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细胞膜与细胞表面

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细胞膜及其表面结构ppt课件

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3. 带三蛋白：是阴离子载体，通过交换Cl－，使HCO 3 －进入红细 胞。为二聚体，每个单体含929个氨基酸，跨膜12次。
4. 血型糖蛋白：单次跨膜糖蛋白，约有131个氨基酸， N端在膜外 侧，结合16条寡糖链；C-端在胞质面，链较短，与带4.1蛋白相 连。血型糖蛋白与MN血型有关，其功能尚不明确。
11
红细胞膜骨架的网状支架的形成及与膜的 结合过程大致分为三步：
● 首先是血影蛋白与4.1蛋白、肌动蛋白的相互作用 ● 4.1蛋白同血型糖蛋白相互作用 ● 第三是锚定蛋白与血影蛋白、带3蛋白的相互作用
12
13
三、质膜的特化结构
质膜常带有许多特化的附属结构。如：微绒毛、 褶皱、纤毛、鞭毛等等，这些特化结构在细胞执 行特定功能方面具有重要作用。由于其结构细微， 多数只能在电镜下观察到。
18
（三）、内褶 内褶（infolding）是质膜由细胞表面内陷形成的结构，以相反的方 式扩大了细胞的表面积。这种结构常见于液体和离子交换活动比较 旺盛的细胞。
Infolding
19
（四）、 纤毛和鞭毛 纤毛（cilia）和鞭毛（flagella） 是细胞表面伸出的条状运动装置。 二者在发生和结构上并没有什么 差别。 纤毛和鞭毛都来源于中心粒。其 详细结构和功能可参见细胞骨架 一章。
红细胞质膜上的糖鞘脂是AB0血型系统的血型抗原，糖链结构基 本相同，只是糖链末端的糖基有所不同。A型血的糖链末端为N-乙 酰半乳糖；B型血为半乳糖；O型血则缺少这两种糖基。
3
4
Simplified diagram of the cell coat (glycocalyx)
5
二、膜骨架
膜骨架是质膜下纤维蛋白组成的网架结构；位于细胞质膜 下约0.2μm厚的溶胶层。 作用：维持质膜的形状并协助质膜完成多种生理功能。 成熟的哺乳动物血红细胞没有核和内膜系统，是研究膜骨 架的理想材料。 红细胞经低渗处理，细胞破裂释放出内容物，留下一个保源自持原形的空壳，称为血影（ghost）。

[细胞生物学]细胞膜与细胞表面

[细胞生物学]细胞膜与细胞表面

(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

细胞膜与细胞表面

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4章 细胞膜与表面

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

细胞生物学细胞膜与细胞表面的结构与识别

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。

细胞膜与细胞表面

细胞膜与细胞表面

2 膜蛋白
• 是膜功能的主要体现者。据估计核基因组编码的蛋白 质中30%左右的为膜蛋白。根据膜蛋白与脂分子的结合 方式，可分为： –外周蛋白（peripheral protein）
–整合蛋白（integral protein）
–脂锚定蛋白（lipid-anchored protein）。
①,② integral protein； ③,④ peripheral protein； ⑤,⑥ lipid-anchored protein
个双脂层，表现出分布的不对称性。
• 结构要点：流动性和不对称性。
流动性 由膜脂和蛋白质的分子运动两个方面组成。
1、膜脂分子的运动
主要运动方式 • 沿膜平面侧向运动：同一平面上相邻脂分子换位。 • 自旋运动：围绕与膜平面垂直的轴进行快速旋转。 • 摆动运动：围绕与膜平面垂直的轴进行左右摆动。 • 伸缩震荡运动：脂肪酸链进行伸缩震荡运动。
位于细胞质膜下约0.2μm厚的溶胶层。
2 红细胞的生物学特点
• 哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核和内膜系统，细胞 膜既有良好的弹性又有较高的强度，并且细胞膜和膜 骨架的蛋白比较容易纯化、分析。红细胞经过低渗处 理，质膜破裂，内容物释放，留下一个保持原形的壳， 称为血影。因此，是研究膜骨架的理想材料。
鞘磷饱和度高于卵磷脂。
⑤ 其他因素：温度、酸碱度、离子强度等。
3．膜蛋白的运动
主要有侧向扩散和旋转扩散两种运动方式。旋转扩散指膜 蛋白围绕与膜平面垂直的轴进行旋转运动。膜蛋白的侧向
运动受细胞骨架的限制，破坏微丝的药物如细胞松弛素B能
促进膜蛋白的侧向运动。可用荧光标记技术和光脱色恢复 技术检测膜蛋白的流动性。
• 质膜内外两层的组分和功能的差异，称为膜的不对称性。 • 样品经冰冻断裂处理后，细胞膜可从脂双层中央断开，各 断面命名为：ES，细胞外表面（extrocytoplasmic surfa ce）；EF，细胞外小页断面（extrocytoplasmic face）； PS，原生质表面（protoplasmic surface）；PF，原生质 小页断面（protoplasmic face） 。

