第三章细胞膜与细胞表面
[细胞生物学]细胞膜与细胞表面
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(2) 内在膜蛋白：单次或多次穿过脂双分子层，与膜结合紧密。
21
膜蛋白的分离
内在膜蛋白:它与膜结合非常紧密，只有用去垢剂才能从
膜上洗涤下来，常用SDS和Triton-X100。
外在膜蛋白: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。
缺点：
忽视了蛋白质分子对脂类分子流动性的控制作用。 忽视了膜的各部分流动性的不均匀性。
50
3．流动镶嵌模型的补充模型 晶格镶嵌模型 1975年提出。
晶格 界面脂质
生物膜中的脂类是处在无序 (液态) 和有序( 晶态) 之间的 动态转变； 膜蛋白对脂类分子的运动具限制作用。
46
单位膜模型的进步之处：
第一次描述了膜的厚度 描述蛋白质是β折叠
以上两种学说的不足：
把所有的膜都视为千篇一律，
无法解释不同膜的不同功能。
47
（三）流动镶嵌模型
S. J. Singer & G. Nicolson 1972年根据免疫荧光技术、冰 冻蚀刻技术的研究结果，在“单位膜”模型的基础上提出
53
鞘磷脂具有较长的饱和脂肪酸链，分子之间的作用力较强 胆固醇与鞘磷脂的亲和力高（像胶水)
脂筏是蛋白质停泊聚集的平台，便于蛋白质相互作用； 也提供蛋白质变构环境，形成有效变构。
54
脂筏的功能与信号转导、蛋白质分选、物质内吞、胆固 醇代谢等有关； 脂筏功能的紊乱已涉及HIV、肿瘤、动脉粥样硬化、老年 痴呆、疯牛病等
19
(二) 膜蛋白(membrane protein)
生物膜所含的蛋白称膜蛋白。 是膜特定功能的主要承担者和执行者。 种类： 外在膜蛋白；内在膜蛋白
第三章 第一节 细胞膜的结构和功能(共22张PPT)
它体现了细胞膜的哪种功能？
控制物质进出细胞的功能
细胞膜行使该功能时有何特点？
具有选择性
下图表示三种细胞间信息交流方式。
①图(1)所示的信息交流方式中，A细胞主要是_内__分_泌__细__胞，产生 的信息分子主要是___激__素______，需要通过____血__液__的运输才能 运至B细胞，信息分子要与B细胞膜上的______受__体结合才能完 成信息的传递。
• 磷脂分子以疏水的尾部相对，亲水的头部朝向两 侧，构成 磷脂双分子层，以此作为细胞膜的基本 支架。细胞膜中的脂质除磷脂外，还有一些糖脂 和 胆固醇 等。
• 细胞膜中的蛋白质以不同深度 覆盖 、 镶嵌 或 贯穿 于磷脂双分子层中，有的蛋白质分子与
糖结合成 糖蛋白 。它们是细胞膜功能的主要执 行者。 • 构成细胞膜的磷脂和蛋白质分子大多不是静止， 而是可以运动的，即细胞膜具有 一定的流动性 。
不知道自己缺点的人，一辈子都不会想要改善。成功的花，人们只惊慕她现时的明艳！然而当初她的芽儿，浸透了奋斗的泪泉，洒遍了牺牲的血雨。成功的条件在于勇气和 信乃是由健全的思想和健康的体魄而来。成功了自己笑一辈子，不成功被人笑一辈子。成功只有一个理由，失败却有一千种理由。从胜利学得少，从失败学得多。你生而有 前进，形如蝼蚁。你一天的爱心可能带来别人一生的感谢。逆风的方向，更适合飞翔。只有承担起旅途风雨，才能最终守得住彩虹满天只有创造，才是真正的享受，只有拚 活。知识玩转财富。志不立，天下无可成之事。竹笋虽然柔嫩，但它不怕重压，敢于奋斗、敢于冒尖。阻止你前行的，不是人生道路上的一百块石头，而是你鞋子里的那一 爱，不必呼天抢地，只是相顾无言。最值得欣赏的风景，是自己奋斗的足迹。爱的力量大到可以使人忘记一切，却又小到连一粒嫉妒的沙石也不能容纳。生活不可能像你想 不会像你想的那么糟。时间告诉你什么叫衰老，回忆告诉你什么叫幼稚。不要总在过去的回忆里缠绵，昨天的太阳，晒不干今天的衣裳。实现梦想往往是一个艰苦的坚持的 到位，立竿见影。那些成就卓越的人，几乎都在追求梦想的过程中表现出一种顽强的毅力。世界上唯一不变的字就是“变”字。事实胜于雄辩，百闻不如一见。思路决定出 细节决定成败，性格决定命运虽然你的思维相对于宇宙智慧来说只不过是汪洋中的一滴水，但这滴水却凝聚着海洋的全部财富；是质量上的一而非数量上的一；你的思维拥 所有过不去的都会过去，要对时间有耐心。人总会遇到挫折，总会有低潮，会有不被人理解的时候。