第三章 细胞质膜与细胞连接

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。

第三章细胞质膜知识要点：1 、了解几种膜分子结构模型学说，并评判。

2 、把握膜结构的组成成份和组成方式。

3 、明白得质膜流动性和不对称性两大特点。

本章内容提要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、膜蛋白第二节生物膜大体特点与功能一、膜的流动性二、膜的不对称性三、细胞质膜的大体功能几个概念细胞质膜——又称细胞膜，是指围绕在细胞最外层，由脂质、蛋白质和糖类组成的生物膜。

内膜——形成各类细胞器的膜。

生物膜——质膜和内膜的总称。

细胞外被——也叫糖萼，由质膜表面寡糖链形成。

细胞表面——细胞外被、质膜和表层胞质溶胶组成。

细胞膜的化学组成脂类，占50％蛋白质，占40％其它：糖类（2～10％)、少量无机盐、水等。

不同细胞间，脂类/蛋白质比例不同，蛋白质比例越高，膜的功能越复杂。

细胞中有两种脂类：极性脂质，有一个亲水的极性区和一个疏水的非极性区组成，既具有亲水性，又具有疏水性。

非极性脂质，由脂肪酸与甘油酯化而形成的三酯，是一类疏水脂质。

细胞膜中的脂类，主若是极性脂质。

最简单的糖脂：半乳糖脑苷脂最复杂多变的糖脂：神经节苷脂第一节细胞质膜的结构模型1895, E. Overton发觉凡是溶于脂肪的物质很容易透过植物的细胞膜，而不溶于脂肪的物质不易透过细胞膜，因此推测细胞膜由持续的脂类物质组成。

1925, E. Gorter和F. Grendel 用有机溶剂提取了人类红细胞质膜的脂类成份，将其铺展在水面，测出膜脂展开的面积二倍于细胞表面积，因此推测细胞膜由双层脂分子组成。

1935，H. Davson和J. Danielli发觉质膜的表面张力比油－水界面的张力低得多，推测质膜中含有蛋白质成份，并提出“蛋白质－脂－蛋白质”的三明治式模型。

1954年提出了修正模型，以为膜上还具有贯穿脂双层的蛋白质通道，供亲水物质通过。

1959 年J.D. Robertson 利用电子显微镜技术对各类膜结构进行了详细研究，在电镜下膜显示暗-明-暗三层结构，它由厚约3.5nm的双层脂分子和内外表面各厚约2nm的蛋白质组成，总厚约7.5nm，并提出了单位膜模型。

细胞生物学各章节重点内容整理第一章细胞质膜1、被动运输就是指通过直观蔓延或帮助蔓延同时实现物质由高浓度向低浓度方向的跨膜中转。

中转的动力源自于物质的浓度梯度，不须要细胞新陈代谢提供更多能量。

2、主动运输就是由载体蛋白所激酶的物质逆浓度梯度或电化学梯度由低浓度一侧向高浓度一侧展开跨膜中转的方式。

中转的溶质分子其自由能变化为正值，因此须要与某种释放出来能量的过程相耦连。

主动运输普遍存在于动植物细胞和微生物细胞中。

3、紧密连接就是半封闭相连接的主要形式，通常存有于上皮细胞之间。

紧密连接存有两个主要功能：一就是紧密连接制止可溶性物质从上皮细胞层一侧通过胞外间隙扩散至另一侧，构成扩散屏障，起至关键半封闭促进作用，二就是构成上皮细胞质膜蛋白与质膜分子侧向蔓延的屏障，从而保持上皮细胞的极性。

4、通讯连接一种特定的细胞相连接方式，坐落于特化的具备细胞间通讯促进作用的细胞。

激酶相连细胞间的物质中转、化学或电信号的传达，主要包含间隙连接、神经元间的化学神经元和植物细胞间的胞间连丝。

动物与植物的通讯相连接方式就是相同的，动物细胞的通讯相连接为间隙连接,而植物细胞的通讯相连接则就是胞间连丝5、桥粒就是一种常用的细胞连接结构，坐落于中间相连接的深部。

一个细胞质内的中间丝和另一个细胞内的中间丝通过桥粒相互作用，从而将相连细胞构成一个整体，在桥粒处内侧的细胞质呈圆形板样结构，汇聚很多微丝，这种结构和强化桥粒的坚韧性有关。