医学细胞学第五章 细胞膜及其表面

医学细胞学第五章 细胞膜及其表面
第五章 细胞膜及其表面
细胞膜 cell membrane 概念：
是包围在细胞质外周的一层界膜，又称质 膜（plasma membrane)
功能：
生物膜 biological mem于这些膜与质膜在化学组成、 分子结构和功能运作上具有 很多共性，把质膜和细胞内 各种膜相结构的膜统称为生 物膜。
非胞质面 脂 双 分 子 层 胞质面
1 单次穿膜：
单条a-螺旋贯穿脂质双层 2 多次穿膜：
数条a-螺旋折返穿越脂质双层
内在膜蛋白具有双亲性，其亲水区域暴露在膜的内外表面与水相吸， 它们的疏水区域嵌入膜内，与脂类分子疏水尾部通过疏水键结合， 不易分离提纯。
一、膜的化学组成
(二) 膜蛋白
2、膜周边蛋白
2、胆固醇
极 性 头 部
固 醇 环 结 构
非 极 性 尾 部
一、膜的化学组成
(一) 膜脂
3、糖脂
糖脂与鞘磷脂相似，只是头部不同。 常见糖脂：脑苷脂；神经节苷脂
鞘 胺 醇
半乳糖苷脂
糖脂分子
一、膜的化学组成
(一) 膜脂
膜脂分子的共同特点：
都有亲水性和疏水性两端，称兼性分子或双亲性分子(amphipathic molecule)
（1） （2 ） （3）
（4）
（5）
三、膜的理化特性
（二）膜的流动性
2、膜蛋白的运动性 运动方式：侧向扩散、旋转扩散
细胞融合实验 + “成帽反应”
3、影响膜脂流动性的因素
链长，流动性小；链短，流动性大
1）脂肪酸链的长度及不饱和程度 2）胆固醇与磷脂的比值
饱和程度高，流动性小；反之，流动性大
调节膜质流动性，与温度有关
二、膜的分子结构

《细胞生物学》题库第四章细胞膜与细胞表面

《细胞生物学》题库第四章细胞膜与细胞表面

《细胞生物学》题库第四章细胞膜与细胞表面一、名词解释1. 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趋势而制备的人工膜，脂质体中可以裹入不同的药物或酶等具有特殊功能的生物大分子。

2. 流体镶嵌模型——主要强调：1.膜的流动性，膜脂和膜蛋白均可侧向运动2.膜蛋白分布的不对称性3. 细胞膜——又称质膜，是指围绕在细胞最外层，由脂质和蛋白质组成的生物膜。

4. 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。

5. 膜内在蛋白——又称整合蛋白，多数为跨膜蛋白，与膜紧密结合。

6. 细胞外被——又称糖萼，曾用来指细胞膜外表面覆盖的一层粘多糖基质，实际上细胞外被中的糖与细胞膜的蛋白分子或脂质分子是共价结合的,形成糖蛋白和糖脂，所以，细胞外被应是细胞膜的正常结构组分，它不仅对膜蛋白起保护作用，而且在细胞识别中起重要作用。