如果你希望成功，以恒心为良友，以经验为参谋，以小心为兄弟，以希 个人不知道他要驶向哪个码头，那么任何风都不会是顺风。沙漠里的脚印很快就消逝了。一支支奋进歌却在跋涉者的心中长久激荡。上天完全是为了坚强你的意志，才在道 碍。拥有资源不能成功，善用资源才能成功。小成功靠自己，大成功靠团队。炫耀什么，缺少什么；掩饰什么，自卑什么。所谓正常人，只是自我防御比较好的人。真正的 防而又不受害。学习必须如蜜蜂一样，采过许多花，这才能酿出蜜来态度决定高度。外在压力增加时，就应增强内在的动力。我不是富二代，不能拼爹，但为了成功，我可 站在万人中央成为别人的光。人一辈子不长不短，走着走着，就进了坟墓，你是要轰轰烈烈地风光下葬，还是一把骨灰撒向河流山川。严于自律：不能成为自己本身之主人 他周围任何事物的主人。自律是完全拥有自己的内心并将其导向他所希望的目标的惟一正确的途径。生活对于智者永远是一首昂扬的歌，它的主旋律永远是奋斗。眼泪的存 伤不是一场幻觉。要不断提高自身的能力，才能益己及他。有能力办实事才不会毕竟空谈何益。故事的结束总是满载而归，就是
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。
细胞生物学细胞膜与细胞表面的结构与识别
细胞质膜简述细胞膜的生理作用1.限定细胞的范围，维持细胞的形状2.具有高度选择性，（为半透膜）并能进行主动运输使细胞内外形成不同离子浓度并保持细胞内物质和外界环境之间的必要差别3.是接受外界信号的传感器，使细胞对外界环境的变化产生适当的反应4.与细胞新陈代谢、生长繁殖分化及癌变等重要生命活动密切相关生物膜的化学组成及其特点和意义构成生物膜的主要成分是脂类和蛋白质。
其中脂类包括磷脂、糖脂和硫脂等，几乎都是两性分子，在水相中磷脂分子亲水的头部朝向水相，疏水的尾部相对，自发排列成疏水双分子层，而且双分子膜一旦破损也能自我闭合。
磷脂双分子层的这种自我装配、自我闭合的特点赋予细胞细胞膜对细胞起保护作用，使每一个细胞成为一个相对独立的整体。
脂双层分子具有流动性，有利于嵌在膜内的功能蛋白的旋转和转移，便于其发挥相应的作用细胞膜中的蛋白质多种多样：从组成看有单纯蛋白质、糖蛋白和脂蛋白等。
从结合状态看有不同的镶嵌方式；从功能来分，有载体蛋白、受体蛋白和各种酶等。
由此保证有控制细胞内外的物质交换的作用和细胞间相互识别以及传递各种信息的作用、感受和传递各种刺激的作用等多种功能，还使细胞具有多样性，保证了不同组织细胞和不同发育时期细胞膜功能的差异性。
生物膜的基本结构特征是什么？与它的生理功能有什么联系？（指导）生物膜的基本结构特征：1.磷脂双分子层组成生物膜的基本骨架，具有极性的头部和非极性的尾部的脂分子在水相中具有自发形成封闭膜系统的性质，以非极性尾部相对，极性头部朝向水中。
这一结构特点为细胞核细胞器的生理活动提供了一个相对稳定的环境，使细胞与外界、细胞器与细胞器之间有了一个界面2.蛋白质分子以不同的方式镶嵌其中或者结合与表面，蛋白质的类型、数量多少、蛋白质分布的不对称性以及脂分子的协同作用赋予生物膜不同的特性和功能，这些结构有利于物质的选择运输，提供细胞识别位点，为多种酶提供了结合位点，同时参与形成不同功能的细胞表面结构特征。
第三章细胞的结构基础——细胞膜
被动运输
协助扩散 高→低
√ ×
主动运输
低→高 √ √
意示 图
总结
速率曲线
实例 影响因素
H O2、CO2、 2O、甘油、 苯 乙 小 、 醇、脂溶性 分子等
Na l ＋，C －、葡萄糖、 入 氨基酸等进 红细胞
肾脏的重吸收；小肠吸收
无机盐 葡萄糖、氨基酸、
等
问题：如何从宏观和微观角度理解自由扩散？自由扩散与细胞膜的哪种物质关系最大？
典例 4 对某动物细胞进行荧光标记实验，如下图所示，其基本过程：①用某种荧光染料标记该动物细
照射 区域 区域 淬灭 消失 停止 胞，细胞表面出现荧光斑点。②用激光束 照射 段时 后 区域 逐渐恢 又 明 激光束 一 间 ，该 的荧光
该细胞表面的某一 ，该 荧光 （ ）。③ 复，即 出现了斑点。上述实验不能说 的是（ ）。
第三章 细胞的结构基础
一、细胞膜（质膜）：系统的边界 第一节 细胞膜
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。
第三章细胞膜
膜蛋白的运动 1970年Frye和 Edidin用细胞融合 的方法得到证明。
