(完整版)重庆大学细胞生物学-第三章-细胞质膜与跨膜运输
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6
磷脂酰胆碱（卵磷脂）
7
糖脂
•约占5％以下，神经细胞膜含量高，约占5-10％。 •两性分子，含糖而不含磷酸，由一个或多个糖基与鞘氨醇 的羟基结合。
glycolipids
（鞘胺醇）
（油酸）
（葡萄糖神经酰胺）
8
•糖脂结构变化复杂，神经节苷脂是神经元细胞膜中的特征 成分。
Glycolipi ds
半乳糖脑苷脂
神经节苷脂
N-乙酰神经氨酸/唾液酸 9
胆固醇
存在真核细胞膜上，含量约占膜脂的1/3，植物细胞膜中没有。 功能：提高膜的稳定性，调节流动性，降低水溶性物质的通
透源自文库。
10
脂质体（liposome）
是一种人工生物膜。 双层或单层脂分子球体，直径25~1000nm。 人工脂质体可用于：
Phosphoglyceride (甘油磷脂) and sphingolipid (鞘磷脂)
Glycolipids（糖脂） Sterols （固醇）( is only found in animals)
4
磷脂
约占膜脂的50％以上。 主要特征：
一个极性头、两个非极性尾（脂肪酸链）。 脂肪酸碳链为偶数：16，18或20个碳原子。 常含有不饱和脂肪酸（如油酸）。
12
整合蛋白：为跨膜蛋 白（transmembrane proteins），两性分 子。跨膜结构域为1 至多个疏水的α螺旋。 与膜的结合紧密，只 有用去垢剂才能从膜
上洗涤下来。
整合蛋白
13
外周蛋白：周边蛋白/附着蛋白。靠离子键或其它较弱的 键与膜表面蛋白或脂分子结合，改变溶液的离子强度、提 高温度就可以从膜上分离下来。
运动。
22
影响膜脂流动性的因素 胆固醇 脂肪酸链的饱和度 脂肪酸链的链长 卵磷脂/鞘磷脂比值 其他因素：温度、酸碱度、离子强度等。
23
膜蛋白的分子运动
随机运动 定向运动 局部移动
24
膜蛋白流动性的研究方法
人鼠细胞融合实验
25
光脱色荧光恢复技术
用荧光染料 标记细胞表 面分子
20
2. 质膜的流动镶嵌模型
细胞膜由流动的脂双层和镶嵌在其中的蛋白质组成。 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； 蛋白质或嵌在双脂层表面，或嵌在其内部，或横跨 整个双脂层，表现出分布的不对称性。
21
1）质膜的流动性（膜脂和蛋白质分子的运动）
膜脂分子的运动： 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
转基因 药物载体 研究生物膜的特性
11
2. 膜蛋白 Membrane proteins
占核基因组编码蛋白质的30%。 根据与脂分子的结合方式分为：
整合蛋白（integral protein） 外周蛋白（peripheral protein） 脂锚定蛋白（lipid-anchored protein）。
第三章 细胞质膜和跨膜运输
Cell Membrane and membrane transport
细胞质膜模式图 1
细胞膜的功能
主要内容
I. 细胞质膜 II. 细胞表面的分化 III. 跨膜运输
2
第一节 细胞质膜
细胞膜（cell membrane）：细胞结构中分隔细胞内、外不同介 质和组成成份的界面。
片层膜结构模型
18
JD. Robertson 1959y 根据电镜观察提出单位膜（unit membrane） 模型：生物膜由脂双层及嵌合的蛋白质构成。膜厚约7.5nm。
单位膜结构模型
19
Singer 和Nicolson 1972y 根据免疫荧光、冰冻蚀 刻的研究结果，提出了“流动镶嵌模型”。
Fluid-mosaic model
③,④ lipid-anchored
protein ；
16
二. 质膜的结构
1. 质膜结构的研究历史 E. Overton 1895y 推测细 胞膜由连续的脂类物质 组成。 E. Gorter 等 1925y 推测 细胞膜由双层脂分子组 成。
17
J. Danielli & H. Davson 1935y 发现质膜的表面张 力比油－水界面的张力低得多，提出三明治模型/ 片层结构模型（蛋白质-脂类-蛋白质）。
5
The parts of a phospholipid molecule. Phosphatidylcholine, represented
schematically (A), in formula (B), as a space-filling model (C), and as a symbol (D). The kink due to the cis-double bond is exaggerated in these drawings for emphasis.
外 周 蛋 白
14
脂锚定蛋白 脂连接蛋白。通过共价 键的方式同脂分子结合， 位于脂双层的外侧。 有两种结合方式，一种 是蛋白质直接结合于脂 双分子层，另一种方式 是通过一个糖分子间接
同脂结合。
脂锚定蛋白
15
①,② integral protein；
⑤,⑥ peripheral protein.