7. 细胞外基质——是指分布于细胞外空间,由细胞分泌的蛋白和多糖所构成的网络结构。

细胞外基质将细胞粘连在一起构成组织，同时，提供一个细胞外网架，在组织中或组织之间起支持作用。

8. 透明质酸——是一种重要的糖胺聚糖，是增殖细胞和迁移细胞胞外基质的主要成分，尤其在胚胎组织中。

9. 细胞连接——是多细胞有机体中相邻细胞之间通过细胞质膜相互联系，协同作用的重要组织方式。

10. 细胞粘着——在细胞识别的基础上，同类细胞发生聚集，形成细胞团或组织的过程。

11. 整联蛋白家族——细胞膜上能够识别并结合各种能够含RGD三肽顺序的受体称整联蛋白家族。

12. 连接子——构成间隙连接的基本单位。

13. 免疫球蛋白超家族的CAM——分子结构中具有与免疫球蛋白类似的结构域的CAM超家族。

6.C7.A8.C9.C 10. B 11.C 12.C 13.B 14.D 15.A 16.B 17.B 18.D 19.C 20.D 21.B 22.C1. 膜脂的主要成分包括①磷脂②糖脂③胆固醇④中性脂质2. 膜脂分子有4种运动方式，其中生物学意义最重要的是.侧向运动3. 与细胞质基质接触的膜面称为质膜的.PS4. 细胞外被又称D.糖萼5. 胶原是胞外基质最基本成分之一。

细胞生物学 2.细胞膜和细胞表面

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

细胞生物学-细胞膜和细胞表面
磷脂分子聚集在一起，将亲水头部朝向 外面，将疏水尾部藏在里面
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

分子细胞生物学——细胞膜及细胞表面

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。

第四 章 细胞(质)膜与细胞表面(1)讲解

第四 章 细胞(质)膜与细胞表面(1)讲解

三 锚定连接
中间纤维
肌动蛋白
桥粒和半桥粒
粘着带和粘着斑
锚定连接广泛存在于上皮组织,心肌和子宫颈中
结构组成： a)细胞内附着蛋白(attachment proteins)：
将细胞骨架与连接蛋白相连 b)跨膜连接糖蛋白：其胞内端与附着蛋白相连, 胞 外端与相邻细胞的连接糖蛋白或胞外基质相连。
1 桥粒与半桥粒
磷脂脂肪酸链具有流动性； 荧光抗体标记的融合细胞 质膜具流动性 …..
流动镶嵌模型(fluid mosaic model) SJ Singer&G Nicolson(1972)
单位膜模型
寡糖 糖脂
流动镶嵌模型
胆固醇
磷脂
现今广泛接受的模型
流动镶嵌模型
要点
1)镶嵌性：脂双分子层是膜的“构架”，双层脂 分子以疏水尾部相对，极性头部朝外；膜蛋白 镶在其表面、或部分或全部嵌入其内、或横跨 整个脂双层；
4）与生物的耐寒性有关：耐寒品种中脂肪的不饱和程 度较高，流动性较大。
5）在发育过程中细胞膜的流动性有明显变化:随年龄 增加，细胞中饱和脂肪酸增多，膜流动性较低。
6）细胞周期中膜的流动性有变化:分裂期(M)流动性高； G1和S期膜流动性最低。
五 膜的不对称性
1 膜脂分布的不对称性
胆固醇
外层: 鞘磷脂
封闭连接 紧密连接
锚定连接
中间纤维 相关
肌动蛋白纤 维相关
间隙连接 通讯连接 胞间连丝
化学突触
桥粒(desmosome) 半桥粒hemidesmosome)
粘着带(adhesion belt) 粘着斑(focal adhesion)
动物上皮中的细胞连接
二 封闭连接

细胞膜与细胞表面

细胞膜与细胞表面

第四章细胞膜与细胞表面第一节细胞膜与细胞表面特化结构细胞膜(cell membrane)又称质膜(plasma membrane)：是指围绕在细胞最外层，由脂质和蛋白质组成的生物膜。

细胞膜不仅是细胞结构上的边界，使细胞有一个相对稳定的内环境，同时在细胞与环境之间进行物质、能量的交换及信息传递过程中也起着决定性的作用。

生物膜(biomembrane)：真核细胞内部存在着由膜围绕构建的各种细胞器。

细胞内的膜系统与细胞膜统称为生物膜。

它们具有共同的结构特征。

一、细胞膜的结构模型人们用光学显微镜发现了细胞，但到20世纪50年代初，在电镜下显示出了质膜的超微结构。

但人们并未感到惊奇，因为此前细胞生理学家在研究细胞内渗透压时已证明了质膜的存在。

1925年E. Gorter和F. Grendel研究红细胞发现膜脂单层分子为红细胞表面积的二倍，提示了质膜是由双层脂分子构成的。

随后，人们发现质膜的表面张力比油—水界面的表面张力低得多，若脂滴表面吸附有蛋白成分则表面张力降低，因此Davson和Danielli提出“蛋白质—脂质—蛋白质”的三明治式的质膜结构模型。

