细胞生物学第2节：生物膜基本特征与功能

生物膜的结构和功能生物膜（biological membrane）是细胞内和细胞外的重要物质交换界面，它负责维持细胞内外环境的稳定，并确保细胞内外物质的选择性通透性。

生物膜是由脂质分子、蛋白质和糖等多种有机分子构成的复杂结构，其结构和功能都是非常复杂和重要的。

一、生物膜的结构生物膜是由不同种类的分子构成的，主要包括磷脂、蛋白质和糖分子。

其中，磷脂是生物膜最主要的组成部分，占据了生物膜总质量的近50%。

它们是一种复杂的脂质分子，由两个疏水性脂肪酸和一个极性磷酸分子组成，可以分为单层和双层磷脂。

生物膜双层磷脂的极性磷酸分子朝向水相，而其两侧的疏水性脂肪酸则相向排列，形成了一个静电屏障，使得膜内外的环境得以分离。

在磷脂的支持下，蛋白质和糖分子也共同构成了生物膜的结构。

蛋白质在生物膜中起着非常重要的作用，它们既可以作为载体分子，帮助细胞运输和吸收分子，也可以形成信号接收器，接收外界信息，向细胞内传递信号，并且还可以作为酶，参与各种生化反应。

糖分子含量较低，但同样重要，它们主要参与细胞与外界交互的过程及信号转导等。

二、生物膜的功能1、物质的选择性透过性生物膜的一个最重要的功能就是物质的选择性透过性，可以防止离子、原子、和分子穿透或从细胞膜到达细胞外。

对于需要进入或离开细胞内部的物质，生物膜利用透过膜的通道来完成。

例如，蛋白通道和普通通道等，这些通道一般要依据溶质的极性和分子大小的不同来筛选通行的物质是否合适。

2、电化学信号转换和传导在神经系统中，生物膜是至关重要的，这是因为神经元通过生物膜来传递电化学信号，这一过程成为神经传递。

生物膜中含有许多钾、钠等离子通道，可以帮助电信号的传递。

而细胞内和细胞外的离子浓度差异，所造成的离子梯度更进一步帮助了这一过程的实现。

3、运输功能生物膜不仅可以选择性通透物质，同时它还能够把许多导体结构的载体分子在其脂质二分子层之间传递，完成物质的运输功能。

例如，葡萄糖转运体和离子泵等，它们可以向细胞内输送或排泄必要的物质，具有保持细胞状态稳定的作用。

细胞生物学学习资料(第4-6章)第四章细胞质膜学习要点第一节第一细胞质膜的结构模型一、生物膜的结构模型 1.生物膜模型的发展历程① Danielli和Davson提出“蛋白质-脂质-蛋白质”的三明治结构模型。