膜流动性的生理意义
保证其正常功能的必要条件。 跨膜物质运输、细胞信息传递、细
胞识别、细胞免疫、细胞分化以及 激素的作用等都与膜的流动性密切 相关。
例如：小肠上皮细胞 顶部细胞膜 酶和运输蛋白不同
基底、侧面细胞膜 顶部细胞膜：吸收功能 功能不同
——细胞膜只允许特定分子以特定 方式通过。
运输方式
小分子物质穿膜运输 大分子物质膜泡运输
简单扩散 被动运输
易化扩散 主动运输
胞饮 内吞
吞噬 胞吐 受体介导的内吞作用
小分子和离子的穿膜运输
一、被动运输（passive transport）
——物质顺浓度梯度，即由浓度高的一 侧通过膜运输到浓度低的一侧的穿膜扩 散，不需要消耗代谢能量。 1、 简单扩散（simple diffusion） ——不需能量，不需专一的膜蛋白分子， 顺浓度梯度的穿膜扩散，也称单纯扩散 或自由扩散。
载体介导扩散与简单扩散的动力学比较
（二）主动运输 （active transport）
——通过消耗能量，将物质逆浓度 梯度（低→高）运输。如葡萄糖、 金属离子等。 例：Na+-K+泵（Na+-K+-ATP酶） —镶嵌于细胞膜脂双分子层中 的逆浓度梯度运输钠钾离子的一种 运输蛋白质。
概念。 ② 膜脂兼具有序性和流动性。 ③ 蛋白质分布具有不对称性。
液态镶嵌模型的缺点：
① 忽视了蛋白质分子对脂质分子 的控制作用。
② 不能说明具有流动性的细胞膜 在变化中如何维持其相对完整和 稳定性。
晶格镶嵌模型
1975年Wallach提出 晶格镶嵌模型。其 论点是膜的流动性 是 由于脂质可逆地 进行无序（液态） 和有序（晶态）的 相变过程。
必修一生物第三章第一节细胞膜
必修一生物第三章第一节细胞膜1. 细胞膜的结构细胞膜是细胞的外包层，由磷脂双分子层和一些膜蛋白组成。
磷脂分子具有亲水性的头部和疏水性的疏水尾部，形成了双分子层结构。
膜蛋白包括通道蛋白、受体蛋白、酶蛋白等，它们在细胞膜中具有多种功能。
2. 细胞膜的功能细胞膜有多种重要的功能，包括： - 维持细胞的完整性：细胞膜作为细胞的外包层，维持了细胞内环境的稳定性，防止细胞溶解或失去功能。
- 控制物质的进出：细胞膜具有选择性渗透性，通过膜蛋白调控物质的进出，保持细胞内外物质的平衡。
- 传导信号：细胞膜上的受体蛋白可以识别特定的信号分子，从而转导信号到细胞内，并触发相应的生物过程。
- 细胞识别和黏附：细胞膜上的糖蛋白可以作为呈现细胞特异性标志物的支架，参与细胞间的识别和黏附。
3. 细胞膜的渗透性细胞膜具有选择性渗透性，可以控制物质的进出。
对于小分子物质和非极性分子，可以通过细胞膜的磷脂双分子层进行扩散。
而对于大分子物质或极性分子，需要依赖膜蛋白进行特异性转运。
细胞膜上的通道蛋白可以形成孔道，以便水分子和离子等小分子物质通过。
而载体蛋白则通过结合物质并经历构象变化来实现物质的转运。
这些蛋白通道和载体的选择性能够确保只有特定的物质可以进入或释放出细胞。
4. 细胞膜的流动性细胞膜是一个具有流动性的结构。
由于脂质双分子层及蛋白分子的存在，细胞膜能够进行自由的侧向流动，这种流动性被称为“流动性”。
细胞膜的流动性有助于维持细胞膜上膜蛋白的正常功能，例如蛋白通道的打开和关闭。
此外，流动性还可以使细胞膜上的脂质和蛋白更好地参与细胞内外的相互作用，从而影响细胞的生物活性。
5. 细胞膜的特殊结构在某些特殊情况下，细胞膜可以形成一些特殊的结构。
例如，细胞膜的小囊泡结构可以用于运输物质。
小囊泡在细胞内外之间进行快速的融合和分离，实现物质的运输。
此外，细胞膜还可以形成一些突起，例如细胞骨架起到维持细胞形态和结构的作用。
6. 细胞膜与疾病细胞膜在一些疾病中发挥着重要的作用。
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
高中生物教案必修一 第三章 细胞膜和细胞壁
4．根据细胞结构对生物分类
总结：①病毒（如噬菌体）没有细胞结构，它是由蛋白质和核酸（每种病毒只含一种核酸，DNA或RNA）等物质组成的简单生命体。
切不要把它们当成原核生物。
②原核生物种类较少，仅有蓝藻、细菌、放线菌等。
③单细胞的原生动物，如常见的草履虫、变形虫、疟原虫（引起人体疟疾的病原体）等是真核生物，凡动物都是真核生物，单细胞绿藻（如衣藻）、单细胞的真菌（如酵母菌）等都是真核生物。
不要把它们误认为原核生物。
