏 通道连接
相邻肝 细胞
质膜
二、细胞表面及其特化结构
细胞表面指细胞膜及其内外表面构成的 一个复合的结构体系和功能体系，它是 由细胞膜、细胞外被、胞质溶胶、细胞 连接以及表面特化结构等组成。
如：水、氧气、 二氧化碳、甘油、 乙醇、苯等
2、协助扩散：
进出细胞的物 质借助载体蛋 白的扩散。
如：葡萄糖通过 红细胞等
比方：小车载物下坡
主动运输
物质逆浓度梯度 进出细胞，从低浓 比方：卡车载货上坡 度一侧运输到高浓 度一侧，需要载体， 也需要能量。
如：Na+ 、K+ 、 Ca2+、 Mg2+等离子及
细胞外被
细 胞 表 面
细胞膜
胞质 溶胶层
1、细胞外被
动物细胞表面存在着一层富含糖类
物质的结构，称为细胞外被（cell coat）或糖萼（glycocalyx）。
细胞外被的作用有：保护作用
细胞识别作用 决定血型
2、胞质溶胶
胞质溶胶层位于细胞膜的内表面，厚度约
0.1～0.2μm的溶胶层，称为胞质溶胶，其中含
液态
温度↓相变
气态
无序，具 流动性
在正常生理温度下， 脂质双层大多呈液晶态：
固态
液晶态
既具流动性， 又具有序性
液态
旋转 上下翻转
摆动
膜蛋白的流动性—
人、鼠杂种细胞膜 蛋白相互扩散试验： 膜蛋白能在膜脂中 自由漂浮和在膜表 面扩散 。
影响膜流动性的因素：

胆固醇的影响 脂肪链的长短和不饱和程度的影响 卵磷脂和鞘磷脂比值的影响
钠钙交换器，属于反向协同运输体系，通过钠
钙交换来转运钙离子。


协同运输（cotransport）
是一类靠间接提供能量完成的主动运输方式。
物质跨膜运动所需要的能量来自膜两侧离子的电 化学浓度梯度，而维持这种电化学势的是钠钾泵 或质子泵。

根据物质运输方向与离子沿浓度梯度的转移方向，
协同运输又可分为：同向协同（symport）与对向

1、外在膜蛋白 主要分布在细胞膜的内 外表面，内表面较多。 它们与膜的结合力较弱。

2、内在膜蛋白
与膜的结合很紧 密；内在膜蛋白以不 同形式嵌入内部或贯 穿于整个脂质双层。 有些横跨脂膜全 层，两端暴露于细胞 膜的内外环境，称为 跨膜蛋白。
（三）膜糖类
1、存在形式：糖蛋白、糖脂 2、功能 膜糖类与细胞之间的粘着、细胞免疫、 细胞识别有密切的关系。 例如 膜受体的“可识别”部分，能特异地与 激素或其他化学信号分子相结合
脂质双层中胆固醇分子与磷脂分子的关系

糖脂
广泛分布在所有细胞膜上的含有糖基的 脂类。 所有的糖脂均位于膜的外面，其作用可 能是作为某些大分子的受体，与细胞识别 及信息传导有关。
（二）膜蛋白：细胞膜上的蛋白质的统称。 膜蛋白是细胞膜功能的主要承担者。 根据蛋白质在膜中的位置及与脂类分离 的难易，分为： 外在膜蛋白 内在膜蛋白
4.钠钾泵所进行的物质转运属于_______。 5.细胞膜中的蛋白质可以分为_____和_____， 膜糖类可以分为_____和_____。 三、问答题 简述液态镶嵌模型的内容及其优缺点。
第四节 细胞连接与细胞表面（自学）
一、
细胞连接(cell junction)
概念：是细胞相互连接处局部细胞膜所形成的特化结构。 作用：加强细胞间的机械联系；沟通细胞间物质交换 与信息传递的作用；对维持组织结构的完整性和协调 功能活动具有重要意义。
有浓度较高的蛋白质。电镜观察证实，溶胶层
内分布有较多的微管与微丝，由于这一层结构，
使细胞具有很强的抗张强度，对维持细胞形态
和细胞运动等具有十分重要的作用。
3、细胞表面的特化结构
在生物体的各种组织器官中，细胞膜 由于其功能的不同而使形态发生改变，称
为细胞表面的特化。如，小肠上皮细胞表
面的微绒毛、肾小管上皮细胞基部的细胞
内吞作用—指细胞外的大分子或颗粒性 物质由于细胞膜的凹陷而被包裹后形成 小泡，进而被转运到细胞内的过程。
吞噬作用
内吞作用 的方式 吞饮作用 受体介导的内吞作用
大分子物质跨膜转运示意图
受体介导的内吞作用的过程
细胞膜受体与相应配体结合形成复合物 此部分 质膜凹陷形成有被小窝 有被小窝与质膜脱离形 成有被小泡 有被小泡在细胞内脱去外衣 与 细胞内的小囊泡结合形成内体 在酸性条件下受 体与配体分离 带有受体部分的膜泡与质膜融合； 带有配体的膜泡成为吞噬性溶酶体 经消化分解 将物质释放到细胞质中以供生命活动之需。
第二章 细胞膜（质膜）
在电镜下呈“两暗 夹一明”的三层结构， 即内外两个“暗层” 夹中间的“亮层”， 总厚度约为7.5nm，此 三层结构称为单位膜。 电镜显示细胞膜

