第四章细胞质膜与细胞表面(王喜忠邹方东细胞生物学全套)
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第4章 质膜与细胞表面
功能：参与细胞识别、信息传递、免疫反应等。
细胞（外）被：与膜相连的糖类物质，也称为糖被。
• 膜脂
生物膜 基本骨架
磷脂 糖脂
• 膜蛋白
多种方式 与脂双层结合
胆固醇 周边蛋白质（外在蛋白质）
整合蛋白质（内在蛋白质） 糖脂—糖链与脂类结合 糖蛋白—糖链与蛋白结合
• 膜糖类
质膜外表面
质 膜 的 化 学 主 要 成 分
电镜下：两暗夹一明，两侧为蛋白质，中间为脂质。
三、流动镶嵌模型（fluid mosaic model）
流动的脂质双分子层构成生物膜的连续主体，蛋
白质分子则以不同的方式和不同的深度嵌入脂双分子
层中，糖类物质糖脂和糖蛋白只附着在膜的外表面。
（1972年，Singer SJ and Nicolson G）
整合蛋白质（内在蛋白质）占70-80%
1. 整合蛋白质（integral proteins）
又称内在蛋白质、镶嵌蛋白，以不同程度嵌 入脂质双分子层的内部，是质膜功能的主要承 担者。 整合蛋白质与膜结合非常紧密，只有用去
垢剂才能从膜上洗涤下来。
细胞膜上蛋白质的结合方式
Ａ、Ｂ、Ｃ为整合蛋白质
2. 周边蛋白质 (peripheral protein)
功能：加强质膜的稳定性，调节膜的流动性。
3. 糖脂
含1个或几个糖基的脂类。总量5% 以下，也
是双性分子。
动物细胞质膜中的糖脂结构类似于鞘磷脂。以
鞘氨醇为骨架，由一个或多个糖基代替磷脂酰
胆碱而与鞘氨醇的羟基结合。
在神经细胞质膜上含量较高。
脑苷脂（cerebroside）是最简单的糖脂，它 与鞘磷脂的不同之处是以半乳糖或葡萄糖取 代了磷脂酰胆碱。
chapter 4-2 细胞质膜和细胞表面PPT课件
Desmosome
Hemidesmosome
2.粘合带与粘合斑
• 粘合带（adhesion belt） ： –呈带状环绕细胞，位于紧密连接下方。 –相邻细胞间的粘合分子为E-钙粘素。 –质膜内侧有多种附着蛋白形成的致密斑。连接的细胞 骨架成分为actin。
• 粘合斑（adhesion plaque）：位于细胞与细胞外基质间， 粘附分子为整联蛋白integrin、胞内骨架成分也是actin。
粘附分子构成。 • 相邻细胞之间的质膜紧密结合，没有缝隙。 • 主要作用：封闭相邻细胞间的接缝，防止溶液中的分
子沿细胞间隙渗入体内，构成脑血屏障和睾血屏障。
Tight Junction in Epithelia of Rabbit
➢Schematic representation of several adjoining epithelial cells fused to each other by tight junctions
(3)影响早期胚胎发育及细胞分化
Many types of cancer cells lack normal GJIC. GJIC decreases progressively as some cancer grow. Defective genes encoding gap junctions may be involved in some types of cancer.