④如何判断细菌。
凡是“菌”字前面有“杆”字、“球”字、“螺旋”及“弧”字的都是细菌，如大肠杆菌、肺炎球菌、霍乱弧菌等。
乳酸菌是个特例，它本属杆菌，但往往把“杆”字省略。
【例1】没有成形细胞核的生物和没有细胞结构的生物分别
依据上表数据，请分析构成细胞膜与细胞器膜的化学物质组成上的共同点是____________________________________；
化学物质组成的主要区别是__________________________。
解析：人体成熟红细胞无细胞核，容易获得材料，而且方便操作，加入蒸馏水可让其破裂。
通过分析表格中数据可以看出：生物膜的主要成分是蛋白质和脂质；细胞器膜蛋白质含量较高，脂质含量较低；细胞膜都含糖类，而细胞器膜不含糖类。
答案：（1）成熟红细胞无细胞核，无内膜系统，方便操作（2）蒸馏水大量吸水
（3）都有脂质和蛋白质细胞膜都含糖类，而细胞器膜不含糖类。
必修1细胞膜与细胞壁(共29张PPT)
A. C、H、O
B. C、H、O 、P
C. C、H、O 、N D. C、H、O 、N、P
2、细胞膜功能的复杂程度，主要取决于膜上的（ B ）
A.磷脂含量
B.蛋白质的种类和数量
C.多糖的种类
D.水含量
3.细胞膜的功能是（ A ）
A.保护和支持作用
B.保护和分泌作用
C.保护和吸收
D.保护和物质交换作用
透性实验，发现脂质更容易通过细胞膜。 E.Overton的推测：膜中含脂质。
●
不溶于脂质的物质
●
溶于脂质的物质
细胞膜
一、细胞膜的分子组成
通过生物学家的系列研究得
知，细胞膜的成分主要是磷 脂分子和蛋白质，除此之
外细胞膜中还要少量的胆固醇 和糖类
磷脂分子是一种甘油，脂肪 酸和磷酸所组成的分子 ， 磷 酸 “头” 部是亲水的，脂肪 酸“尾”部是疏水的，其结 构模型可用右图示之。
约50%
磷脂是构ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ细胞膜的成分， 此外还有胆固醇
约40% 约2%—10%
蛋白质在细胞膜行使功能时起重要作用；功 能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越 多
与膜蛋白或膜脂结合形成糖蛋白或糖脂，分布 在细胞膜的表面，起到保护和润滑作用，还与 细胞表面的识别有关
（1）在组成细胞膜的脂质中，_磷_脂____最丰富。 （2）功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量 越多 。
细菌
实验：体验制备细胞膜的方法
吸水涨破
等渗状 态
正常形态的红细胞
吸水后胀破后，红细胞 内的物质流出
实验原理：
细胞内的物质有一定的浓度的，如果把细 胞放在清水里，水进入细胞，把细胞涨破， 细胞内的物质流出来，就可以得到细胞膜
分子细胞生物学——细胞膜及细胞表面
Molecular Cell Biology
（三）膜糖类
真核细胞的质膜表面都含有糖类化合物，它们共 价连接于膜脂或膜蛋白上，形成糖脂(glycolipids)或糖 蛋白(glycoproteins)。 生物膜上的糖类几乎总是被定位于膜的非胞质面。 在质膜上, 它们位于细胞质膜外侧，在细胞表面形
成细胞外被(cell coat)或糖萼(glycocalyx)。在细胞器膜
Molecular Cell Biology
细胞质膜
质膜(plasma membrane)是指包围在细胞外表、
主要由脂质和蛋白质构成的一层生物膜，又称细胞膜 (cell membrane) 。 围绕各种细胞器的生物膜，称为细胞内膜。质膜 和内膜在起源、结构和化学组成等方面具有相似性，
故总称为生物膜(biomembrane)。
Yunnan Agricultural University. Llian
Molecular Cell Biology
4、流动镶嵌模型
S. J. Singer & G. Nicolson 1972根据免疫荧光技术 和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”。该模型强调了膜的流动 性和膜蛋白分布的不对称性，较好地体现细胞的功能 特点。
2、双分子片层/三明治结构模型