② 1959年Robertson提出单位膜模型③ Singer和Nicolson于1974年提出流体镶嵌模型，主要强调生物膜的流动性、膜蛋白分布的不对称性。

随后的液晶态模型及板块镶嵌模型对流体镶嵌模型进行了补充、完善。

④1988年Simon提出脂筏模型。

2．对生物膜结构的归纳总结①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。

②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。

③生物膜可以看作是在磷脂双层中镶嵌蛋白质的二维溶液。

二、膜脂成分膜脂主要包括磷脂、糖脂和胆固醇膜脂的运动方式①沿膜平面的侧向运动，是膜脂运动的基本方式。

②脂分子围绕轴心的自旋运动。

③脂分子尾部的摆动。

④双层脂分子间的翻转运动。

脂质体脂质体是根据磷脂分子可以在水相中形成稳定的脂双层膜的趋势而制备的人工膜。

单层脂分子铺展在水面上，即形成极性端向外而非极性端向内的脂分子团。

脂质体可以用不同的膜脂来制备，还可以嵌入不同的膜蛋白，因此脂质体是研究膜蛋白与膜脂及其生物学性质的极好材料，在临床治疗中有很好的前景。

三、膜蛋白膜蛋白的类型①外在膜蛋白：为水溶性蛋白，依靠离子键或其他弱键与膜表面的膜蛋白分子或膜脂分子结合。

②内在膜蛋白：与膜结合比较紧密，占整个膜蛋白的70%—80%。

③脂锚定膜蛋白：通过与之共价相连的脂分子插入脂双层，从而锚定在细胞质膜上。

内在膜蛋白与膜脂结合的方式内在膜蛋白与膜脂结合的主要方式有以下几种。

①膜蛋白的跨膜结构域与脂双层的疏水核心的相互作用。

②带正电的膜蛋白跨膜结构域与带负电的磷脂极性分子结合。

③有些膜蛋白通过共价结合脂肪酸分子，插入到脂双层中。

④少数蛋白与糖脂共价结合。

内在膜蛋白跨膜结构域是与膜脂结合的主要部位，具体作用方式如下。

高纲1646江苏省高等教育自学考试大纲02085细胞生物学江苏第二师范学院编（2017年）江苏省高等教育自学考试委员会办公室Ⅰ课程性质与课程目标一、课程性质和特点细胞生物学课程是研究细胞基本生命活动规律的科学，是生物科学专业的专业必修课。

细胞生物学是从细胞的显微、亚显微和分子三个水平研究细胞基本生命活动规律的科学，包括细胞的形态结构与功能定位和细胞重大生命活动两大基本组成部分。

二、课程目标本课程使学生了解本学科的发展简史和前沿领域，掌握细胞生物学的基础知识、基本概念和基本理论，理解生命活动的基本规律。

通过本课程的学习，要求学生：1.牢固掌握细胞的基本结构和功能及各细胞器间的关系的基本知识；2.能够了解细胞生物学的热点课题的现状和未来的发展趋势；3.能够运用现有的细胞生物学知识去理解生命现象中的内在规律。

三、与相关课程的联系与区别本课程是生物科学专业学生的专业必修课，它既是生命科学的基础学科，也是前沿学科；细胞的研究既是生命科学的出发点，又是生命科学的汇聚点。

细胞生物学与分子生物学、发育生物学、神经科学等其他相关学科相互紧密渗透与交融，通过对细胞结构与功能的研究，揭示细胞在重大生命活动中的作用及分子机制。

四、课程的重点和难点本课程重点要求掌握细胞的基本知识及基本实验技术；各个亚细胞结构及超微结构、各结构的装配及功能；细胞的重大生命活动（增殖、分化、衰老、凋亡等）过程及基本的调控。

难点是细胞各个结构和功能中涉及的作用机制（包括假说、模型等）以及细胞重大生命活动的调控机制；需多个细胞器参与完成并相互协调的过程和机制（如蛋白质的分选、膜泡运输等）。

Ⅱ考核目标本大纲在考核目标中，按照识记、领会、简单应用和综合应用四个层次规定其应达到的能力层次要求。

四个能力层次是递升的关系，后者必须建立在前者的基础上。

各能力层次的含义是：识记（Ⅰ）：要求考生能够识别和记忆本课程中有关经典细胞学的主要内容（如各种细胞器的形态、结构、组成、功能等），并能够根据考核的不同要求，做正确的表述、选择和判断。

《细胞生物学》教学大纲一、课程基本信息课程名称：（中文）：细胞生物学（英文）：Cell Biology课程代码：09S5118B课程类别：专业核心课程适用专业：生物科学（检验与检测方向）课程学时：48课程学分：3先修课程：动物生物学、植物生物学、生物化学等选用教材：丁明孝、王喜忠、张传茂、陈建国主编，《细胞生物学》（第5版），北京：高等教育出版社，2020，5参考书目：1. 翟中和、王喜忠、丁明孝主编，《细胞生物学》（第4版），北京：高等教育出版社，2011，62. 王金发主编，《细胞生物学》，北京：科学出版社，2018，2二、课程简介《细胞生物学》课程是高等学校生物专业的必修课程，综合运用各种现代科学技术，从细胞水平，亚细胞水平和分子水平上全面系统地研究细胞生命活动规律的科学。