这一模型影响达20年之久。

1959年，J. D. Robertson发展了三明治模型，提出了单位膜模型(unit membrane model)，并推断所有的生物膜都由蛋白质—脂质—蛋白质的单位膜构成。

随后的一些实验，如免疫荧光标记技术等证明，质膜中的蛋白质是可流动的；冷冻蚀刻技术显示了双层膜脂中存在膜蛋白颗粒。

1972年，S. J. Singer和G. Nicolson在此基础上又提出了生物膜的流动镶嵌模型(fluid mosaic model) 。

这一模型随即得到各种实验结果的支持。

流动镶嵌模型主要强调：①膜的流动性，膜蛋白和膜脂均可侧向运动；②膜蛋白分布的不对称性，有的镶在膜表面，有的嵌入或横跨脂双分子层。

近年来有人提出脂筏模型(lipid rafts model)，即在生物膜上富含胆固醇, 形成有序的脂相，如同“脂筏”一样, 并载有各种蛋白。

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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。
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(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。
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Membrane asymmetry
The inner and outer leaflets of the membrane have different compositions of lipids and proteins
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(lipid rafts model)
二、细胞膜的化学组成
The Chemical Basis of the Cell Membrane
细胞膜的化学组成主要是脂类、蛋白质和糖类. 脂类 膜 化 学 组 成 蛋白质 糖类
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FLUID MOSAIC MODEL OF MEMBRANE STRUCTURE “Islands of protein in a sea of lipid”
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五、细胞膜的特性
(properties of cell membranes)
(一)细胞膜的不对称性(asymmetry)
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脂质双分子层的不对称性 1. 脂质双分子层中，各层所含 的磷脂种类有明显不同。
非胞质侧：头部含有胆碱的磷 脂分子(磷脂酰胆碱,鞘磷脂)。
胞质侧：末端含有氨基的磷脂分子(磷脂酰 乙醇胺和磷脂酰丝氨酸)。 2. 糖脂全部分布在非胞质侧的单层脂 质分子 中。
膜 糖 类
糖类+膜脂 共价键
细 胞 被 脂 双 层 细胞内 膜 蛋 白
糖脂
糖蛋白
糖类+膜蛋白
共价键
N-连接；O-连接
细胞被
细胞外表的糖链与该细胞分泌出来的糖蛋 白等粘附在一起，形成一层外被，称细胞 (糖萼)： 衣或糖萼。 糖蛋白功能：与细胞识别、信息传递、免疫、癌变等有关。
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glycoprotein
Proteins are embedded in the lipid matrix
• Receptors, recognition proteins, transport proteins, adhesins, and others
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晶格镶嵌模型(1975)
认为镶嵌蛋白和其周围的类 脂分子形成膜中晶态部分， 而具有流动性的类脂呈小片 的点状分布。因此类脂的流 动性是局部的，并非整个类 脂双分子层都在流动。
EXAMPLES
Actin, Spectrin, Ankyrin Insulin, Glucagon
Acetylcholine (nicotinic), GABA
Signal recognition and transduction
Maintenance of ionic gradients, transmission
鞘 胺 醇
鞘 胺 醇
半乳糖苷脂
糖脂分子
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3.胆固醇(cholesterol)
极 性 头 部 平 面 甾 环 结 构 非 极 性 尾 部
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CHOLESTEROL C8H17
CH3 C D
A
OH HYDROPHILIC REGION
B
HYDROPHOBIC REGION
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水
磷脂分子团
磷脂双层
Transporter Enzymes
Import and export of substances
Glucose, Glutamate Adenylyl cyclase
Catalysis
按功能不同可将膜蛋白分为五类
