细胞生物学 (6)第六章 细胞膜
细胞生物学名词解释
细胞生物学名词解释1.细胞膜（Cell Membrane）/质膜（Plasma Membrane）：细胞膜是指围在细胞质外表面的一层薄膜，因而也称为质膜。
其基本作用是保持细胞有相对独立和稳定的内环境，控制细胞内外物质、信息、能量的出入，同时还参与细胞的运动。
2.细胞核（nucleus）：细胞核是真核生物中由双层单位膜包围核物质而形成的多态性结构。
是细胞遗传物质储存、DNA复制和RNA转录的场所，对细胞代谢、生长、分化及繁殖具有重要的调控作用，是细胞生命活动的调控中心。
3.细胞质（cytoplasm）：细胞质是细胞膜包围的除核区外一切半透明、胶状、颗粒状物质的总称。
由细胞质基质、内膜系统、细胞骨架和包容物组成，是生命活动的主要场所。
4.膜性结构（membranous structure）：膜性结构包括真核细胞结构中的细胞膜和膜性细胞器（内质网、高尔基复合体、线粒体、细胞核、溶酶体和过氧物酶体等）5.非膜性结构（non-membranous structure）：包括真核细胞中的核糖体、中心体、微管、微丝、核仁和染色质等。
6.单位膜（unit membrane）：生物膜在电镜下观察所呈现的较为一致的3层结构，即电子致密度高的内、外两层之间夹着厚约3.5nm 的电子致密度较低的中间层。
7.生物膜（biological membrane）：细胞膜和细胞内各种膜性结构统称为生物膜。
8.双亲媒性分子(amphipathic molecule):既亲水又疏水的分子被称为双亲媒性分子。
9.分子团(micelle)/双分子层(bilayer):由于细胞膜的三种主要脂质都有双亲媒性分子的特点，因此在水相中都能够自发地以特殊方式排列起来——分子与分子相互聚拢，亲水头部暴露于水，疏水尾部则藏在内部。
这样的排列可以形成2中构造:球形的分子团和双分子层。
在细胞膜的双分子层中，2层分子的疏水尾部被亲水头部夹在中间。
10.镶嵌蛋白(mosaic proteins)/整合蛋白(integral protein):是细胞膜功能的主要承担者，占膜蛋白的70％~80％，可能是双亲媒性分子，可不同程度地嵌入脂双层分子中，其与膜的结合非常紧密。
《细胞生物学》细胞膜
鞘磷脂
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。 结构特征：双亲性分子。
H
脂肪酸链
H
磷酸
胆碱
两类磷脂的特性：
具有亲水头部和疏水的尾部， 在水中会自发排列。
一、细胞膜的化学组成
膜脂
磷脂
胆固醇
甘油磷脂
鞘磷脂
糖脂
胆固醇(cholesterol)
磷脂酰胆碱
三、细胞膜的特性
1. 不对称性 （asymmetry）
总磷脂 鞘磷脂 磷脂酰胆碱 磷脂酰乙醇胺 磷脂酰丝氨酸
人红细胞膜
三、细胞膜的特性
1. 不对称性 （asymmetry）
膜蛋白在脂双层各层中分布不均匀, 具有特定的方向性和分布的区域性。
三、细胞膜的特性
1. 不对称性 （asymmetry）
主 动 运 输 active transport
概念 指由载体蛋白介导的物质逆浓度梯度（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。
特点 ①逆浓度梯度（逆电化学梯度）运输； ②需要消耗代谢能量； ③需要载体蛋白。
主 动 运 输 active transport
所需的能量来源： –①水解ATP获得能量； –②协同运输中的离子梯度动力；
载体蛋白（carrier protein）: 与特定的溶质结合，改变蛋白本身构象，
使溶质穿越细胞膜的膜转运蛋白。
载体蛋白又称做载体、通透酶和转运器。
膜转运蛋白（membrane transport protein）
通道蛋白(channel protein)： 跨膜蛋白，多次跨膜形成亲水性通道，
细胞生物学中的细胞膜与细胞膜与细胞膜蛋白
细胞生物学中的细胞膜与细胞膜与细胞膜蛋白细胞膜及其蛋白质在细胞生物学中扮演着重要的角色。
细胞膜作为细胞内外的分界线，起到了控制物质进出的关键作用。
而细胞膜蛋白则通过在细胞膜上的分布和功能发挥着调控细胞各项生理过程的重要作用。
本文将详细介绍细胞膜的结构和功能，以及细胞膜蛋白的分类和功能等相关内容。
一、细胞膜的结构和功能细胞膜（cell membrane），又称质膜，是细胞内外环境的隔离屏障。
它主要由脂质、蛋白质和糖类等组成。
细胞膜的主要结构是由磷脂双分子层构成的。
这种分子层将细胞内外隔开，并且具有半透性，可以选择性地控制溶质的通过。
细胞膜具有多种功能，主要包括以下几个方面：1. 维持细胞的完整性和形态稳定：细胞膜形成了细胞的外形，并且能够保持细胞内外的稳定环境。