封闭连接-----2.间壁连接
• 是存在于无脊椎动物上 皮细胞的紧密连接。
• 连接蛋白呈梯子状排列， 形状非常规则。
• 在果蝇中一种叫做discs-large的 蛋白参与形成间壁连接，突变品种 不仅不能形成间壁连接，还产生瘤 突。
二、锚定连接
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04细胞膜与细胞表面资料
第 二 限制膜蛋白运动的影响因素：
节
细胞骨架结构、细胞外基质、
生
细胞间、膜蛋白间以及膜蛋
物 膜
白与膜脂间的相互作用。
基
本
特
征
与
功
能
3、膜流动性的生理意义
第
二
节 质膜的流动性是保证其正常功能的必要条
生
物 件。当膜的流动性低于一定的阈值时，许
膜
基 本
多酶的活动和跨膜运输将停止，反之如果
特 征
流动性过高，又会造成膜的溶解。
构 模
基磷脂酰肌醇锚定蛋白）
型
膜蛋白是生物膜功能的主要体现者
去垢剂
去垢剂是一端亲水一端疏水的双亲媒性分子， 是
第
分离与研究膜蛋白的常用试剂
一
节
细 胞 膜 的 结 构 模 型
3、膜 糖
第
为短的分支寡聚糖，以糖脂或糖蛋白的形式存在。
一 节
提高膜的稳定性，帮助蛋白质的正确折叠和维持正
细
确的构象，参与细胞识别、细胞粘着，决定细胞的
四
1、用（）技术可以在电镜下观察膜蛋白的不对称性，（）技术可证明膜的
章
流动性。
细
2、构成膜的脂肪酸链越长，膜的流动性越（），不饱和脂肪酸链越多，流
胞
动性越（）,卵磷脂/鞘磷脂的比例越高，流动性越（）。
膜
3、细胞膜的流动镶嵌模型强调了膜的（）和（）。
与
三、简答题
细 胞 表
1、脂筏及其特点 2、影响膜流动性的主要因素。
结 构
脂层，表现出分布的不对称性。
模
生物膜可看成是在双层脂分子中嵌有蛋白质的二维溶液。
型
补充完善：液晶态模型、板块镶嵌模型、脂筏模型
第四章--细胞质膜与细胞表面
（心磷脂除外）;②脂肪酸碳链碳原子为偶数,多数碳链由
16,18或20个组成；③饱和脂肪酸(如软脂酸)及不饱和脂肪
酸(如油酸)；
糖脂：糖脂普遍存在于原核和真核细胞的质膜上（5％以下）,神 经细胞糖脂含量较高；
胆固醇：胆固醇存在于真核细胞膜上（30%以下）,细菌质膜不
含有胆固醇，但某些细菌的膜脂中含有甘油脂等中性脂类。
蛋白分子以不同方式镶嵌在脂双层分子中或结合 在其表面, 膜蛋白是赋予生物膜功能的主要决定者； 生物膜是磷脂双分子层嵌有蛋白质的二维流体。
“Central dogma ” of membrane biology
2021/2/6
6
膜的流动性
膜脂的流动性 膜脂的流动性主要由脂分子本身的性质决定的,脂肪酸链越短,
第四章 细胞质膜与细胞表面
细胞质膜与细胞表面特化结构 细胞连接
细胞外被与细胞外基质
2021/2/6
1
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)。
细胞内膜(intracellular membrane); 生物膜(biomembrane)
细胞质膜的结构模型
膜脂——生物膜的基本组成成分
膜蛋白 确定膜蛋白方向的实验程序
光脱色恢复技术
分子生物学技术在膜蛋白研究上的应用
生物膜结构特征
细胞质膜的功能
膜骨架与细胞表面的特化结构
2021/2/6ຫໍສະໝຸດ 2第二节 细胞连接
细胞连接的功能分类 封闭连接 锚定连接 通讯连接 细胞表面的粘连分子
也影响其周围的膜脂的流动。膜蛋白与膜脂分子的相互作用也是
2021/2/6影响膜流动性的重要因素
细胞生物学(电子版)
细胞生物学教材主编： 翟中和 王喜忠 丁明孝 细胞生物学电子版教材策划、编写及制作人员： 王喜忠 陈建国 丁明孝 乔守怡 翟中和 邹方东 张咏梅 彭 勇 卢智刚 孙玉慧
CELL BIOLOGY
四川大学生命科学学院 北京大学生命章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 第十章 第十一章 第十二章 第十三章
绪论 细胞基本知识概要 细胞生物学研究方法 细胞质膜与细胞表面 物质跨膜运输与信号传递 细胞质基质与内膜系统 细胞的能量转换 细胞核与染色体 核糖体 细胞骨架 细胞增殖及其调控 细胞分化与基因表达调控 细胞衰老与凋亡
第四章 细胞质膜与细胞表面 ppt课件
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(1988): 脂筏模型（lipid rafts model）
生物膜结构
磷脂双分子层是组成生物膜的基本结构成分, 尚未发现膜结构中起组织作用的蛋白；
磷脂：膜脂的基本成分（50％以上） 分为二类: 甘油磷脂和鞘磷脂 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,多数碳链 由16,18或20个组成；③饱和脂肪酸(如软脂酸)及不饱和脂肪 酸(如油酸)；
糖脂：糖脂普遍存在于原核和真核细胞的质膜上（5％以下）, 神经细胞糖脂含量较高；