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四、膜糖类(membrane carbohydrates)
膜中含有的糖类称为 膜糖类或膜碳水化合物。
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生物膜 (Biological membrane) 细胞内膜 细胞内膜系统(cell endomembrane system)：细胞质 内在形态结构、功能和发生上具有相互联系的膜相结 构的总称，包括核膜、内质网、高尔基复合体、溶酶 体、过氧化物酶体以及细胞质内各种膜性小泡。 细胞膜功能：维持细胞形态、界膜、内环境稳定、 物质运输、能量转换、信息传递、免疫、癌变等。
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(二)膜蛋白的功能
维持细胞的形态(机械支持) 物质运输 能量转换 信息传递 免疫 癌变
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SOME CLASSES OF MEMBRANE PROTEINS
CLASS
Structural Receptors Ion Channels
FUNCTIONS
Cell-cell contact, cytoskeletal organisation
Protein: Lipid ratio Lipids (%) Phos/choline Phos/serine Sphingomyel Cholesterol Others
8 1
18 9 14 30 29
0 1
45 2 5 5 43
0 3
50 1 2.5 2.5 43.5
0 3
55 3 3 10 29
镶嵌蛋白
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非胞质面 脂 质 双 层
1
2
3
5
胞质面
镶 嵌 蛋 白
1.单次穿 膜： 单条α-螺旋贯穿脂质双层。 2.多次穿膜：数条α-螺旋几次折返穿越脂质双层。 跨膜蛋白 3.非穿越性 不穿越脂质双层的全部，而与胞质侧单层脂质 共价结合： 的烃链结合。 4.与磷脂酰 镶嵌蛋白通过自己的一个寡糖链与磷脂酰肌 肌醇结合： 醇（在非胞质面的单层）共价结合。 5.外周蛋白： 附在膜的内外表面，非共价地结合在镶嵌蛋白 上。
CARBOHYDRATE
PHOSPHOLIPID
4-5nm
PROTEIN
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Plasma membrane
Phospholipid (75%)
OH
Glycolipids (5%)
OUTSIDE
OH
Hydrophobic environment
OH OH
Cholesterol (20%)
Integral protein
鞘磷脂(SM)
磷脂酰胆碱 磷脂酰乙醇胺
磷 磷酸甘油酯 磷脂酰丝氨酸 脂
磷脂酰肌醇(IP)
极 性 头 部 基 团 （ 亲 水 ）
X
鞘 胺 醇
非 极 性 尾 部 基 团 （ 疏 水 ）
兼 性 分 子
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PC
PE
PS
SM
糖脂(glycolipid,GL)
糖脂与鞘磷脂相似,也是鞘氨醇(不是甘油)的衍生物。
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细胞膜
一、细胞膜的结构模型
Structure Model of the Cell Membrane
上世纪以来许多科学工作者对于膜的分子结构问 题进行了很多研究，并提出各种膜分子结构模型。 5
(一)片层结构模型 (lamella structure model)
细胞的表面张力显著低于油水界面的表面张力，因此，细胞 膜不可能是单纯由脂类构成的， 推想细胞膜除脂类外，可能还吸 附有蛋白质。 片层结构模型(1935)表明，细 胞膜中有两层磷脂分子，分子的 疏水脂肪酸链在膜的内部彼此相 对，而分子的亲水端则朝向膜的 内外表面，球形蛋白质分子附着 蛋白质-磷脂-蛋白质 在脂双层的两侧表面。 三层夹板式结构。
Glucolipide/glucolipoid
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MEMBRANE COMPOSITION VARIES ACCORDING TO CELLULAR LOCATION
Plasma M.
Carbohydrate (% of
Outer mito m.
Inner mito m.
Nuclear m.
membrane)
1977年提出了板块镶嵌模型，认为在流动的脂 双层中存在许多大小不同、刚性较大的能独立移动的 类脂板块(有序结构的板块)，在这些有序结构的板块之间 被流动的类脂区(无序结构的板块)分开。因而生物膜是由 同时存在不同流动性的板块镶嵌而成的动态结构。
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(四)脂筏模型
1.最近发现，膜各部分脂质分布不是均匀的， 膜中有富含胆固醇和鞘磷脂的微区，其中聚集一些 特定的蛋白质，这些区域比膜的其他部分厚，更有 秩序且缺少流动，称为脂筏(lipid rafts )。 2.脂筏直径约70Sphingomyelin 100nm，其上载有数百 个蛋白质分子。细胞膜 上的脂筏与小窝蛋白结 合后内陷形成小窝 (caveolae)，参与胞吞过 程及信号转导等。