2. 控制物质的进出：细胞膜通过选择性通透性，允许有选择性地将物质进出细胞。
3. 细胞信号传导：细胞膜上的蛋白质能够感受外界的信号，并通过信号传导机制将信号传递到细胞内。
4. 细胞黏附和识别：细胞膜上的糖类和蛋白质参与了细胞之间的黏附和相互识别。
二、细胞膜蛋白的分类与功能细胞膜蛋白是细胞膜上的一类重要的蛋白质。
根据其位置和结构的不同，可以将细胞膜蛋白分为两类：外膜蛋白和内膜蛋白。
1. 外膜蛋白外膜蛋白主要存在于细胞膜的外层，包括了许多重要的通道蛋白和受体蛋白等。
这些蛋白质能够构建通道或者通道组合，使物质以选择性通透的方式进出细胞。
- 通道蛋白：通道蛋白形成了细胞膜上的孔道，可以允许特定离子或溶质通过。
通道蛋白在细胞内外离子平衡和水分平衡调节中起着重要作用，如钾离子通道和钠离子通道等。
- 受体蛋白：受体蛋白位于细胞膜上，能够与特定的信号分子结合，触发细胞内的信号传导路径。
比如G蛋白偶联受体（GPCR）是一类重要的受体蛋白，参与了细胞对外界环境变化的感受和应答等功能。
2. 内膜蛋白内膜蛋白主要存在于细胞膜的内层，包括了许多重要的转运蛋白和酶蛋白等。
细胞生物学第六章第三节《细胞内膜系统》
②胞质溶质蛋白 ④核基因组编码蛋白
2、新生多肽链的折叠与装配
PDI催化二硫键形成，促进多肽链折叠。分子伴侣。 3、蛋白质的糖基化(glycosylation)
糙面内质网中的N-连接糖基化
4、蛋白质的胞内运输 第一站
（二）光面内质网的功能
1、脂类合成
2、糖原代谢 3、细胞解毒 肝细胞 G-6-P酶 肝细胞 氧化酶系和羟化酶系
3．管泡状网络结构
反面高尔基网(TGN)
三、高尔基复合体的主要功能
（一）高尔基复合体是胞内蛋白质运输分泌的中转站
（ 二）高尔基复合体是胞内物质加工合成的重要场所 １.糖蛋白的加工合成 O-连接的糖基化
（二）高尔基复合体是胞内物质加工合成的重要场所
２.蛋白质的水解修饰
（三）在胞内蛋白质的分选和膜泡的定向运输中的枢纽作用 蛋白质分选 (protein sorting)
二、高尔基复合体的形态结构
三种不同的膜性结构组成了高尔基复合体的基本结构。
高尔基堆 (Golgi stack)
极性：顺面、反面 1．连续分支的管状网络结构 顺面高尔基网(CGN) 2．扁平膜囊 顺面膜囊 (cis cisterna) 中间膜囊 (medial cisterna) 反面膜囊 (trans cisterna)
4、免疫球蛋白重链结合蛋白
(immunoglobulin heavychain-binding protein)
单体非糖蛋白；与Hsp70同源。 分子伴侣，阻止蛋白质聚集或发生不可逆变性，协助蛋白质折叠。
二、内质网的形态结构与类型
（一）内质网是一种膜性管网结构系统 基本特征：以膜性小管、小泡和扁囊为基本结构单位，彼此
第六章 细胞质和细胞器
医学细胞生物学 第06章 内膜系统 1
子和终止因子的结合位点
核糖体类型和理化特性
存在于除哺乳动物成熟红细胞外 的所有细胞 核糖体的类型
核糖体的类型
类型
原核细胞Ri 真核细胞质Ri 真核细胞器Ri
完整Ri
70S 80S
大亚基
50S 60S
小亚基
30S 40S
叶绿体Ri 线粒体Ri
70S 55-80S
50S 50S
30S 30S
沉降系数 物质在单位离心力场中沉降的速度 为方便将10-13秒作为一个单位，称Svedberg单位，用 S表示。其数值与物质分子的质量和形状有关。
• 1945年Porter K.R和 Claude A.D用电子显 微镜观察培养的小鼠 成纤维细胞发现细胞 质中有一些形状大小 略有不同的小管、小 囊连接成网状的结构 称内质网。
ER的化学组成
脂质和蛋白质，动物细胞内质网脂质含 量约为60%，蛋白质含量约为40%。
ER的形态结构和类型 形态
• 1、扁平囊排列： • 内质网膜之间为狭窄 的腔，形状扁而长， 不封闭，相互连通。 • 2.小泡状排列 • 泡状，如气球，腔较 大。 • 3.小管状排列 • 呈分支而细长的管子 。
蛋白质的合成
一、 mRNA（messenger RNA） 蛋白质生物合成的直接模板
蛋白质的合成
二、 tRNA（transfer RNA） 蛋白质生物合成的 “高级搬运工”
蛋白质的合成
三、核糖体（ribosome） 蛋白质生物合成的场所
核糖体与蛋白质的合成
过程： • 1.肽链合成起始； • 2.肽链延伸； • 3.肽链合成终止。 特点： • 从mRNA的5’ 3’ • tRNA的反密码子识别 酸结束。
核糖体的形成与装配
细胞生物学 第六章细胞内膜系统(一)
1.信号肽假说:1975年 G.Blobel 和 D.Sabatini 提出
移 位 子