三、膜蛋白
基本类型 内在膜蛋白与膜脂结合的方式 外在膜蛋白与膜脂结合的方式 去垢剂(detergent)
基本类型
外在(外周)膜蛋白 水溶性,靠离子键或其它弱键与其它膜蛋白质分子
或脂分子极性头部非共价结合，易分离。 内在（整合）膜蛋白
水不溶性蛋白，形成跨膜螺旋，与膜结合紧密， 需用去垢剂使膜崩解后才可分离。
程序： 根据荧光恢复的速度可推算出 膜蛋白或膜脂扩散速度。
五、生物膜结构的特征
膜的流动性：生物膜的基本特征之一, 细胞进行生命活动的必要条件。
膜的不对称性
为细胞的生命活动提供相对稳定的内环境; 选择性的物质运输,包括代谢底物的输入与代谢
产物的排除,其中伴随着能量的传递; 提供细胞识别位点,并完成细胞内外信息跨膜传递; 为多种酶提供结合位点,使酶促反应高效而有序地进行; 介导细胞与细胞、细胞与基质之间的连接; 质膜参与形成具有不同功能的细胞表面特化结构。
生物膜的流动镶嵌模型(fluid mosaic model) K.Simons et al(1988): 脂筏模型（lipid rafts model）
生物膜结构
磷脂双分子层是组成生物膜的基本结构成分, 尚未发现膜结构中起组织作用的蛋白；
磷脂：膜脂的基本成分（50％以上） 分为二类: 甘油磷脂和鞘磷脂 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,多数碳链 由16,18或20个组成；③饱和脂肪酸(如软脂酸)及不饱和脂肪 酸(如油酸)；
糖脂：糖脂普遍存在于原核和真核细胞的质膜上（5％以下）, 神经细胞糖脂含量较高；
三、膜蛋白
基本类型 内在膜蛋白与膜脂结合的方式 外在膜蛋白与膜脂结合的方式 去垢剂(detergent)
基本类型
外在(外周)膜蛋白 水溶性,靠离子键或其它弱键与其它膜蛋白质分子
或脂分子极性头部非共价结合，易分离。 内在（整合）膜蛋白
水不溶性蛋白，形成跨膜螺旋，与膜结合紧密， 需用去垢剂使膜崩解后才可分离。
程序： 根据荧光恢复的速度可推算出 膜蛋白或膜脂扩散速度。
五、生物膜结构的特征
膜的流动性：生物膜的基本特征之一, 细胞进行生命活动的必要条件。
膜的不对称性
为细胞的生命活动提供相对稳定的内环境; 选择性的物质运输,包括代谢底物的输入与代谢
产物的排除,其中伴随着能量的传递; 提供细胞识别位点,并完成细胞内外信息跨膜传递; 为多种酶提供结合位点,使酶促反应高效而有序地进行; 介导细胞与细胞、细胞与基质之间的连接; 质膜参与形成具有不同功能的细胞表面特化结构。
第四章细胞膜与细胞表面23060ppt课件
酸分子,插入脂双层之间, 还有少数蛋白与糖脂共价结合。
2020/9/23
（二）外周蛋白（peripheral protein）
外周蛋白又称为外在蛋白（extrinsic protein）， 为水溶性的，分布在细胞膜的表面，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。
2020/9/23
蛋白与膜的结合方式 ①、②整合蛋白；③、④脂锚定蛋白；⑤、⑥外周蛋白
（一）内在蛋白（integral proteins）
内在蛋白又称为整合蛋白，以不同程度嵌入脂双层的内部 ，有的为全跨膜蛋白（tansmembrane proteins）。膜蛋白为 两性分子。它与膜结合非常紧密，只有用去垢剂（detergent） 才能从膜上洗涤下来，常用SDS和Triton-X100。
2020/9/23
（三）脂锚定蛋白（lipid-anchored protein）
脂锚定蛋白通过磷脂或脂肪酸锚定，共价结合。分 两类，一类是糖磷脂酰肌醇(GPI)连接的蛋白，GPI位 于细胞膜的外小叶，用磷脂酶C处理能释放出结合的蛋 白。许多细胞表面的受体、酶、细胞粘附分子和引起 羊瘙痒病的PrPC就是这类蛋白。另一类脂锚定蛋白与 插入质膜内小叶的长碳氢链结合。
脂质体（liposome）是根据磷脂分子在水相中形成稳定的 脂双层膜的趋势而制备的一种人工膜。脂质体可用于细胞膜 的研究；转基因；疾病的诊断及治疗。
2020/9/23
膜脂的功能：
1）支撑，膜脂是细胞的骨架； 2）维持构象并为膜蛋白行使功能提供环境； 3）是部分酶行使功能所必需的。
2020/9/23
内在蛋白的跨膜结构域形成亲水通道有两种形式，一是由多 个α螺旋组成亲水通道；而是由β折叠组成亲水通道。
2020/9/23
（二）外周蛋白（peripheral protein）
外周蛋白又称为外在蛋白（extrinsic protein）， 为水溶性的，分布在细胞膜的表面，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。
2020/9/23
蛋白与膜的结合方式 ①、②整合蛋白；③、④脂锚定蛋白；⑤、⑥外周蛋白
（一）内在蛋白（integral proteins）
