细胞生物学第四章 细胞膜
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细胞生物学 名词解释 第四章 细胞质膜
脂锚定膜蛋白
lipid anchored protein
通过与之共价连接的脂分子插入膜的脂双分子层中，从而锚定在细胞质膜上。与脂肪酸结合的脂锚定蛋白分布在质膜内测，与糖脂结合的脂锚定蛋白分布在质膜外侧，GPI脂锚定膜蛋白分布在质膜外侧。
研究膜蛋白的分析技术
低温电镜、X射线晶体衍射技术、电镜三维重构
研究膜蛋白的难处
1、表达量低
2、分离纯化困难
3、难以形成三维晶体
细胞膜流动性பைடு நூலகம்
胆固醇含量减低，脂肪酸链短，不饱和度高，相变温度低，PC/SM比例高，流动性大（胆固醇即可增强流动性，又可降低流动性），由此可得流动性与胆固醇含量、脂肪酸链长短、饱和程度、PC/SM比值有关。
研究膜蛋白流动性（侧向运动）的实验
荧光抗体免疫标记细胞融合：用抗鼠细胞质膜蛋白的荧光抗体（绿色荧光）和抗人细胞质膜蛋白的荧光抗体（红色荧光）分别标记小鼠和人的细胞表面，然后用灭活的仙台病毒介导两种细胞融合，10min后，不同颜色的荧光开始在融合细胞的表面扩散，40min后分辨不出融合细胞表面的绿色荧光和红色荧光区域，两种荧光均匀的分布在融合细胞表面。这一实验证明膜蛋白在脂膜上的运动。
带3蛋白
band3 protein
是红细胞质膜Cl-/HCO3-阴离子运输的载体蛋白，带3蛋白的N末端伸向细胞质膜基质面折叠成不连续的水不溶性的区域，为膜支架蛋白提供结合位点，多次跨膜蛋白，内在膜蛋白
细胞质膜的功能
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，3、提供细胞识别位点，4、为多种酶提供结合位点；5、介导细胞与细胞，细胞与胞外基质之间的连接；6、质膜参与形成具有不同功能的细胞表面特化结构；7、膜蛋白的异常与某些遗传病、恶性肿瘤、自身免疫病甚至神经退行性疾病有关，很多膜蛋白可作为疾病治疗的药物靶标
lipid anchored protein
通过与之共价连接的脂分子插入膜的脂双分子层中，从而锚定在细胞质膜上。与脂肪酸结合的脂锚定蛋白分布在质膜内测，与糖脂结合的脂锚定蛋白分布在质膜外侧，GPI脂锚定膜蛋白分布在质膜外侧。
研究膜蛋白的分析技术
低温电镜、X射线晶体衍射技术、电镜三维重构
研究膜蛋白的难处
1、表达量低
2、分离纯化困难
3、难以形成三维晶体
细胞膜流动性பைடு நூலகம்
胆固醇含量减低，脂肪酸链短，不饱和度高，相变温度低，PC/SM比例高，流动性大（胆固醇即可增强流动性，又可降低流动性），由此可得流动性与胆固醇含量、脂肪酸链长短、饱和程度、PC/SM比值有关。
研究膜蛋白流动性（侧向运动）的实验
荧光抗体免疫标记细胞融合：用抗鼠细胞质膜蛋白的荧光抗体（绿色荧光）和抗人细胞质膜蛋白的荧光抗体（红色荧光）分别标记小鼠和人的细胞表面，然后用灭活的仙台病毒介导两种细胞融合，10min后，不同颜色的荧光开始在融合细胞的表面扩散，40min后分辨不出融合细胞表面的绿色荧光和红色荧光区域，两种荧光均匀的分布在融合细胞表面。这一实验证明膜蛋白在脂膜上的运动。
带3蛋白
band3 protein
是红细胞质膜Cl-/HCO3-阴离子运输的载体蛋白，带3蛋白的N末端伸向细胞质膜基质面折叠成不连续的水不溶性的区域，为膜支架蛋白提供结合位点，多次跨膜蛋白，内在膜蛋白
细胞质膜的功能
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，3、提供细胞识别位点，4、为多种酶提供结合位点；5、介导细胞与细胞，细胞与胞外基质之间的连接；6、质膜参与形成具有不同功能的细胞表面特化结构；7、膜蛋白的异常与某些遗传病、恶性肿瘤、自身免疫病甚至神经退行性疾病有关，很多膜蛋白可作为疾病治疗的药物靶标