这些蛋白如何在RER上合成？ 如何到达细胞指定的部位？
RER上核糖体蛋白合成的主要过程
信号肽与SRP结合，使肽链 合成暂停 SRP与SRP受体结合 SRP脱离信号肽 肽链在内质网上继续合成 ，同时信号肽引导新生肽 链进入内质网腔 信号肽切除 肽链延伸至终止 翻译体系解散
SER的功能:
脂类的合成 糖原的合成和分解 解毒作用 Ca2+ 的释放和重吸收 水和电解质代谢 胆汁的分泌
第二节高尔基复合体
最早发现于1855年 1889年意大利学者 Gamlio Golgi ，Golgi 用银染法在猫头鹰的 神经细胞内观察到了 清晰的结构
第二节高尔基复合体
一.高尔基复合体的形态结构 光镜：网状结构
网状结构 A：鼠肾细胞 （特异的红色 荧光染料所示 ） B：培养的上 皮细胞中高尔 基体的分布（ 红色）
电镜观察：
1、扁平囊： 顺面、反面: 2、小囊泡 3、大囊泡
高尔基复合体的顺面（cis-face)和反面（ trans-face）
高尔基复合体与其它细胞结构
Hale Waihona Puke （一）RER蛋白质合成类型： 细胞外分泌的蛋白、如抗体 、激素 跨膜蛋白 溶酶体的各种水解酶
微粒体 (microsome )：用蔗糖 密度梯度离 心分离得到 的内质网碎 片
微粒体的研究和信号肽(signal peptide)
1971年，C. Milstein等发现在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端的氨基酸序 列多出一截。
信号序列的作用
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
医学细胞生物学（中山大学）第六章线粒体与细胞的能量转换
第六章线粒体与细胞的能量转换第一节线粒体的基本特征一、线粒体的形态、数量和结构（一）线粒体的形态、数量与细胞的类型和生理状态有关（细胞类型、生理状态、代谢需求）1.光镜下的线粒体成线状、粒状或杆状。
2.在低渗环境下，线粒体膨胀如泡状，在高渗环境下，线粒体又伸长为线状3.酸性时线粒体膨胀，碱性时线粒体为粒状（二）线粒体是由双层单位膜套叠而成的封闭性膜囊结构1.外膜是线粒体外层单位膜在组成上，外模的1/2为脂类，1/2位蛋白质，外膜上镶嵌的蛋白质包括多种转运蛋白，允许通过分子量在10000以下的物质（通透性大）2.内膜的内表面附着许多颗粒①内膜直接包围的空间称内腔，含有基质，也称基质腔；内膜与外膜之间的空间称为外腔，或膜间腔。
②嵴的形成大大扩大了内膜的面积，提高了内膜的代谢效率③内膜的化学组成中20%是脂类（心磷脂占20%），80%是蛋白质④内膜的通透性很小，但内膜有高度的选择通透性⑤基粒分为头部、柄部、基片三部分，由多种蛋白质亚基组成。
机理头部具有酶活性，能催化ADP磷酸化生成ATP，因此，基粒又称ATP合成酶或ATP合酶复合体3.内外膜相互接近所形成的转为接触点是物质转运到线粒体的临时性结构线粒体的内外膜上存在着一些内膜与外模相互接触的地方，在这些地方膜间隙变狭窄，称为转位接触点4.基质是氧化代谢的场所线粒体中催化三羧酸循环、脂肪酸氧化、氨基酸分解、蛋白质合成等有关的酶都在基质中，参与物质的代谢5.基粒的化学本质是ATP合成酶二、线粒体的化学组成1.线粒体的主要成分是蛋白质，且多数分布于内膜和基质，分为两类：可溶性蛋白和不可溶性蛋白或膜镶嵌酶蛋白（线粒体是细胞中含酶最多的细胞器）2.线粒体内外膜的标志酶分别是细胞色素氧化酶和单胺氧化酶等；基质和膜间腔的标志酶分别为苹果酸脱氢酶和腺苷酸激酶三．线粒体的遗传体系（一）线粒体DNA构成了线粒体基因组1.线粒体基因组序列（也称剑桥序列）共16569个碱基对，为一条裸露的，不与组蛋白结合的双链环状的DNA分子。
细胞生物学——第六章 细胞表面及其特化结构
二、胞质溶胶
是存在于质膜内侧的液体溶胶层。 是存在于质膜内侧的液体溶胶层。含高浓 度的蛋白质，具有一定的粘性， 度的蛋白质，具有一定的粘性，分布有较 多的微丝 微管。 微丝、 多的微丝、微管。 功能： 功能： 对维持细胞的极性 形态有密切的关系， 细胞的极性、 对维持细胞的极性、形态有密切的关系， 并可调节膜蛋白的分布和运动。 并可调节膜蛋白的分布和运动。
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一、闭锁连接（ 紧密连接） 闭锁连接（ 紧密连接）
似拉链结构，相邻细胞膜紧密相贴，无间隙。多存 拉链结构，相邻细胞膜紧密相贴，无间隙。 在于体内管腔及腺体上皮细胞靠腔面一侧。 在于体内管腔及腺体上皮细胞靠腔面一侧。 细 胞 膜 细胞间隙 蛋白质索 嵴线） （嵴线）