物质跨膜运输的方式和特点ⅰ、被动运输是指物质由高浓度向低浓度方向的跨膜转运。

转运的动力来自于物质的浓度梯度，不需要细胞代谢提供能量。

主要分为两种类型：（1）直观蔓延：①沿浓度梯度（或电化学梯度）蔓延；②不须要提供更多能量；③没膜蛋白的帮助。

属这种运输方式的物质存有水分子、气体分子、脂溶性的小分子物质等。

（2）帮助蔓延：①比民主自由蔓延中转速率低；②存有最小中转速率；在一定限度内运输速率同物质浓度成正比。

例如少于一定限度，浓度不再减少，运输也不再减少。

第三章细胞质膜与跨膜运输考研细胞⽣物学辅导讲义⼀、概述1.细胞膜的功能（1）界膜和区室化（2）调节物质的运输（3）信号的检测和转导（4）细胞间的相互作⽤（识别、粘连、连接）（5）能量转换（6）功能区室化（这⼀点教科书上⾯有提到）红细胞膜结构的研究关于膜的化学组成和早期研究脂单层脂双层真题再现：03年计算题红细胞膜经S D S-聚丙烯酰胺凝胶电泳分析，⾎影成分主要有：1.⾎影蛋⽩：由结构相似的α链、β链组成异⼆聚体，两个⼆聚体头与头相接连形成四聚体。

2.锚蛋⽩（a n k y r i n）：与⾎影蛋⽩和带3蛋⽩的胞质部相连，将⾎影蛋⽩⽹络连接到质膜上。

3.带三蛋⽩：阴离⼦载体，通过交换C l－，使H C O3－进⼊红细胞。

为⼆聚体，每个单体跨膜12次。

4.⾎型糖蛋⽩：单次跨膜糖蛋⽩，功能尚不明确，与M N⾎型有关，与带4.1蛋⽩相连。

5.。

⼆、质膜的化学组成1、膜脂1.1膜脂的主要类型磷脂、糖脂、胆固醇学习重点1.细胞膜的个组成成分及细胞膜的结构特点．２.重点掌握不对称性的表现、不对称性的意义和研究⽅法。

在膜的流动性⽅⾯,重点是流动性的表现形式、膜流动性的⽣理意义、膜流动性的研究⽅法、影响流动性的因素等３.物质跨膜运输的⼏种⽅式及其之间的不同本章考题：03（3个，2个⼤题16分），04（5个，1个简答，⼀个实验设计，15分），5（2个⼩题1个简答8分⽩的来源与形成综合问答题10分）06（1个病理⽅⾯1个简答5分）07（2个）08（3个）。

07，08都有⼤题涉及。

第三章细胞质膜与跨膜运输3.2膜蛋⽩的功能功能蛋⽩运输蛋⽩⽰例Na＋泵作⽤⽅式主动将Na+泵出细胞，K+泵⼊细胞连接蛋⽩整合素将细胞内肌动蛋⽩与细胞外基质蛋⽩相连受体蛋⽩⾎⼩板⽣长因⼦(PDGF)受体同细胞外的PDGF结合、在细胞质内产⽣信号，引起细胞的⽣长与分裂酶腺苷酸环化酶在细胞外信号作⽤下，导致细胞内cAMP产⽣3、膜蛋⽩３.１膜蛋⽩的种类：◆外在(外周)膜蛋⽩(e x t r i n s i c/p e r i p h e r a lm e m b r a n e p r o t e i n s)；◆内在（整合）膜蛋⽩(i n t r i n s i c/i n t e g r a lm e m b r a n e p r o t e i n s)。

第三章细胞质膜与跨膜运输1. 请比较质膜、内膜和生物膜在概念上的异同。

答：细胞质膜(plasma membrane)是指包围在细胞表面的一层极薄的膜，主要由膜脂和膜蛋白所组成。

质膜的基本作用是维护细胞内微环境的相对稳定，并参与同外界环境进行物质交换、能量和信息传递。

另外，在细胞的生存、生长、分裂、分化中起重要作用。

真核生物除了具有细胞表面膜外，细胞质中还有许多由膜分隔成的各种细胞器，这些细胞器的膜结构与质膜相似，但功能有所不同，这些膜称为内膜(internal membrane)，或胞质膜(cytoplasmic membrane)。

内膜包括细胞核膜、内质网膜、高尔基体膜等。

由于细菌没有内膜，所以细菌的细胞质膜代行胞质膜的作用。

生物膜(biomembrane，or biological membrane)是细胞内膜和质膜的总称。

生物膜是细胞的基本结构，它不仅具有界膜的功能，还参与细胞的全部生命活动。

2. 如何理解细胞膜作为界膜对细胞生命活动所起的作用?答：界膜的涵义包括两个方面:细胞界膜和内膜结构的界膜，作为界膜的膜结构对于细胞生命的进化具有重要意义，这种界膜不仅使生命进化到细胞的生命形式，也保证了细胞生命的正常进行，它使遗传物质和其他参与生命活动的生物大分子相对集中在一个安全的微环境中，有利于细胞的物质和能量代谢。

细胞内空间的区室化，不仅扩大了表面积，还使细胞的生命活动更加高效和有序。

3. 简述细胞膜结构的基本功能及对细胞生命活动的影响。

答：细胞膜结构的基本功能包括以下几个方面:界膜和区室化(delineation and compartmentalization) 细胞膜最重要的作用就是勾划了细胞的边界，并且在细胞质中划分了许多以膜包被的区室。

