分细生CH7(第四章细胞膜与细胞表面)

《细胞生物学》系列课程：第四章质膜和细胞表面一《细胞生物学》系列课程第四章质膜和细胞表面一第四章质膜和细胞表面概述：质膜、内膜系统、生物膜、单位膜第一节质膜的化学成分第二节质膜的分子结构第三节质膜的特性第四节细胞表面及其特化结构第五节质膜与细胞的物质运输概述：质膜（plasmamembrane）细胞质与外界相隔开的一层界膜，又称细胞膜(cellmembrane)，厚7~10nm存在意义：屏障作用，提供稳定的内环境物质转运信号传递、细胞识别等内膜系统（Endo-membranesystem）除质膜外，真核细胞内还有一些膜结构。

概念：真核细胞内那些在结构、功能及发生上密切关联的膜性结构细胞器的总称。

生物膜（biologicalmembrane）所有膜性结构的总称20Ao35Ao20Ao单位膜（unitmembrane）——生物膜的共同形态结构特征概念：透射电镜下，生物膜呈现出“两暗夹一明”铁轨样形态，称为单位膜。

第一节质膜的化学成分脂类：50%蛋白质：40~50%糖类：1~10%不同类型生物膜三种物质的比例不同，一般，膜功能复杂，蛋白质含量高。

一、膜脂（membranelipid）概述膜脂是细胞膜的基本组成成分种类：磷脂（最多）、胆固醇和糖脂特点：兼性（双亲性、两亲性）分子存在形式：脂质双分子层功能：生物膜的基本骨架屏障作用赋予膜流动性(一)磷脂（phospholipid）——膜脂的基本成分含量最多的膜脂，约占膜脂的50%以上双亲性分子1个亲水头2个疏水尾（多为脂肪酸链）可分两大类：甘油磷脂鞘磷脂胆碱乙醇胺丝氨酸肌醇1.甘油磷脂——以甘油为骨架磷脂酰胆碱(卵磷脂)磷脂酰乙醇胺(脑磷脂)磷脂酰丝氨酸磷脂酰肌醇极性基团磷酸甘油脂肪酸链磷脂酰乙醇胺（脑磷脂）磷脂酰胆碱（卵磷脂）2.鞘磷脂——以鞘氨醇为骨架在神经细胞膜中特别丰富，原核和植物细胞膜中不含。

1个亲水头2个疏水尾胆碱等胆碱脂肪酸脂肪酸脂肪酸烃链甘油磷脂鞘磷脂磷脂酰乙醇胺磷脂酰丝氨酸磷脂酰胆碱鞘磷脂鞘氨醇分子团脂质体磷脂双层磷脂分子在水溶液中的3种构型：①球形单层分子团②双分子层③脂质体抗体聚乙二醇脂溶性药物人工脂质体应用：转基因载体药物载体膜功能的研究疏水尾(二)胆固醇（cholesterol）主要存在于动物细胞膜上，原核细胞中无植物细胞中少(约占膜脂2%)含量多不超过膜脂的1/3个别达50%两亲性分子亲水头&疏水尾（胆固醇）分布：散布在磷脂分子之间功能：①维持膜的稳定性②调节膜的流动性（双向调节）甾环胆固醇对膜流动性的双向调节糖脂（三）糖脂（glycolipid）普遍存在于原核和真核细胞质膜上，约占膜脂总量的5%。