紧密连接可封闭上皮细胞间隙， 紧密连接可封闭上皮细胞间隙，防止可溶性物 质从上皮细胞一侧扩散到另一侧起封闭功能。 质从上皮细胞一侧扩散到另一侧起封闭功能。
3
第一节
细胞外被与胞溶胶质
一、细胞外被(cell coat) 细胞外被(cell 又称糖萼(glycocalyx) (glycocalyx)： 又称糖萼(glycocalyx)： 指细胞膜外表面覆盖的一层粘多糖物质 指细胞膜外表面覆盖的一层粘多糖物质，实 粘多糖物质， 际指细胞表面与质膜中的蛋白或脂类分子共 际指细胞表面与质膜中的蛋白或脂类分子共 价结合的寡糖链 的寡糖链。 价结合的寡糖链。其实质上是质膜结构的组 成部分。 成部分。 功能： 功能： 不仅对膜蛋白起保护作用, 不仅对膜蛋白起保护作用,而且参与细胞 的物质运输, 细胞识别中起重要作用 中起重要作用。 的物质运输,在细胞识别中起重要作用。
细胞膜 中间纤维 桥粒蛋白
盘状致密斑
细胞间隙 （30nm)
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大学医学细胞生物学细胞膜课件
呼吸窘迫综合征 又称新生儿肺透明膜病。指新生儿出生后不久即出现进行 性呼吸困难和呼吸衰竭等症状，主要是由于缺乏肺泡表面 活性物质所引起，导致肺泡进行性萎陷，患儿于生后4～ 12小时内出现进行性呼吸困难、呻吟、发绀、吸气三凹征 （吸气时胸骨上窝、锁骨上窝、肋间隙出现明显凹陷）， 严重者发生呼吸衰竭。发病率与胎龄有关，胎龄越小，发 病率越高，体重越轻病死率越高。
1.脂肪酸链的长度及不饱和程度 2.胆固醇与磷脂的比值 3.卵磷脂与鞘磷脂的比值 4.膜蛋白 5.温度,离子强度,PH
细胞膜的流动性异常与疾病 新生儿呼吸窘迫症是由于质膜中卵磷脂/鞘磷脂比值 过低,限制了膜流动性,影响了O2/CO2的交换. 衰老,动脉硬化是由于质膜中卵磷脂/鞘磷脂比值过 低,限制了膜流动性.
四.细胞膜的功能
(一)保护 (二)物质运输
重点
小分子和离子的穿膜运输 大分子和颗粒物质的膜泡运输
(三) 信息的跨膜传递
难点
1.小分子和离子的穿膜运输 根据是否需要ATP的参入，分为： 被动转运：不消耗细胞的代谢能（ATP）， 顺浓度梯度的运输。 主动转运：消耗细胞的代谢能（ATP）， 逆浓度梯度的运输。
3.1935年J.F.Danielli和H.Davson发现细胞的表面张力显著低于 油水界面的表面张力而提出片层结构模型 4.20世纪50年代末J.D.Robertson用电镜观察细胞膜发现都呈 “两暗一明”而提出单位膜模型
5.20世纪60年代，红外光谱等技术证明膜蛋白不是β折叠而是α螺旋 而提出液态镶嵌模型
将以下化合物按膜通透性递增次序排列： 核糖核酸、钙离子、葡萄糖、乙醇、氮分子、水 氮分子(小而非极性) ＞乙醇(小而略有极性)＞水(小 而极性)＞葡萄糖(大而极性)＞钙离子(小而带电荷) ＞核糖核酸(很大而带电荷)
细胞生物学中细胞膜功能
细胞生物学中细胞膜功能细胞膜是细胞的外层结构，它在细胞内和外界环境之间起着重要的隔离和调控作用。
细胞膜由脂质双层以及嵌入其中的蛋白质、糖类等组成，具有多种重要功能。
细胞膜在维持细胞内外环境的稳定性方面起着关键作用。
细胞膜是一个半透性膜，在细胞内外的物质交换中起到了选择性通透的作用。
通过膜上的蛋白质通道，细胞膜可以控制物质的进出，使细胞内外的浓度、离子平衡等参数保持稳定。
例如，细胞膜上的离子通道可以调节细胞内外的离子浓度差，维持正常的电位差，从而维持细胞内外的电化学平衡。
细胞膜还具有细胞识别和信号传导的功能。
细胞膜上的蛋白质和糖类可以通过特异性结构和配体相互作用，实现细胞间的识别和相互作用。
这种相互作用可以触发细胞内的信号传导通路，引发一系列的细胞生理反应。
例如，细胞膜上的受体蛋白质可以与特定的信号分子结合，激活细胞内的信号传导通路，从而引发细胞的生长、分化、凋亡等生理过程。
细胞膜还参与细胞的吸收和排泄功能。
细胞膜上的各种通道和转运蛋白可以将营养物质、氧气等物质吸收进入细胞内，或者将废物、代谢产物排出细胞外。
细胞膜的这种吸收和排泄功能对于维持细胞的正常代谢活动至关重要。
例如，细胞膜上的葡萄糖转运蛋白可以将外界的葡萄糖转运进入细胞内，供细胞进行能量代谢。
细胞膜还参与细胞的运动和形态维持。
细胞膜上的细胞骨架可以与细胞内的细丝相互作用，使细胞膜发生形态变化。
这种形态变化可以使细胞膜发生伸缩和褶皱，从而实现细胞的运动和形态的改变。
例如，白细胞在细胞膜的作用下可以穿越血管壁，进入组织间隙，参与炎症反应和免疫应答。
细胞膜功能的研究对于理解细胞生物学和疾病发生机制具有重要意义。
许多疾病如癌症、心血管疾病等与细胞膜功能异常有关。
例如，某些癌细胞的细胞膜上的受体蛋白质异常激活，导致细胞增殖和转移能力增强。