内在蛋白又称为整合蛋白，以不同程度嵌入脂双层的内部 ，有的为全跨膜蛋白（tansmembrane proteins）。膜蛋白为 两性分子。它与膜结合非常紧密，只有用去垢剂（detergent） 才能从膜上洗涤下来，常用SDS和Triton-X100。
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（三）脂锚定蛋白（lipid-anchored protein）
脂锚定蛋白通过磷脂或脂肪酸锚定，共价结合。分 两类，一类是糖磷脂酰肌醇(GPI)连接的蛋白，GPI位 于细胞膜的外小叶，用磷脂酶C处理能释放出结合的蛋 白。许多细胞表面的受体、酶、细胞粘附分子和引起 羊瘙痒病的PrPC就是这类蛋白。另一类脂锚定蛋白与 插入质膜内小叶的长碳氢链结合。
脂质体（liposome）是根据磷脂分子在水相中形成稳定的 脂双层膜的趋势而制备的一种人工膜。脂质体可用于细胞膜 的研究；转基因；疾病的诊断及治疗。
2020/9/23
膜脂的功能：
1）支撑，膜脂是细胞的骨架； 2）维持构象并为膜蛋白行使功能提供环境； 3）是部分酶行使功能所必需的。
2020/9/23
内在蛋白的跨膜结构域形成亲水通道有两种形式，一是由多 个α螺旋组成亲水通道；而是由β折叠组成亲水通道。
细胞生物--王喜忠版大纲
《细胞生物学》教学大纲四川大学生命科学学院王喜忠、邹方东※教学目标※教学基本特色※细胞生物学教学大纲A General Outline of Cell BiologyWang Xizhong ,ZOU Fangdong, College of Life Sciences, Sichuan University一、教学目标：细胞生物学作为现代生命科学发展的分支学科，已被教育部列为理科生物学教学的优秀重点基础课程。
细胞作为有机体结构与生命活动的基本单位，既是生命科学发展的生长点，又是生命科学发展的汇聚点，因此，细胞生物学教学在生命科学综合素质教育及实验技能综合培养等方面都具有重要作用。
细胞生物学教学目标是使学生既掌握本学科的发展简史和前沿领域，又掌握细胞生物学的基础知识、基本概念和基本理论，使学生受到基本科学思维训练，同时使学生学会学习，具有自我开拓可获得知识和利用信息的能力。
Teaching Objectives:Cell biology is one of the most important courses of current biology, and has been listed as a key curriculum of sciences by the Ministry of Education of China. As the basic unit of structure and function for all organisms, cell is both the start and converge points of life science.The teaching target of cell biology is to acquaint the students with the basic knowledge, concepts and fundamental theories, as well as the brief history and most advanced domain of the subject being taught. Furthermore, the students are to come under trainings on their thinking to master the skills of learning, so as to be capable of exploiting their talents on getting knowledge available and utilizing information.二、教学基本特色1.本课程系国家优秀名牌课程，采用双语和多媒体教学，课堂教学效果显著，课程建设一直位居全国前茅；2.内容更新快，既体现细胞生物学基本知识，又反应生命科学发展前沿和热点领域；3.以“教育要面向现代化、面向世界、面向未来”为指导思想，按着学科内容体系、学科内在联系和主从关系，依次确定知识块→知识单元→知识点。
细胞质膜与细胞表面
Membrane proteins
Figure 10-13. Six ways in which membrane proteins associate with the lipid bilayer. Most trans-membrane proteins are thought to extend across the
1. 1. A brief history of studies on the structrure of the plasmic membrane
A. Conception:
Plasma membrane(cell membrane), Intracellular membrane, Biomembrane.