细胞生物学是生命科学中的一门重要前沿学科，作为四大基础学科之一，也是基础医学领域的重要基础学科，在现代生命科学领域中起着不可替代的重要作用。

通过学习该课程后，使学生掌握细胞生物学的基本理论、基本知识和基本技能，了解细胞的形态结构、功能与生命活动的基本规律以及该领域的最新发展动态，建立细胞生物学的知识脉络和体系，培养学生生物学的科学思想，从而使学生能够从细胞的角度去理解生命。

本课程总学分为3，共48学时，授课对象为生物科学（检验与检测方向）专业大三学生。

三、课程目标通过本课程的学习，使学生具备以下知识、技能和素养。

1.知识目标：能初步了解细胞间的相互关系和作用，理解生物有机体的生长、分化、遗传、变异、衰老、死亡等基本生命活动的规律；掌握遗传信息的贮存、复制、表达及其调控；认识细胞生物学与生物化学、遗传学、分子生物学、动物生物学等的联系。

2.能力目标：增强细胞生物学研究兴趣，善于对细胞生物学现象进行观察和思考，提高应用细胞生物学知识进行教育教学研究的能力；学会收集和分析细胞生物学问题，初步了解如何进行细胞生物学科学研究，为进一步的生命科学前沿知识的学习或从事生命科学教学科研相关研究奠定基础。

目　录第一章　绪论1.1　复习笔记1.2　课后习题详解1.3　名校考研真题详解第二章　细胞生物学研究方法2.1　复习笔记2.2　课后习题详解2.3　名校考研真题详解第三章　细胞质膜3.1　复习笔记3.2　课后习题详解3.3　名校考研真题详解第四章　物质的跨膜运输4.1　复习笔记4.2　课后习题详解4.3　名校考研真题详解第五章　细胞质基质与内膜系统5.1　复习笔记5.2　课后习题详解5.3　名校考研真题详解第六章　蛋白质分选与膜泡运输6.1　复习笔记6.2　课后习题详解6.3　名校考研真题详解第七章　线粒体和叶绿体7.1　复习笔记7.2　课后习题详解7.3　名校考研真题详解第八章　细胞骨架8.1　复习笔记8.2　课后习题详解8.3　名校考研真题详解第九章　细胞核与染色质9.1　复习笔记9.2　课后习题详解9.3　名校考研真题详解第十章　核糖体10.1　复习笔记10.2　课后习题详解10.3　名校考研真题详解第十一章　细胞信号转导11.1　复习笔记11.2　课后习题详解11.3　名校考研真题详解第十二章　细胞周期与细胞分裂12.1　复习笔记12.2　课后习题详解12.3　名校考研真题详解第十三章　细胞增殖调控与癌细胞13.1　复习笔记13.2　课后习题详解13.3　名校考研真题详解第十四章　细胞分化与干细胞14.1　复习笔记14.2　课后习题详解14.3　名校考研真题详解第十五章　细胞衰老与细胞程序性死亡15.1　复习笔记15.2　课后习题详解15.3　名校考研真题详解第十六章　细胞的社会联系16.1　复习笔记16.2　课后习题详解16.3　名校考研真题详解第一章　绪论1.1　复习笔记【本章概述】本章为绪论部分，主要对细胞生物学的研究内容与现状、细胞学发展简史、原核细胞、古核细胞、真核细胞等内容做了简单的介绍，考点较细，需要理解掌握。

【重点难点归纳】一、细胞学与细胞生物学发展简史1生物科学3个阶段以及细胞的发现（1）三个阶段：形态描述阶段、实验室生物阶段、现代生物学阶段。

细胞生物学总结第四章：细胞质膜第一节、细胞质膜的结构模型与基本成分生物膜生物膜结构：磷脂双分子层是组成生物膜的基本成分，蛋白分子以不同的方式镶嵌在脂双分子层中或结合在其表面，膜蛋白是赋予生物膜功能的主要决定者。