因此，研究细胞膜的功能和调控机制，对于疾病的治疗和预防具有重要的意义。
细胞膜是细胞的重要组成部分，具有多种重要功能。
细胞生物学(第五版)-第6章-蛋白质分选与膜泡运输(2024版)
⑤ 信号肽被信号肽酶切除; ⑥ 肽链开始延伸并不断向内腔运输（共转运）； ⑦ 核糖体大小亚基解离，肽链延伸终止; ⑧ 释放合成的蛋白到内质网的腔，并完成蛋白折叠。
分泌性蛋白的合成与跨越内质网膜的共翻译转运图解
引导新生肽链穿过内质网膜移位子的信号肽可视为开始转移序列。肽链中还可 能存在某些内在序列与内质网膜有很强的亲和力使之结合在脂双层中，这段序 列不再转入内质网中。 内在信号锚定序列：位于新生肽链内部的疏水序列，既是信号序列，又是肽链 跨膜锚定在脂双层中的序列。 内在停止转移锚定序列：位于新生肽链内部的疏水序列，既是肽段终止转移， 又是肽链跨膜锚定在脂双层中的序列。 多次跨膜蛋白：含有多个SA和多个STA的肽链将成为多次跨膜蛋白。 跨内质网膜肽段的取向：一般而言，带正电荷氨基酸残基多的一端，或带正电 荷氨基酸残基多的一侧，朝向细胞质基质一侧（外侧）。
信号识别颗粒的受体（又称停泊蛋白），与SRP特异结合，存在 于内质网膜上，为异二聚体。
体外非细胞系统蛋白质合成的实验证实，在分泌性蛋白合成 过程中信号肽、信号识别颗粒和停泊蛋白之间的关系如下表 所示：
信号肽酶 内质网腔面上蛋白水解酶，负责切除并快速降解新生 多肽的N端信号肽序列。 移位子 由3-4个Sec61蛋白构成的通道，每个Sec61由3条肽链组 成。 内在停止转移锚定序列 和内在信号锚定序列 与内质网膜的亲 合力很高，阻止肽链继续进入网腔，成为跨膜蛋白。
（2）膜泡运输：蛋白质被不同类型的转运膜泡从糙面内质网合成部 位转运至高尔基体进而再分选转移至细胞的不同部位，其中涉及供体 膜出芽形成不同的转运膜泡、膜泡运输和转运膜泡与靶膜的融合等过 程。
（3）选择性门控转运：在游离核糖体上合成的蛋白质通过 核孔复合体在核-质间双向选择性地完成核输入或核输出。 （4）细胞质基质中蛋白质的转运：蛋白质在细胞质基质中 的转运与细胞骨架系统密切相关，其它不明。
医学细胞生物学之细胞膜
细胞膜1，细胞膜的定义：细胞膜是包围在细胞质表面的一层薄膜；它是一种具有多种功能的半通透性过滤膜，不仅为细胞的生命活动提供稳定的内环境，而且还行使物质转运、信号传递、细胞识别等多种复杂功能。
2，细胞膜的化学组成（1）膜脂：膜脂主要包括磷脂、胆固醇和糖脂三种类型。
这三种脂类都是双亲性分子。
在水溶液中，亲水的头部露在外面与水接触，疏水的尾部这包裹在内部，可能形成两种形式。
为了避免双分子层疏水部与水接触，两端自动闭合，形成一种自我封闭而稳定的中空结构，称为脂质体。
1）磷脂鞘磷脂鞘2)胆固醇：属于中性脂类，在真核细胞膜中含量较多，但在多数原核细胞中含量较少作用：对调节膜的流动性和加强膜的稳定性具有重要作用，降低水溶性物质的通透性。
动物细胞无细胞壁，胆固醇有加强质膜的作用。
3）糖脂1，定义：含糖而不含磷酸的脂类，含量约占脂总量的5％以下。
2，结构：糖脂由脂类和寡糖构成，也是双亲性分子。
其结构与SM很相似，但头部不同，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。
3，典型代表：最简单的糖脂是半乳糖脑苷脂，在髓鞘的多层膜中含量丰富；变化最多、最复杂的糖脂是神经节苷脂，神经节苷脂在神经髓鞘和神经元质膜中含量较高。
鞘磷脂鞘甘油磷脂磷脂酰乙醇胺（脑磷脂，PE）含量其次磷脂酰丝氨酸(PS)磷脂酰胆碱(卵磷脂，PC) 含量最多磷脂酰肌醇(PI)：含量最少，位于膜的内部在信号传导中起重要作用心磷脂酰甘油：仅存在与线粒体内膜中和某些细菌质膜上，具有四个疏水性脂肪酸链，又称双磷脂酰甘油鞘胺醇半乳糖脑苷（2)膜蛋白1）膜内在蛋白质：1，含量：占膜蛋白总量的70％到80％，是膜功能的重要承担者2，结构：部分镶嵌在膜中，通过非极性氨基酸部分直接与膜脂双层的疏水区相互作用而嵌入膜内。
3，跨膜蛋白：双亲性分子，他们的多肽链可以贯穿膜一次或多次，以疏水区跨越脂双层的疏水区，与脂肪酸链共价结合，而亲水的极性位于膜的内外表面，如图1，2所示。
细胞生物学 第六章蛋白质分选与膜泡运输
一、信号假说与蛋白质分选信号
②信号识别颗粒（signal recognition particle，SRP）：
• 由6种蛋白质和1个由300个核 苷酸组成的7S RNA结合形成的 一种核糖核蛋白复合体；
• 位于细胞质基质中；既能与信 号肽和核糖体大亚基结合，又 可与SRP受体结合。
③信号识别颗粒受体（SRP受体） 或称停泊蛋白（docking protein， DP）：
• 而缺少信号肽的多肽，只能在 细胞质基质中完成蛋白质的合 成，再根据自身的信号如导肽 转移到细胞的相应部位。