I. Biomembranes: Their Structure, Chemistry and Functions
Learning objectives:
1. A brief history of studies on the structrure of the plasma membrane
2. Singer and Nicolson’s Model of membrane structure: The fluid-mosaic model is the “central
dogma” of membrane biology.
A. The core lipid bilayer exists in a fluid state, capable of dynamic movement.
bilayer as a single a helix (1) or as multiple a helices (2); some of these "single-pass" and "multipass" proteins have a covalently attached fatty acid chain inserted in the cytoplasmic monolayer (1). Other membrane proteins are attached to the bilayer solely by a covalently attached lipid - either a fatty acid chain or prenyl group - in the cytoplasmic monolayer (3) or, less often, via an oligosaccharide, to a minor phospholipid, phosphatidylinositol, in the noncytoplasmic monolayer (4). Finally, many proteins are attached to the membrane only by noncovalent interactions with other membrane proteins (5) and (6). How the structure in (3) is formed is illustrated in Figure10-14.
详细版第4章-细胞质膜(翟中和第四 版).ppt
4
第一节 细胞质膜的结构模型与基本成分
• 细胞质膜
（plasma membrane）
• 真核细胞内膜系统
（endomembrane system）
• 生物膜（biomembrane）
.精品课件.
5
一、细胞质膜的结构模型
• 三明治模型
• 单位膜模型
• 流动镶嵌模型
• 脂筏模型
每种模型对认识生物膜的贡 献及其局限性？
图4-12
图4-13
.精品课件.
34
（三）去垢剂
• 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
• 插入膜脂与膜脂或膜蛋白的跨膜结构域等疏水部 位结合，形成可溶性的微粒
.精品课件.
35
（三）去垢剂
• 离子型去垢剂：如SDS，可破坏蛋白质中离子键和氢键等 非共价键，甚至改变蛋白质亲水部分的构象
.精品课件.
30
（二）内在膜蛋白与膜脂结合的方式
• 内在膜蛋白为跨膜蛋白 • 可分为：胞质外结构域、跨膜结构域和胞质内结
构域
.精品课件.
31
内在膜蛋白与膜脂结合的方式
• 膜蛋白的跨膜结构域与脂双层分子的疏水核心相互作用 • 跨膜结构域两端带正电荷的氨基酸残基或带负电的氨基酸
残基通过Ca2+、Mg2+与带负电的磷脂极性头部相互作 • 通过自身在胞质一侧的半胱氨酸残基共价结合到膜脂肪酸
19
1. 甘油磷脂
• 具有一个极性头和两 个非极性的尾
• 脂肪酸碳链为偶数 • 除饱和脂肪酸外常含
1-2 个双键的不饱和 脂
.精品课件.