J. Danielli & H. Davson 1935 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，提 出了“蛋白质-脂类-蛋白质”的三明治模型。该模型认 为质膜由双层脂类分子及其内外表面附着的蛋白质构成。 后又补充：膜上还具有贯穿脂双层的蛋白质通道，供亲 水物质通过。
脂质锚定蛋白
通过磷脂或脂肪酸锚定，共价结合。
第三章 细胞膜
第三章细胞膜总述：细胞膜又称质膜，是包围在细胞质外面的一层生物膜细胞膜功能：1. 为细胞的生命活动提供相对稳定的内环境；2. 选择性的物质运输，包括代谢底物的输入与代谢产物的排出；3. 提供细胞识别位点，并完成细胞内外信息的跨膜传递；4. 为多种酶提供结合位点，使酶促反应高效而有序地进行；5. 介导细胞与细胞、细胞与基质之间的连接；6. 参与形成具有不同功能的细胞表面特化结构。
细胞表面功能：①细胞的支持保护，②细胞各种生命活动密切相关，细胞识别/运动迁移/转运/信息转导/细胞分裂/细胞分化/癌变第一节脂类：30%~80%；蛋白质：20%~70%；糖类：2%~10%；无机盐+金属离子：少量膜脂：生物膜的基本结构膜糖类①约占膜总重量的2%～10%，②由各种己糖聚合成低聚糖或寡糖糖链与膜蛋白或膜脂结合，③丰富多样的结合方式和排列顺序是细胞之间相互识别的分子基础。
细胞膜的特性：（一）膜分子的运动一、膜脂的流动性①侧向扩散：同分子层内的脂类分子交换位置。
②旋转运动：膜脂分子绕着膜平面垂直纵轴快速旋转运动③弯曲运动：膜脂分子的烃链可作弯曲运动。
④翻转运动：在脂双层之间转移(需由专一的酶帮助)极少发生这种运动影响膜流动的因素：①固醇：含量增加会降低膜的流动性。
②肪酸链的饱和度：双键越多(不饱和)，膜流动性增加。
③肪酸链链长：长链脂肪酸相变温度高，膜流动性降低。
④磷脂/鞘磷脂：该比例高则膜流动性增加(鞘磷脂粘度高于卵磷脂)。
⑤他因素：温度、酸碱度、离子强度等。
膜蛋白在膜内的运动：①侧向扩散②旋转扩散;可用光脱色恢复技术和细胞融合技术检测侧向扩散;膜流动的生理意义：①是保证其正常功能的必要条件。
例如跨膜物质运输、细胞信息传递、细胞识别、细胞免疫、细胞分化以及激素的作用等都与膜的流动性密切相关。
②膜的流动性低于一定的阈值时，许多酶的活动和跨膜运输将停止，反之流动性过高，又会造成膜的溶解。
二、膜的不对称性第二节第三节细胞膜的物质运输活动分为两大类：小分子和离子的穿膜运输；大分子和颗粒的膜泡运输细胞膜对于物质进出细胞由选择性调节作用，保证渗透压平衡，维持膜内外离子浓度差和膜电位，维持内环境稳定性。
高中生物必修一第三章 细胞膜和细胞壁
★ 20世纪初，科学家将细胞膜从哺乳动物的红细胞中 分离出来，化学分析发现：细胞不但会被溶解脂质 的物质溶解，也会被蛋白酶分解，从而说明了细胞 膜中不仅有脂质，还有蛋白质。
哺乳动物成熟红细胞
差速离心法
★ 1925年，E.Gorter and F.Grendel（戈特和格伦德尔）
用丙酮从人的红细胞中提取脂质,在空气—水界面上铺 展成单分子层,测得单分子层的面积恰为红细胞表面积 的2倍，提出质膜是由双层脂分子构成的。
★ 1977年， M.K.Jain and H.B.White提出板块镶嵌模型：
Δ 在流动的类脂双分子层中存在许多大小不同，刚度较 大的彼此独立移动的类脂板块（有序结构板块）。 因此，膜平面实际上是由组织结构和物化性质不同 的许多板块组成。
Δ 膜功能的多样性可能与板块的性质和变化有关。
★ 1997年， K. Simons提出脂筏模型
lipid rafts model;
★1890s年，E.Overton（欧文顿）
用500多种物质对植物细胞进行上万次的通透 性实验，发现脂质更容易通过细胞膜, 提出质膜是 由一层薄的类脂所组成。（相似相溶原理）
★ 1917年， Langmuir
发现磷脂在水和空气界面上形成单分子膜——
Langmuir film.
✓思考②：在推理分析后，还有必要对膜（成分） 进行提取、分离和鉴定吗？
✓思考③：如何选材？如何提取？如何鉴定？
用问题解决问题：
题1：下列哪种细胞其生物膜中磷脂分子提取出来并铺展于空气
—水界面上时，单分子层面积可为原细胞表面积的2倍？请说明
理由。哪种细胞适合提取细胞膜？为什么？
lipid bilayer ▪ Cell physiologists(1920s and 1930s) :