一、信号假说与蛋白质分选信号
• 多肽合成以后，还要进行折叠、 装配成为有功能的蛋白质。
• 新生多肽的折叠、转运或装配 要依靠分子伴侣的帮助。
• 分子伴侣（molecular chaperone）：能识别正在合成 的多肽或部分折叠的多肽、并 与多肽的某些部位相结合，从 而帮助这些多肽折叠、转运或 装配，而本身并不参与最终产 物的形成，这类蛋白质分子称 为分子伴侣。
• 肽链中还可能存在某些序 列与内质网膜有很强的亲 和力而结合在脂双层中， 这段序列就不再转入到内 质网腔中，称之为内在停 止转移锚定序列和内在信 号锚定序列。
一、信号假说与蛋白质分选信号
①如果一种多肽只有N端 的起始转移序列而没有 停止转移锚定序列，那 么这种多肽合成后一般 进入内质网的腔内，如 各种分泌蛋白；
白控制膜泡与靶膜的锚定； v-SNARE/t-SNARE蛋白的 配对介导膜泡与靶膜的融合。
第六章 蛋白质分选与膜泡运输 - 回顾
§1 细胞内蛋白质的分选 一、信号假说与蛋白质分选信号★
信号假说：3个决定因素；分泌性蛋白质在内质网合成的过程； 起始转移序列，内在停止转移锚定序列；共翻译转运，翻译后 转运；分子伴侣 二、蛋白质分选转运的基本途径和类型 蛋白质分选的基本途径★：翻译后转运途径，共翻译转运途径 蛋白质分选转运的类型：4种 §2 细胞内膜泡运输 一、膜泡运输概述 二、COPⅡ包被膜泡的装配与运输★ 三、COPⅠ包被膜泡的装配与运输★ 四、网格蛋白/接头蛋白包被膜泡的装配与运输★ 五、转运膜泡与靶膜的锚定与融合
细胞生物学中的细胞膜与细胞运动
细胞生物学中的细胞膜与细胞运动细胞是生命的基本单位，而细胞膜作为细胞的外围结构，起到了细胞内外物质交换的重要作用。
细胞膜的特性和结构以及细胞膜对于细胞运动的调节机制一直是细胞生物学领域的研究热点。
本文将从细胞膜的组成、功能以及细胞运动中细胞膜的作用等方面进行论述。
一、细胞膜的组成和结构细胞膜主要由脂质、蛋白质和少量的碳水化合物组成。
其中，脂质是细胞膜的主要组分，占据了细胞膜总质量的大部分。
脂质分子由亲水的头部（磷酸基团）和亲油的尾部（脂肪酸残基）组成。
这种特殊的结构使得脂质分子可以在细胞膜中形成双层结构，即磷脂双层。
除了脂质，细胞膜中还存在着各种蛋白质。
这些蛋白质可以分为两类：固定型蛋白和可动型蛋白。
固定型蛋白主要位于细胞膜内部，起到支持和稳定细胞膜结构的作用。
可动型蛋白则可以在细胞膜上进行自由动态运动，它们可以通过与细胞膜的其他成分相互作用，从而参与细胞运动等生理过程。
二、细胞膜的功能1. 分隔和保护细胞内环境：细胞膜能够与外界环境分隔开，形成一个有限空间，从而保护细胞内环境不受外界干扰。
细胞膜通过选择性通透性，可以控制物质的进出，保持细胞内稳定的渗透压和离子平衡。
2. 细胞间相互联系的基础：细胞膜不仅可以将细胞与环境隔开，还能够与其他细胞膜进行连接，形成细胞间连接的重要基础结构。
比如在组织构建过程中，细胞膜可以通过细胞间连接蛋白在细胞之间建立联系，形成组织的完整结构。
3. 信号传导和细胞识别：细胞膜上的蛋白质还可以作为信号传导通路的一部分，参与细胞内外信息的交流和传递。
细胞膜直接参与细胞识别过程中的分子识别、信号转导和细胞黏附等生理过程。
4. 细胞膜与细胞运动细胞运动是细胞生物学中的重要现象，包括内部细胞器的运动以及整个细胞的形状和位置变化。
细胞膜在细胞运动中起到了重要的作用。
细胞膜的流动性和可变形性使得细胞能够改变自身形状，从而参与细胞的运动。
在细胞质中存在着一种被称为细胞骨架的结构，细胞骨架与细胞膜相互作用，通过调节细胞内膜结构的变化来实现细胞的运动。
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电镜下的细胞膜—两暗夹一明，总宽度7nm
细胞膜（cell membrane）
＝质膜（plasma membrane）
生物膜 (biomembrane)
• 质膜（plasma membrane） • 细胞内膜 （internal membrane）
——质膜和细胞内膜具有共同的结构和相近的
功能，统称生物膜
识别
信息交流
接收和转导信号
第二节 细胞膜的功能
一. 物质运输（质膜和内膜共有）
二. 细胞识别和细胞黏附
三. 细胞信号转导 四. 细胞连接和组织构建
一. 物质运输 transport
简单扩散（被动）
（脂溶性或不带电 对小分子物质 极性小分子）
膜蛋白介导运输
（各种极性的 带电小分子）
载体蛋白（主动、被动） carrier 通道蛋白（被动） channel
膜蛋白的运输和更新也依赖小泡运输
想一想: 膜蛋白从哪里制造出来? 又怎样被运送到膜上?