细胞生物学题库及答案1
第四章细胞膜及物质的跨膜运输A型题：1.生物膜是指A.单位膜B.蛋白质和脂质二维排列构成的液晶态膜C.包围在细胞外面的一层薄膜D.细胞内各种膜的总称E.细胞膜及内膜系统的总称2.生物膜的主要化学成分是A.蛋白质和核酸B.蛋白质和糖类C.蛋白质和脂肪D.蛋白质和脂类E.糖类和脂类3.生物膜的主要作用是A.区域化B.合成蛋白质C.提供能量D.运输物质E.合成脂类4.细胞膜中蛋白质与脂类的结合主要通过A.共价键B.氢键C.离子键D.疏水键E.非共价键5.膜脂中最多的是A.脂肪B.糖脂C.磷脂D.胆固醇E.以上都不是6.在电子显微镜上，单位膜为A.一层深色带B.一层浅色带C.一层深色带和一层浅色带D.二层深色带和中间一层浅色带E.二层浅色带和中间一层深色带7.生物膜的液态流动性主要取决于A.蛋白质B.多糖C.类脂D.糖蛋白E.糖脂8.膜结构功能的特殊性主要取决于A.膜中的脂类B.膜中蛋白质的组成C.膜中糖类的种类D.膜中脂类与蛋白质的关系E.膜中脂类和蛋白质的比例9.主动运输与入胞作用的共同点是A.转运大分子物资B.逆浓度梯度运输C.需载体的帮助D.有细胞膜形态和结构的改变E.需消耗代谢能10.细胞识别的主要部位在A.细胞被B.细胞质C.细胞核D.细胞器E.细胞膜的特化结构11.正常细胞与癌细胞最显著的差异是A.细胞透过性B.细胞凝聚性C.有无接触抑制D.细胞的转运能力E.脂膜出现特化结构12.目前得到广泛接受和支持的细胞膜分子结构模型是A.单位膜模型B.“三夹板”模型C.流动镶嵌模型D.晶格镶嵌模型E.板块镶嵌模型13.能以单纯扩散的方式进出细胞的结构是A.Na+B.葡萄糖C.氨基酸D.磺胺类药物E.O214.关于细胞膜上糖类的不正确描述A.脂膜中的糖类的含量约占脂膜重量的2%～10%B.主要以糖蛋白和糖脂的形式存在C.糖蛋白和糖脂上的低聚糖侧链从生物膜的胞脂面伸出D.糖蛋白中的糖类部分对蛋白质膜的性质影响很大E.与细胞免疫、细胞识别及细胞癌变有密切关系15.关于生物膜不正确的描述A.细胞内所有的膜厚度基本相同B.不同细胞中膜厚度不同C.同一细胞不同部位的膜厚度不同D.同一细胞不同细胞器的膜厚度不同E.同一细胞器不同膜层厚度不同B型题：A.单纯扩散B.溶剂牵引C.易化扩散D.主动运输E.出（入）胞作用16.氧气通过肺泡细胞和毛细血管壁细胞的膜依靠17.氨基酸和葡萄糖进入细胞要依靠18.葡萄糖进入红细胞要依靠19.K+进入神经细胞内要依靠A.胞饮作用B.吞噬作用C.胞吐作用D.受体介导的入胞作用E.内移作用20.吞噬细胞吞噬胶粒21.肥大细胞分泌组织胺22.细胞对胆固醇的吸收22.肾小管细胞的重吸收23.吞噬泡或吞饮泡在细胞质内运行A.氢键B.疏水键C.离子键D.范德华力E.共价键24.C原子连接成链而形成的复杂大分子依靠25.镶嵌蛋白质与脂双层的结合依靠26.DNA中G与C或A与T的结合依靠A.细胞膜受体B.配体C.细胞内的酶D.细胞膜上的酶E.第二信使27.腺苷酸环化酶为28.cGMP29.肝细胞膜上的β受体为30.肾上腺素为C型题：A.包围在细胞膜外面的一层薄膜B.细胞内不同膜相结构的膜C.二者都是D.两者均不是31.细胞膜32.生物膜33.细胞内膜34.单位膜A.在细胞膜的外侧B.在细胞膜的内侧C.二者均有D.二者均无35.附着蛋白质36.镶嵌蛋白质37.脂类38.糖类39.Na+-K+-ATP结点A.出胞作用B.入胞作用C.二者均有D.二者均无40.巨噬细胞清除衰老细胞时吞噬细胞碎片靠41.小血管内皮细胞把大分子物质从血流中转送到细胞外液中去利用42.肥大细胞分泌组织胺A.附着核糖体B.游离核糖体C.二者均是D.二者均否43.绝大多数膜蛋白的合成部位是44.