20
脂分子极性头空间占位对脂双层曲度的影响
(磷脂酰乙醇胺)
分细生CH7第四章细胞膜与细胞表面
80
81
82
螢光素標記 鐳射素照射
光脫色螢光恢復技術
①證明膜的流動性 ②測量膜蛋白的擴 散速率
螢光恢復
83
84
為多種酶提供結合位點,使 酶 促反應高效而有序地進行
為細胞的生命 活動提供相對 穩定的內環境
質膜參與形成有 不同功能的細胞 表面特化結構
選擇性物質運輸,
包括代謝底物輸 入與產物排除, 並伴隨能量傳遞
10
四种運動方式
沿膜平面的側向運動（基本運動方式）,其擴散係數 為10-8cm2/s；
脂分子圍繞軸心的自旋運動； 脂分子尾部的擺动； 雙層脂分子之間的翻转運動，發生頻率還不到脂分
子側向交換頻率的10－10，但在內質網膜上，新合成 的磷脂分子翻轉運動發生頻率很高。
11
（三）脂質體（liposome） 脂質體是根據磷脂分子可在 水相中形成穩定的脂雙層膜 的趨勢而製備的人工膜。 脂質體的類型 脂質體的應用
(glycophorin A) 5.帶4.1蛋白 (band 4.1 protein) 6.肌動蛋白(actin)
86
成斑現象和成帽現象
螢光抗體免疫標記實驗中，當螢光抗體標記時間繼 續延長，已均勻分佈在細胞表面的抗體重新排布：
聚集在細胞表面某些部位——“成斑現象” 聚集在細胞的一端——“成帽現象”
; ;
介導細胞間、細 胞與基質間連接
提供細胞識別位元點,並完 成細胞內外資訊跨膜傳遞 85
紅細胞經低滲處理， 細胞破裂釋放出內容物， 留下一個保持原形的空 殼，稱為血影（ghost）
SDS-PAGE： 1.血影蛋白(spectrin) 2.錨定蛋白(ankyrin) 3.帶3蛋白
(band 3 protein) 4.血型糖蛋白A
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螢光素標記 鐳射素照射
光脫色螢光恢復技術
①證明膜的流動性 ②測量膜蛋白的擴 散速率
螢光恢復
83
84
為多種酶提供結合位點,使 酶 促反應高效而有序地進行
為細胞的生命 活動提供相對 穩定的內環境
質膜參與形成有 不同功能的細胞 表面特化結構
選擇性物質運輸,
包括代謝底物輸 入與產物排除, 並伴隨能量傳遞
10
四种運動方式
沿膜平面的側向運動（基本運動方式）,其擴散係數 為10-8cm2/s；
脂分子圍繞軸心的自旋運動； 脂分子尾部的擺动； 雙層脂分子之間的翻转運動，發生頻率還不到脂分
子側向交換頻率的10－10，但在內質網膜上，新合成 的磷脂分子翻轉運動發生頻率很高。
11
（三）脂質體（liposome） 脂質體是根據磷脂分子可在 水相中形成穩定的脂雙層膜 的趨勢而製備的人工膜。 脂質體的類型 脂質體的應用
(glycophorin A) 5.帶4.1蛋白 (band 4.1 protein) 6.肌動蛋白(actin)
86
成斑現象和成帽現象
螢光抗體免疫標記實驗中，當螢光抗體標記時間繼 續延長，已均勻分佈在細胞表面的抗體重新排布：
聚集在細胞表面某些部位——“成斑現象” 聚集在細胞的一端——“成帽現象”
; ;
介導細胞間、細 胞與基質間連接
提供細胞識別位元點,並完 成細胞內外資訊跨膜傳遞 85
紅細胞經低滲處理， 細胞破裂釋放出內容物， 留下一個保持原形的空 殼，稱為血影（ghost）
SDS-PAGE： 1.血影蛋白(spectrin) 2.錨定蛋白(ankyrin) 3.帶3蛋白
(band 3 protein) 4.血型糖蛋白A
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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。
内在（整合）膜蛋白(intrinsic/ integral membrane proteins)。 水不溶性蛋白，与膜结合紧密，需用去垢剂 使膜崩解后才可分离。
膜蛋白的跨膜结构域与脂双层分子的疏水核心的相互作用。
主要特征：
①属于双亲性(amphipathic molecule)具有一个极性头和两个 非极性的尾(心磷脂除外）； ②脂肪酸碳链碳原子多为偶数,16-24C；不饱和键成30℃ kink； ③在水相中,具有自组装和自封闭形成脂双层的能力.