膜蛋白在内质网制造、在高尔基体加工， 由运输小泡运送到膜上(像跨膜运输一样)。
膜泡运输
运输小泡沿着细胞骨架搭成的“ 轨道”滚动。 (下一章内容)
细胞骨架运输
二.细胞识别和细胞黏附
Cell recognition & cell adhesion
胞吞 endocytosis 对大分子物质
（小泡运输） 胞吐 exocytosis
小肠上皮细胞的葡萄糖运输蛋白
肠腔
上皮下 组织间隙
主动运输载体
被动运输载体
血糖浓度升高后脂肪细胞对糖运输的改变－
合成更多的运输载体 摄入更多的葡萄糖
质膜上运输水的通道－水孔蛋白
水孔蛋白
血管加压素
几种分布于各种膜上的运输蛋白
所运物质 所运物质
将在第三篇第九章作详细讨论
大分子跨膜运输
小泡运输 (vesicular transport)
吞噬 （吞噬体phagosome） 1. 胞吞作用 吞饮 （胞饮体pinosome） 受体介导胞吞（有被小泡， coated vesicle） 2. 胞吐作用 *
细菌
吞噬细胞
小泡运输 胞吞作用
神经髓鞘膜： 脂75％ 线粒体膜： 蛋白质75％ 一般： 脂50％、蛋白40－50％、 糖1－10％
第一节 细胞膜的化学组成和结构
流动镶嵌模型 Fluid Mosai Model
1. 2. 3. 4. 脂质分子排成双层构成生物膜的骨架 蛋白质分子以不同方式镶嵌或联结与脂双层上 膜两侧结构是不对称的 膜脂和膜蛋白具有一定的流动性
(2) 膜蛋白的移动是受限的
例子: 膜蛋白的区域性分布
光漂白后荧光恢复 实验（FRAP）光漂白
杂交细胞膜蛋白 的混合
膜蛋白的区域性分布 小肠上皮细胞
肠腔
上皮下 组织间隙
膜蛋白的区域性分布 小肠上皮细胞
肠腔
上皮下 组织间隙
主动运输蛋白
被动运输蛋白
细胞膜蛋白流动性的限制:
小肠上皮细胞
膜糖类 membrane carbohydrade
1. 膜脂的种类和分子结构
2. 膜脂分子的排列特性
3. 膜脂的流动性 4. 脂双层的不对称性
1. 膜脂的种类和分子结构
(1)磷脂（phospholipid）含量最高 外 磷脂酰胆碱、鞘磷脂 内 磷脂酰乙醇胺、 磷脂酰丝氨酸 (2)胆固醇（cholesterol）可多达与磷脂等量
(3)糖脂 （glycolipid）
选择素、整合素及其受体都是跨膜糖蛋白
(叫作细胞黏附分子)。
白细胞质膜表面有受体
内皮细胞质膜表面 选择素和整合素
白细胞滚动 膜蛋白与细胞黏附
将在第二篇第八章作详细讨论
2. 精－卵结合 sperm-ovum binding
脂质分子 在水中的排列
脂质体liposome
黑膜Black membrane
分子团
脂质分子 在水中的排列
脂质体
双分子层
胞外
脂质分子 在膜上的排列 --脂双层
胞内
lipid bilayer
3. 膜脂的流动性 (fluidity)
(1) 横向扩散
(2) 旋转
(3) 尾部摆动
(4) 翻转
横向扩散
Lateral diffusion
对流动性和带电性的影响
(2) 糖脂全部分布于非胞质单层
意义？
糖脂和
非胞质面
头部带胆碱的 磷脂:
胞质面
头部带氨基 的磷脂:
磷脂的不对称分布是怎样造成的？
复习（图5-14）：
1.发生在内质网中膜脂合成时 2.磷脂转位子搅杂酶 –使平衡分布 3.磷脂转位子翻转酶 –使不对称分布
磷脂的不对称分布意义何在？
1. α螺旋 αhelix 2. β筒 β barrel
－ β片层卷成筒状
α螺旋
真核细胞和细菌的跨膜蛋白 主要是α螺旋结构
疏 水 脂 双 层
β筒
限于线粒体和叶绿体外膜 的跨膜蛋白
疏 水 脂 双 层
5.膜蛋白的移动性 movement
(1) 膜蛋白是移动的、可扩散的，但不翻转
例子：斑片形成、 光漂白后荧光素复原/光漂白中荧光素丢失
吞噬 (颗粒)
鼠巨噬细胞