白网络结构。 细胞表面（cell surface）：细胞与细胞外环境的边界，由细胞被、
质膜和表层胞质溶胶构成。
3
一. 质膜的化学组成（膜脂+膜蛋白）
1. 膜脂 Membrane Lipids
❖Membrane lipids are amphipathic（两性分子）
❖There are three major classes of lipids: Phospholipids（磷脂）
用激光 处理使表面 形成漂白斑
通过扩散标记 分子进入漂白 斑，反差减小
质膜（plasma membrane）：包围在细胞表面的一层膜，有时 称细胞膜。主要由膜脂和膜蛋白组成。
内膜（internal membrane）：形成各种细胞器的膜。 生物膜（biomembrane）：细胞膜和内膜的总称。 细胞被（cell coat）：也叫糖萼，质膜表面一层富含糖类的结构。 膜骨架（membrane skeleton）：质膜下起支撑作用的纤维蛋
磷脂酰胆碱（卵磷脂）
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糖脂
•约占5％以下，神经细胞膜含量高，约占5-10％。 •两性分子，含糖而不含磷酸，由一个或多个糖基与鞘氨醇 的羟基结合。
glycolipids
（鞘胺醇）
（油酸）
（葡萄糖神经酰胺）
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•糖脂结构变化复杂，神经节苷脂是神经元细胞膜中的特征 成分。
Glycolipi ds
半乳糖脑苷脂
神经节苷脂
N-乙酰神经氨酸/唾液酸 9
胆固醇
存在真核细胞膜上，含量约占膜脂的1/3，植物细胞膜中没有。 功能：提高膜的稳定性，调节流动性，降低水溶性物质的通
透源自文库。
10
脂质体（liposome）
是一种人工生物膜。 双层或单层脂分子球体，直径25~1000nm。 人工脂质体可用于：
Phosphoglyceride (甘油磷脂) and sphingolipid (鞘磷脂)
Glycolipids（糖脂） Sterols （固醇）( is only found in animals)
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磷脂
约占膜脂的50％以上。 主要特征：
一个极性头、两个非极性尾（脂肪酸链）。 脂肪酸碳链为偶数：16，18或20个碳原子。 常含有不饱和脂肪酸（如油酸）。
12
整合蛋白：为跨膜蛋 白（transmembrane proteins），两性分 子。跨膜结构域为1 至多个疏水的α螺旋。 与膜的结合紧密，只 有用去垢剂才能从膜
上洗涤下来。
整合蛋白
13
外周蛋白：周边蛋白/附着蛋白。靠离子键或其它较弱的 键与膜表面蛋白或脂分子结合，改变溶液的离子强度、提 高温度就可以从膜上分离下来。
运动。
22
影响膜脂流动性的因素 胆固醇 脂肪酸链的饱和度 脂肪酸链的链长 卵磷脂/鞘磷脂比值 其他因素：温度、酸碱度、离子强度等。
23
膜蛋白的分子运动
随机运动 定向运动 局部移动
24
膜蛋白流动性的研究方法
人鼠细胞融合实验
25
光脱色荧光恢复技术
用荧光染料 标记细胞表 面分子
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2. 质膜的流动镶嵌模型
细胞膜由流动的脂双层和镶嵌在其中的蛋白质组成。 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； 蛋白质或嵌在双脂层表面，或嵌在其内部，或横跨 整个双脂层，表现出分布的不对称性。
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1）质膜的流动性（膜脂和蛋白质分子的运动）
膜脂分子的运动： 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
转基因 药物载体 研究生物膜的特性
11
2. 膜蛋白 Membrane proteins
占核基因组编码蛋白质的30%。 根据与脂分子的结合方式分为：
整合蛋白（integral protein） 外周蛋白（peripheral protein） 脂锚定蛋白（lipid-anchored protein）。
第三章 细胞质膜和跨膜运输
Cell Membrane and membrane transport
细胞质膜模式图 1
细胞膜的功能
主要内容
I. 细胞质膜 II. 细胞表面的分化 III. 跨膜运输
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第一节 细胞质膜
细胞膜（cell membrane）：细胞结构中分隔细胞内、外不同介 质和组成成份的界面。
片层膜结构模型
18
JD. Robertson 1959y 根据电镜观察提出单位膜（unit membrane） 模型：生物膜由脂双层及嵌合的蛋白质构成。膜厚约7.5nm。
单位膜结构模型
19
Singer 和Nicolson 1972y 根据免疫荧光、冰冻蚀 刻的研究结果，提出了“流动镶嵌模型”。
Fluid-mosaic model
③,④ lipid-anchored
protein ；
16
二. 质膜的结构
1. 质膜结构的研究历史 E. Overton 1895y 推测细 胞膜由连续的脂类物质 组成。 E. Gorter 等 1925y 推测 细胞膜由双层脂分子组 成。
17
J. Danielli & H. Davson 1935y 发现质膜的表面张 力比油－水界面的张力低得多，提出三明治模型/ 片层结构模型（蛋白质-脂类-蛋白质）。
5
The parts of a phospholipid molecule. Phosphatidylcholine, represented
schematically (A), in formula (B), as a space-filling model (C), and as a symbol (D). The kink due to the cis-double bond is exaggerated in these drawings for emphasis.
外 周 蛋 白
14
脂锚定蛋白 脂连接蛋白。通过共价 键的方式同脂分子结合， 位于脂双层的外侧。 有两种结合方式，一种 是蛋白质直接结合于脂 双分子层，另一种方式 是通过一个糖分子间接
同脂结合。
脂锚定蛋白
15
①,② integral protein；
⑤,⑥ peripheral protein.
白网络结构。 细胞表面（cell surface）：细胞与细胞外环境的边界，由细胞被、
质膜和表层胞质溶胶构成。
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一. 质膜的化学组成（膜脂+膜蛋白）
1. 膜脂 Membrane Lipids
❖Membrane lipids are amphipathic（两性分子）
❖There are three major classes of lipids: Phospholipids（磷脂）
用激光 处理使表面 形成漂白斑
通过扩散标记 分子进入漂白 斑，反差减小
质膜（plasma membrane）：包围在细胞表面的一层膜，有时 称细胞膜。主要由膜脂和膜蛋白组成。
内膜（internal membrane）：形成各种细胞器的膜。 生物膜（biomembrane）：细胞膜和内膜的总称。 细胞被（cell coat）：也叫糖萼，质膜表面一层富含糖类的结构。 膜骨架（membrane skeleton）：质膜下起支撑作用的纤维蛋