糖脂：糖脂普遍存在于原核和真核细胞的质膜上（5％以下）,神
经细胞糖脂含量较高； 胆固醇: 于真核细胞膜, 极性头部为-OH基
到脂分子侧向交换频率的 10 － 10 。但在内质网膜上 , 新合
成的磷脂分子翻转运动发生频率很高(flippase)。
脂质体（liposome）
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。
脂质体的类型。
脂质体的应用
脂质体的类型
(a)水溶液中的磷脂分子团； (b)球形脂质体； (c)平面脂质体膜； (d）用于疾病治疗的脂质体的示意图
紧密连接是封闭连接的主要形式，存在于上皮细胞之间 紧密连接的结构 紧密连接的功能
形成渗漏屏障，起重要的封闭作用； 维持上皮细胞极性，隔离作用，使游离端与基底面质膜上的膜蛋白 行使各自不同的膜功能； 支持功能
紧密连接嵴线中的两类蛋白：
封闭蛋白（occludin），跨膜四次的膜蛋白（60KD）；
五、细胞表面的粘连分子
同种类型细胞间的彼此粘连是组织的基本特 征。细胞间的粘连由特定细胞粘连分子介导。
粘连分子的特征与类型
粘连分子均为整合膜蛋白，与细胞骨架成分相连； 多数要依赖Ca2+或Mg2+才起作用。 粘连分子类型及细胞间粘着方式 类型 粘着方式
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。
离 子 型 去 垢 剂 (SDS) 和 非 离 子 型 去 垢 剂
（பைடு நூலகம்riton X-100）
五、确定膜蛋白方向的实验程序
胰酶消化法
同位素标记法
四、光脱色恢复技术 (fluorescence
recovery after photobleaching, FRAP)
八、The plasma membrane is reinforced by cytoskeleton ——Erythrocyte cytoskeleton
质膜常与膜下结构(主要是细胞骨架系统)相互联系,协同作用, 并
形成细胞表面的某些特化结构完成特定的功能。
膜骨架
膜骨架的概念
指细胞质膜下与膜蛋白相连的由纤维蛋白组成的网架结
生物膜结构的特征
磷脂双分子层是组成生物膜的基本结构成分, 未发现膜中起组织作用的蛋白； 蛋白分子以不同方式镶嵌在脂双层分子中或结合在其表面 , 赋予生物膜的功 能； 膜的流动性：生物膜的基本特征之一, 细胞进行生命活动的必要条件。
膜蛋白的流动
荧光抗体免疫标记实验
成斑现象(patching)或成帽现象(capping) 膜的流动性受多种因素影响: 细胞骨架与膜蛋白或膜脂的连接 膜蛋白与质膜外的胞外基质成分连接 与相邻细胞质膜蛋白连接 扩散屏障的形成
间隙连接的功能及其调节机制
Metabolic coupling 允许小分子代谢物和信号分子通过是细胞间代谢偶联的基础。 代谢偶联现象在体外培养细胞中的证实 代谢偶联作用在协调细胞群体的生物学功能方面, 起重要作用 间隙连接在神经冲动信息传递过程中的作用 电突触(electronic junction) 快速实现细胞间信号通讯 间隙连接调节和修饰相互独立的神经元群的行为 间隙连接在早期胚胎发育和细胞分化过程中的作用 胚胎发育中细胞间的偶联提供信号物质的通路，影响其分化。 肿瘤细胞之间间隙连接明显减少或消失，间隙联接类似“肿瘤 抑制因子”。
一、细胞连接的功能分类
封闭连接(occluding junctions) 紧密连接(tight junction)
锚定连接(anchoring junctions)
通讯连接(communicating junctions) 间隙连接(gap junction)； 神经细胞间的化学突触(chemical synapse)； 植物细胞中的胞间连丝(plasmodesmata)。
锚定连接(anchoring junctions)
与中间纤维相关的锚定连接： 桥粒(desmosome)
半桥粒(hemidesm osome);
与肌动蛋白纤维相关的锚定连接：
粘合带(adhesion belt)；
粘合斑(focal adhesion)
二、Occluding junctions
跨膜结构域两端携带正电荷的氨基酸残基与磷脂分子带 负电的极性头形成离子键，或带负电的氨基酸残基通过 Ca2+、Mg2+等阳离子与带负电的磷脂极性头相互作用。