生物膜可看成是蛋白质在双层脂分子中的二维溶液。

在细胞生长和分裂等整个生命活动中，生物膜在三维空间上可出现玩去、折叠、延伸等改变，处于不断的动态变化中。

膜脂——生物膜基本组成成分（一）基本成分1.甘油磷脂：膜脂的基本成分（50%以上）主要特征：①除心磷脂外，具有一个与磷酸集团相结合的极性头和两个非极性的尾。

②脂肪酸碳链为偶数，多数碳链为16/18个碳原子组成。

③除饱和脂肪酸外，常含有1~2个双键的不饱和脂肪酸（多为顺式）2.鞘脂：鞘磷脂（SM）、糖脂3.固醇：胆固醇及其类似物。

特殊的分子结构和强疏水性，自身不能形成脂双层。

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。

（二）膜脂的四种热运动方式（1）沿膜平面的侧向运动（基本方式）（2）脂分子围绕轴心的自旋运动（3）脂分子尾部的摆动（4）双层脂分子之间的翻转运动。

一般情况下极少发生，发生频率不到脂分子侧向交换频率的10‾10.但在内质网膜上频率很高。

（三）脂质体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现象而制备的人工膜。

应用：研究膜脂和膜蛋白及其生物学性质的极好实验材料；脂质体中裹入DNA 可有效地将其导入细胞中，常用于转基因实验；在临床医疗中，常作为药物或酶等的载体。

膜蛋白：（一）膜蛋白的类型外在（外周）膜蛋白：靠离子键或其他较弱的键与膜表面的膜蛋白分子或膜脂分子结合，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，只有用去垢剂处理使膜崩解后才可分离出来。

脂锚定蛋白：通过磷脂或脂肪酸锚定，共价结合。

（二）内在膜蛋白与质膜结合的方式（1）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，这是内在膜蛋白与膜脂结合的最主要和最基本的结合方式。

西北师范大学生命科学学院2020年硕士研究生招生考试专业科目参考书目及考试大纲生命科学学院硕士研究生初试、复试专业科目参考书《分子生物学623》考试大纲（生物学专业初试科目）一、参考书目《现代分子生物学》，朱玉贤主编，高等教育出版社，第四版，2013年。

二、主要涉及题型及分值（一）可能题型：名词解释、选择题、判断题、填空题、问答题、论述题。

（二）分值：满分150分。

三、考试大纲第1章绪论考核要点：分子生物学简史及分子生物学的研究内容考核内容：一、引言二、分子生物学简史三、分子生物学的研究内容四、分子生物学展望第2章染色体与DNA考核要点：染色体组成、DNA结构与复制考核内容：第一节染色体一、染色体概述二、真核生物染色体三、原核生物染色体四、原核生物和真核生物基因组的特点及比较第二节DNA的结构一、DNA的一级结构二、DNA的二级结构三、染色体的形成过程第三节DNA的复制本章重点：掌握原核生物和真核生物的染色体构成特点；DNA一级结构和二级结构；DNA复制的基本概念和半保留复制的机制；原核生物真核生物DNA复制的比较。

第3章转录考核要点：转录的基本过程、转录机器的主要成分、RNA加工的方式考核内容：第一节RNA的转录一、转录的基本过程二、转录机器的主要成分第二节启动子与转录起始一、启动子的基本结构二、启动子的区的识别三、酶与启动子区的结合四、增强子及其功能五、真核与原核启动子对转录的影响第三节原核生物和真核生物mRNA的特征比较一、原核生物mRNA的特征二、真核生物mRNA的特征第四节终止和抗终止一、不依赖于ρ因子的终止二、依赖于ρ因子的终止三、抗终止第五节RNA拼接一、RNA中的内含子二、RNA的剪接本章重点：掌握转录与复制的区别，转录的不对称性，原核生物的RNA聚合酶的组成及各亚基的功能，真核生物RNA聚合酶的分类、性质及功能，原核生物与真核生物启动子的结构特点，了解真核生物RNA聚合酶的组成，研究转录起始区的方法。