Hale Waihona Puke 化学性变异 的红细胞小泡运输 胞吞作用
吞噬(颗粒)
back
小泡运输 胞吞作用
吞饮(液体) back
有被小泡
受体介导的胞吞－ 摄入LDL（胆固醇）
受体缺陷：不能让有被小泡结合
go
遗传性高胆固醇血症原因之一
胞吐--蛋白分泌
小泡的形成和融合
• 伴随膜的运动 • 耗能
将在第三篇第十章作详细讨论
极性的头部 （亲水）
非极性尾部 （疏水）
糖 脂 的 分 子 结 构
最简单的糖脂－半乳糖脑苷脂 最复杂的糖脂－神经节苷脂(GM1)
2. 膜脂分子的排列特性
亲水脂分子(amphipathic molecule) - 亲水又亲脂
(1) 分子团 (2) 双分子层
(3) 脂质体
(4) 脂双层
分子团 micelle 双分子层 bilayer
1) 膜蛋白肽链穿越脂双层一次--单次跨膜蛋白
2) 膜蛋白肽链穿越脂双层数次--多次跨膜蛋白
3)β片层卷成筒状贯穿脂双层-- β筒
4) 膜蛋白位于胞质,其肽链疏水段锚入脂双层的胞质单层
5) 膜蛋白共价结合于胞质单层
6) 膜蛋白通过一寡糖链共价结合于非胞质单层中稀有磷脂
7)膜蛋白非共价结合于其他膜蛋白上
翻转
尾部摆动
旋转
磷脂分子在膜上 的运动
1. 磷脂尾部不饱和 脂肪酸对膜流动性 的影响
不饱和脂肪酸含量愈高, 膜流动性愈大
2. 胆固醇对膜流动 性的影响 坚硬的甾环结构使 膜稳定性增加
脂质双分子层流动性
4. 脂双层的不对称性 (asymmetry of lipid bilayer) (1) 两个单层磷脂分布不同
细胞外衣（cell coat）真核细胞表面富含糖类的外围区域
3. 膜糖类的功能
(1)形成细胞外衣 - 保护
(2)特异的糖基和规则的糖链排列 - 识别
例子: 特异糖基被凝集素和含凝集素结构域的受体识别 血型抗原被？识别
细胞膜的功能?
－细胞膜对于外界既是屏障又是沟通中介 小分子物质
物质运输
大分子物质
带着问题听课：
第一节
膜是由哪些物质构成的？ 这些物质是如何构成细胞膜的？
第二节
细胞膜对于细胞有些什么作用？ 细胞膜大致上如何执行这些功能？
钙离子浓度： 膜外是膜内的 10000倍！
膜两侧奇特的 离子分布
第一节 细胞膜的化学组成和结构
• 三种成分
各自独特的理化性状，三者巧妙的相互作用
一、膜脂
二、膜蛋白 三、膜糖
细胞膜（质膜）
膜性质
第六章 细胞膜
第一节 生物膜的化学组成和结构 第二节 细胞膜的功能
光镜下细胞膜：
界膜
(内外分隔而又沟通)
？
思考： 作为界膜所需要的性质
屏障－对水溶性物质的不通透性
物质运输
通道－对水溶性物质选择性的通透
稳定的细胞内环境－分隔
信息交流
与外环境的沟通－识别和被识别、 发出和接收信号 相邻细胞连接
20世纪70年代提出(Singer & Nicolson),不断补充和完善
流动镶嵌模型 Fluid Mosai Model
脂双层
脂质分子
蛋白质分子
膜糖
脂 双 层
膜蛋白
寡聚多糖
糖蛋白
糖脂
磷脂双 分子层
膜蛋白
膜蛋白
胞质半层
胞外半层
是什么决定膜蛋白在冷冻断裂的膜样品上位于哪个半层？
膜脂 membrane lipids
1. 细胞黏附和迁移 adhesion & migration
发生：白细胞趋化（穿过血管内皮进入炎症组织）
白细胞归巢（穿过血管内皮进入淋巴器官）
白细胞
质膜表面有选择素 受体和整合素受体
呵！我俩认识
内皮细胞
质膜表面有 选择素和整合素
第一步：识别－选择素识别并结合受体上膜糖类
第二步：黏附并迁移－整合素与受体上膜糖类结合
膜蛋白在脂双层中存在的方式
1
2
3
4
5
6
7
周围膜蛋白 peripheral membrane protein
－轻柔分离即可获得(第6、7种)
整合膜蛋白 integral membrane protein
－破坏脂双层方可获得(第1～5种)
膜蛋白的不对称性