某些膜蛋白在细胞质基质一侧的半胱氨酸残基上共价结 合脂肪酸分子,插入脂双层之间,进一步加强膜蛋白与脂 双层的结合力,还有少数蛋白与糖脂共价结合。
间隙连接的通透性是可以调节的
降低胞质中的pH值和提高自由Ca2+的浓度 都可以使其通透性降低 间隙连接的通透性受两侧电压梯度的调 控及细胞外化学信号的调控
胞间连丝
胞间连丝结构 胞间连丝的功能 实现细胞间由信号介导的物质有择性的转运； 实现细胞间的电传导； 在发育过程中，胞间连丝结构的改变可以调节 植物细胞间的物质运输。
claudin蛋白家族（现已发现15种以上）
三、锚定连接(anchoring junctions)
是通过膜上特异蛋白将相邻细胞之间的细胞骨架连接 在一起，或将细胞骨架与胞外基质连接在一起，从而赋予 细胞很强的抗机械力，因此在皮肤和心肌中含量特丰富。
锚定连接的类型、结构与功能
锚定连接的结构
锚定连接的类型、结构与功能
锚定连接的结构
一个坚挺、有序的细胞群体。锚定连接具有两种不同的形式:
与中间纤维相连的锚定连接主要包括桥粒和半桥粒； 与肌动蛋白纤维相连的锚定连接主要包括粘合带与粘合斑。
●通过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
●构成锚定连接的蛋白可分成两类: 细胞内附着蛋白(attachment proteins),将特定的细胞骨架成分(中 间纤维或微丝)同连接复合体结合在一起; 跨膜连接的糖蛋白,其细胞内的部分与附着蛋白相连,细胞外的部 分与相邻细胞的跨膜连接糖蛋白相互作用或与胞外基质相互作用。
4种运动方式 研究生物膜特性的材料—脂质体(liposome) 影响膜脂流动性的因素
运动方式
沿膜平面的侧向运动（基本运动方式） , 其扩散系数为 10-8cm2/s； 脂分子围绕轴心的自旋运动； 脂分子尾部的摆动； 双层脂分子之间的翻转运动(flip-flop)，发生频率还不
膜蛋白的不对称性
膜蛋白的不对称性是指每种膜蛋白分子在细胞膜上都具有明
确的方向性；
外周蛋白:
跨膜蛋白
糖蛋白糖残基均分布在质膜的ES面； 膜蛋白的不对称性是生物膜完成复杂的在时间与 空间上有 序的各种生理功能的保证。
膜脂的不对称性
细胞质膜各部分的名称 膜脂与糖脂的不对称性
糖脂仅存在于质膜的 ES 面，是完成其生理功能的结构
与中间纤维相连的锚定连接 桥粒(Desmosome)
形成整体网络，起支持和抵抗外界压力与张力的作用。
半桥粒(Hemidesmosome)
它通过细胞质膜上的整合素将上皮细胞固着在基底膜上。
与肌动蛋白纤维相连的锚定连接
粘合带(Adhesion belt)：位于紧密连接下方,相邻细胞间形成一个连续的带状结构。 粘合斑(Focal adhesion)：细胞通过肌动蛋白纤维与细胞外基质之间的连接方式。
第四章 细胞质膜与细胞表面
细胞质膜与细胞表面特化结构
细胞连接
细胞外被与细胞外基质
第一节 细胞质膜与细胞表面特化结构
(细胞)质膜(plasma membrane), 简称细胞膜
(cell membrane). 生物膜(biomembrane)
细胞膜的结构模型 膜脂——生物膜的基本组成成分 膜蛋白 光脱色恢复技术
研究膜蛋白或膜脂流动性的基本实验技术之一。 程序：
根据荧光恢复的速度可推算出 膜蛋白或膜脂扩散速度。
七、细胞质膜的功能
为细胞的生命活动提供相对稳定的内环境; 选择性的物质运输,包括代谢底物的输入与代谢
产物的排除,其中伴随着能量的传递;
提供细胞识别位点,并完成细胞内外信息跨膜传递; 为多种酶提供结合位点,使酶促反应高效而有序地进行; 介导细胞与细胞、细胞与基质之间的连接; 质膜参与形成具有不同功能的细胞表面特化结构。
脂质体的应用
研究膜脂与膜蛋白及其生物学性质；
脂质体中裹入DNA可用于基因转移；
在临床治疗中,脂质体作为药物或酶等载体
三、膜蛋白
基本类型 内在膜蛋白与膜脂结合的方式
膜蛋白的分离提取去垢剂(detergent)
膜蛋白的流动性和不对称性
基本类型
外在 ( 外周 ) 膜蛋白 (extrinsic/peripheral membrane proteins ) ；
四、通讯连接
间隙连接：分布广泛，几乎所有的 动物组织中 都存在间隙连接。 神经细胞间的化学突触 存在于可兴奋细胞之间的细连接方式,它通过 释放神经递质来传导神经冲动
胞间连丝：高等植物细胞之间通过胞间连丝相 互连接,完成细胞间的通讯联络 胞间连丝结构 胞间连丝的功能
间隙连接