调节运输(regulation of transport) 膜为两侧的分子交换提供了一个屏障，一方面可以让某些物质"自由通透"，另一方面又作为某些物质出入细胞的障碍。

《细胞生物学》课程教学大纲（Cell Biology）课程编号：1922011（1923011）课程类别：学科基础课（专业课）适用专业：生物技术、生物科学、生物科学（师范）、生物工程先修课程：动物生物学、植物生物学、生物化学后续课程：分子生物学、发育生物学、细胞工程、基因工程总学分：3.5 其中实验学分：1总学时：72 （其中理论40学时、实验32学时）教学目的和要求：细胞生物学是研究细胞基本生命活动规律的科学，是生命科学的四大基础学科之一，它在不同层次（显微、亚显微与分子水平）上以研究细胞结构与功能，细胞增殖、分化、衰老与凋亡，细胞信号传递，真核细胞基因表达与调控，细胞起源与进化等为主要内容。

通过本课程的学习，使学生了解和掌握细胞的结构与功能，阐明细胞生命活动的基本规律，并为细胞的生命活动提供理论基础，为今后从事该领域及其相关领域的科学研究提供必要的基础。

教学内容与学时安排结论（1学时）一、课程介绍与要求二、细胞生物学是现代生命科学的重要基础学科三、细胞生物学的主要研究内容四、当前细胞生物学研究的总趋势与重点领域本章重点：细胞生物学的主要研究内容。

难点：细胞生物学研究的总趋势与重点领域。

教学基本要求：了解当前细胞生物学研究的总趋势，理解细胞生物学是生命科学的重要基础课，掌握细胞生物学的主要研究内容。

第一章细胞概述（3学时）第一节细胞的发现及细胞学说的创立一、细胞的发现二、细胞学说的创立三、细胞学理论对细胞学发展的推动作用第二节细胞的共性一、细胞结构的共性二、细胞功能的共性三、细胞的形态四、细胞的大小及体积的恒定五、细胞及细胞器的计量单位第三节细胞的分子基础一、细胞中的水二、无机盐三、有机小分子四、生物分子及其功能五、细胞结构体系的组装第四节细胞的类型和结构体系一、原核细胞二、真核细胞的两种主要类型：动物细胞和植物细胞三、真核细胞的结构体系四、真核细胞与原核细胞的比较第五节病毒：非细胞的生命体一、病毒是比细胞更小的生命体二、病毒只能在细胞中增殖三、冠状病毒与SARS第六节细胞生命的进化一、细胞生命的起源二、真核细胞的起源三、从单细胞向多细胞进化本章重点：细胞学说的内容；细胞的共性；细胞的类型和结构体系；细胞生命的进化。

第一章:细胞概述一、填空题：4誉为19世纪自然科学的三大发现：能量守恒定律，细胞学说，达尔文进化论6前发现最小最简单的原核细胞是：支原体7去细胞壁的植物、微生物细胞称作：原生质体9核生物与真生物最主要的差别是：前者具有：定形的核后者只有：拟核10由于发现了：核酶（ribozyme）有理由推测RNA是最早形成的遗传信息的一级载体。

11无论是真核细胞还是原核细胞，都具有以下共性：1、都有DNA 2、都有核糖体3、都是分裂法增殖4、都有细胞质膜21构成细胞最基本的要素是：1、基因组2、细胞质膜和完整的代谢系统。

23细胞是生命活动的基本单位，最早于1665 年被英国学者胡克发现。

细胞是由质膜包围着一团原生质所组成。

核膜与质膜之间的部分叫细胞质。

动物细胞和植物细胞在表面结构上主要差别是：植物细胞有细胞壁（动物细胞没有细胞壁）第二章：细胞生物学的研究方法1透射电子显微镜由镜筒、真空系统、电力系统三部分构成5物质在紫外光照射下发出的荧光可分为自发荧光和诱发荧光两种。

其中诱发荧光需要将被照射的物质进行染色。

6用紫外光为光源照射物体比用可见光的分辨率要高，这是因为紫外光波长比可见光波长短7通过突变或克隆化形成的细胞叫细胞珠11倒置显微镜与普通显微镜的不同在于其物镜和照明系统的位置颠倒12若用紫外光为光源，光学显微镜的最大分分辨率为0.1um ，透射电子显微镜的最大分别率为0.1nm ，扫描电镜的分辨率为3nm 。

13显微镜的分辨本领是指能够分辨出相邻两个点的能力，用最小分辨距离来表示16细胞培养的突出特点是：可在离体条件下观察和研究生命活动的规律。

19用细胞培养法来研究生命活动规律的局限性是体外环境下不能与体内的条件完全相同。

20 超薄切片染色常采用柠檬酸铅和醋酸双氧铀双染色法21免疫细胞化学技术是用来定位细胞中的抗原物质22电子显微镜使用的是电磁透镜，而光学显微镜使用的是玻璃透镜。

23电子染色是用重金属来增强电子的散射能力。