生物膜——细胞膜和细胞内各种膜性结构 的膜的统称。
本节内容：
1.细胞膜的化学组成 2.细胞膜的分子结构模型 3.细胞膜的特性 4.物质的跨膜运输
单位膜模型认为： 明线部分是膜中间的双层脂类分子 的疏水端，而暗线部分则为膜两侧的单 层蛋白质分子和磷脂分子的亲水端。
2、液态镶嵌模型
1972 S. J. Singer & G. Nicolson 在”单位膜” 模型的基础上提出“液态镶嵌模型” ： 把生物膜看成是嵌有球形蛋白质脂类二维 排列的液态体，膜中脂双层构成膜的连续主体， 它既具有固体分子排列的有序性，又具有液体 的流动性，呈液晶态。膜中球形蛋白质分子以 各种形式与脂双分子层相结合。
E. Overton 1895年用植物的根毛作实验,发现凡 是溶于脂肪的物质很容易透过植物的细胞膜， 而不溶于脂肪的物质不易透过细胞膜， 因此推测细胞膜由连续的脂类物质组成。
E.Gorter&F.Grendel 1925年用有机溶 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。
1.3Na+结合到结合位点上 2.酶磷酸化 3.酶构象变化， 3Na+释放到细胞外 4.2K+结合到位点上 5.酶去磷酸化 6.2K+释放到细胞内，酶构象恢复原始状态。
“
钠-钾泵” 的生理意义：
1）维持低Na+高K+的细胞内环境；
2）维持细胞内外离子的不均衡分布。
3）维持细胞内外渗透压的平衡，保持细 胞正常形态与功能。例如：当肾小管 细胞间隙钠过高时会导致细胞内水分 外渗；细胞内缺水，人会感到口渴而 饮水多。

单位膜
电镜显示细胞膜
复习：细胞膜的结构 糖分子 糖蛋白
蛋白质分子 磷脂分子 磷脂双分子层
细胞膜的特性：流动性和不对称性
第三节 物质的跨膜运输
重点 内容
（一）小分子与离子的跨膜运输
（二）大分子物质的跨膜运输
被动运输：
物质顺浓度梯度进出细胞的扩散，不需要能量
比方：球往低处滚

1、单纯扩散： 物质通过简单 的扩散作用进 出细胞。
液态镶嵌模型
3、晶格镶嵌模型
晶格：指膜中晶态部分,即膜内在蛋白和界面脂。
该模型强调了： 1、蛋白质分子对脂类 分子流动性具控制作用 2、膜流动性是局部的
4、板块镶嵌模型
生物膜各部分的流动性处于不均一状态
二、细胞膜的特性：流动性和不对称性
1、膜的不对称性
膜的内外两层在结构和功能上的差异。
膜蛋白分布的不对称 结构不对称 膜脂分布的不对称 功能不对称
葡萄糖等通过小肠 上皮细胞膜
小分子与离子跨膜运输的三种方式
单 纯 扩 散 协 助 扩 散
主动运输
能量
（一）小分子与离子的跨膜运输 单纯扩散 不需蛋白 1.被动运输（passive transport） 由高到低，不消耗能量 2.主动运输（active transport） 钠钾泵 由低到高 协助扩散 需蛋白
第二节 细胞膜的分子结构与特性
一、细胞膜的分子结构模型
1、单位膜模型 1959年，J.D.Robertson用电镜观察细 胞膜，发现细胞膜呈三层式结构。内外
两侧为电子密度高的暗线，中间为电子
密度低的明线，即所谓“两暗一明”，
一般把细胞膜的这三层结构作为一个单
位，称为单位膜。进而提出单位膜模型。
细胞膜电镜照片
需转运蛋白
消耗能量
钙泵 协同运输
被动运输是物质由高浓度一侧经细 胞膜转运到低浓度一侧的运输方式，不 需消耗能量。 主动运输是指细胞膜上的载体蛋白 利用能量将物质逆浓度梯度（或化学梯 度）由浓度低的一侧向浓度高的一侧的 跨膜运输方式。
例如：如“ 钠-钾泵” （ Na+-K+-ATP酶、简称钠泵） （1）“ 钠-钾泵”的本质：具有ATP酶活性的膜蛋白。 （2）“ 钠-钾泵” 的作用：逆浓度差跨膜转运Na+ 、K+ 。 消耗1个ATP ，泵入2个K + ，泵出3个Na +。
大分子物质又是如何进出细胞 的呢？
（二）大分子物质的跨膜运输 ——内吞作用与外吐作用 —借助于膜泡运输。膜泡运输包括细 胞内吞作用和细胞外吐作用，需要消耗 能量。因此，胞吞作用和胞吐作用属于 主动运输。 膜泡运输：大分子物质如蛋白质、多 糖、细菌等借助与生物膜结合后形成小 泡的方式进行的运输。

进入血液，运输到全身细胞
比较小分子物质运输方式的异同：
特征
被动运输
单纯扩散 协助扩散 顺浓度梯度 需要
主动运输
逆浓度梯度 需要
运输方向 顺浓度梯度
是否需要载 体蛋白 不需要
是否消耗细 胞内的能量
代表例子
不消耗
氧气、水、 二氧化碳等 通过细胞膜
不消耗
葡萄糖通过 红细胞
消耗
葡萄糖、氨基酸 通过小肠上皮细 胞膜；离子通过 细胞膜等