几种膜脂化学结构的比较
去污剂（detergent）的性质及作用
细胞膜结构模式图
（四）膜脂的特性
➢ 脂类分子的多 样性
成分多样、 比例不同 ➢ 脂质体
脂粒
脂质体
脂质双层
二、膜 蛋 白
（一）分类：（膜蛋白存在模式） 1. 外在蛋白（extrisic protein , 外周蛋白） 2. 内在蛋白（intrisic protein，镶嵌蛋白） ➢ 单次穿膜 ➢ 多次穿膜 ➢ 非穿越性共价结合
磷脂酰胆碱 磷脂酰乙醇胺 磷脂酰肌醇 磷脂酰丝氨酸
（卵磷脂）（脑磷脂）
磷脂的化学结构特点
磷脂酰乙醇胺（脑磷脂，PE） 磷脂酰丝氨酸（PS） 磷脂酰胆碱（卵磷脂，PC） 磷脂酰肌醇（PI）
2. 神经鞘磷脂
化学组成：鞘氨醇骨架（含一条脂肪酸链）， 一条脂肪酸链，一个磷脂酰胆碱头部
(二)糖脂( Glycolipids） ：鞘氨醇衍生 物，以多糖单位代替磷脂酰胆碱单位。
细胞外被（cell coat） 结构模式图
细胞膜结构模式图
细胞膜特化结构：小肠微绒毛
问题
膜相结构化学组成上的特点在细胞膜 结构上有何表现？
膜上的化学成分是一成不变的呢，还 是动态变化的？
第二节 细胞膜的分子结构
一、单位膜模型： • 电子显微镜：三层夹板结构 “两深一
浅”
单位膜结构（unit membrane)
内在蛋白(intrinsic protein) 磷脂 (Phospholipids) 糖脂 (Glycolipids) 胆固醇(Cholesterol)
一、 膜 脂
共同特征: 双型性分子 (亲水 疏水) (amphipathic molecule)
（一）磷 脂： 1. 磷酸甘油酯 (1) 化学组成: 甘油骨架，二条脂肪链，磷酸化醇 (2) 分类：

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(二）单位膜模型
1959年，Robertson ，
电镜结构：暗-明-暗三 层结构。
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（三）流动镶嵌模型 ： 1972年，Singer和Nicolson建立
该模型要点： ①以磷脂双分子层作为膜的基本结构骨架； ②蛋白质分子以不同程度镶嵌脂质中双层或附 着于脂质双层表面； ③膜的内外侧是不对称的； ④膜具有流动性
，
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Na+—K+—ATP酶，又称Na+—K+ 泵，动物细胞中由ATP驱 动的将Na＋输出到细胞外同时将K＋输入到细胞内的运输泵。由2 个大亚基（α）、2个小亚基（β）组成的4聚体。大亚基：多次 穿膜的跨膜蛋白，胞质面具有一个ATP结合位点、三个高亲和 Na+接合位点；膜的外表面有两个K+的结合位点和一个哇巴因 （乌本苷）的结合位点。通过磷酸化和去磷酸化过程发生构象的 变化，导致与Na+、K+的亲和力发生变化。
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（四）晶格镶嵌模型 1975，Wallach提出了晶格镶嵌模型； 生物膜中的脂质在可逆的进行无序（液态）和有序 （晶态）的相变。
（五）板块模型
1977，Jain和White， 在流动的脂类双分子层中
存在着许多大小不同、能独立移动的脂质区（有
序结构的板块），在这些有序结构的板块之间有
流动的脂质区（无序的结构板块）分布，二者处
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（二）膜蛋白：执行膜的多种重要功能
❖ 内在膜蛋白（整合膜蛋白）： 70%--80%； 主体穿过脂双层。①、②、③
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❖ 外周蛋白或外在蛋白：20%--30%，位于表 面，通过非共价键与膜内在蛋白亲水部相连。 ⑦、⑧

Desmosome
Hemidesmosome
2.粘合带与粘合斑
• 粘合带（adhesion belt） ： –呈带状环绕细胞，位于紧密连接下方。 –相邻细胞间的粘合分子为E-钙粘素。 –质膜内侧有多种附着蛋白形成的致密斑。连接的细胞 骨架成分为actin。
• 粘合斑（adhesion plaque）：位于细胞与细胞外基质间， 粘附分子为整联蛋白integrin、胞内骨架成分也是actin。
粘附分子构成。 • 相邻细胞之间的质膜紧密结合，没有缝隙。 • 主要作用：封闭相邻细胞间的接缝，防止溶液中的分
子沿细胞间隙渗入体内，构成脑血屏障和睾血屏障。
Tight Junction in Epithelia of Rabbit
➢Schematic representation of several adjoining epithelial cells fused to each other by tight junctions
(3)影响早期胚胎发育及细胞分化
Many types of cancer cells lack normal GJIC. GJIC decreases progressively as some cancer grow. Defective genes encoding gap junctions may be involved in some types of cancer.
封闭连接-----2.间壁连接
• 是存在于无脊椎动物上 皮细胞的紧密连接。
• 连接蛋白呈梯子状排列， 形状非常规则。
• 在果蝇中一种叫做discs-large的 蛋白参与形成间壁连接，突变品种 不仅不能形成间壁连接，还产生瘤 突。
二、锚定连接