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❖ 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。
图第三3-章9细胆胞固膜与醇细的胞表结面构
（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
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胞膜与细胞表面
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 。
生物膜
细胞膜（外周膜） 细胞内膜
第三章细胞膜与细胞表面
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
第三章细胞膜与细胞表面
（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， 提出了”蛋白质-脂类-蛋白质”的双分子片层或三明治模
第三章细胞膜与细胞表面
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。
第三章细胞膜与细胞表面
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
❖ 生物膜可以看做是在磷脂双层中镶嵌蛋白质 的二维溶液。
第三章细胞膜与细胞表面
二、膜 脂
（一）成分 （二）运动方式 （三）脂质体
第三章细胞膜与细胞表面
（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
第三章细胞膜与细胞表面
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。
第三章细胞膜与细胞表面
（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 层中或结合于表面。
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。
第三章细胞膜与细胞表面
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。
图3-1 双层脂分子的膜结构模型
第三章细胞膜与细胞表面
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-第2三质章膜细胞的膜片与层细胞结表构面 模型
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。
第三章细胞膜与细胞表面
图3-3 质膜的单位膜结构模型
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。
第三章细胞膜与细胞表面
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。
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
第三章细胞膜与细胞表面
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
第三章细胞膜与细胞表面
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。
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
第三章细胞膜与细胞表面
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
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
第三章细胞膜与细胞表面
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。）
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 第三章细胞膜与细胞表面 phosphatidyl inositol，PI
图3-5 不同类型的甘油磷脂