膜脂的合成部位是45.细胞内全部膜蛋白的合成部位是46.外输性蛋白的合成部位是X型题：47.细胞被的功能是A.细胞的连接和支持作用B.作为保护层C. 物质交换D.与细胞识别通讯有关E.与细胞膜的特性有关48.下列那些物质是配体A.激素B.神经递质C.药物D.抗原E.光子49.间断开放的通道受闸门控制，主要调控机制为A.配体闸门通道B.电压闸门通道C.离子闸门通道D.持续开放闸门通道E.水通道蛋白50.位于细胞膜表面的低聚糖主要为A.半乳糖B.甘露糖C.岩藻糖D.唾液酸E.葡萄糖51.细胞膜对小分子物质的运输A.被动运输B.易化扩散C.溶剂牵引D.通道扩散E.主动运输52.关于细胞膜上的钠钾泵，下列哪些叙述正确A.钠钾泵具有ATP酶的活性B.乌本苷可增殖钠钾泵的活性C.钠钾泵仅存于部分动物细胞膜上D.钠钾泵有钠钾离子的结合位点E.钠钾泵顺浓度梯度运输53.动物细胞表面结构A.细胞膜B.细胞外被C.膜下溶胶层D.细胞连接E.细胞表面的特化结构54.膜脂的运输中少见的类型是A.旋转异构运动B.旋转运动C.侧向运动D.振荡与伸缩运动E.翻转运动55.细胞的连接方式A.紧密连接B.粘着连接C.桥粒连接D.间隙连接E.化学突触名词解释：1.生物膜2.相变温度3.兼性分子4.内在蛋白5.外周蛋白6.细胞被7.入胞作用和出胞作用8.受体9.抗体10.膜抗原11.抗体12.细胞识别填空题：1.在原始生命物质进化过程中的形成是关键的一步。
细胞生物学课件：第四章 细 胞 膜
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：
细胞生物学课程第4章细胞膜和物质的跨膜运输(医学院) 厦门大学
膜脂分子的运动
1. 侧向扩散：同一平面上相邻的脂分子交换位置。 2. 旋转运动：膜脂分子围绕与膜平面垂直的轴进行快速旋转。 3. 摆动运动：膜脂分子围绕与膜平面垂直的轴进行左右摆动。 4. 伸缩震荡：脂肪酸链沿着与纵轴进行伸缩震荡运动。 5. 翻转运动：膜脂分子从脂双层的一层翻转到另一层。是在翻转酶
脑苷脂
神经节苷脂
（1）分布与定位
糖脂是含糖而不含磷 酸的脂类，普遍存在于原 核和真核细胞的质膜上 （含量5％以下），神经细 胞膜上含量较高（5-10 ％）。
糖脂是两性分子。其 结构与鞘磷脂很相似，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。糖脂均位 于细胞膜的非细胞质面， 及外侧的脂质分子中。
❖ 糖脂是位于脂双层的外侧，——可能作为细胞外配体(ligand)的受体。 ❖ 磷脂酰丝氨基——集中在脂双层的内叶，在生理pH下带负电荷，这种带
电性使得它能够同带正电的物质结合，如同血型糖蛋白A跨膜α螺旋邻近 的赖氨酸、精氨酸结合。 ❖ 磷脂酰胆碱——在衰老的淋巴细胞外表面，作为让吞噬细胞吞噬的信号； 磷脂酰胆碱出现在血小板的外表面，作为血凝固的信号。 ❖ 磷脂酰肌醇——集中在内叶，它们在将细胞质膜的刺激向细胞质传递中 起关键作用。
质完成的 。如： • 载体蛋白——膜内外的物质运输 • 连接蛋白——细胞的相互作用 • 受体蛋白——信号转导 • 各类酶——相关的代谢反应
在不同细胞中膜蛋白的含量及类型有很大差异，依在膜上存在方式不 同可分为：
1.整合蛋白（integral protein） 2.外周蛋白（peripheral protein） 3.脂锚定蛋白（lipid-anchored protein）
➢ 通道蛋白
是一类跨膜蛋白，它们都是通过疏水的氨基酸链进行重排，形成水性通道，允许 适宜的分子通过。通道蛋白具有选择性，所以在细胞膜中有各种不同的通道蛋白。通 道蛋白参与的只是被动运输， 并且是从高浓度向低浓度运输，所以不消耗能量。 运输特点： ①蛋白不与溶质分子结合，形成跨膜通道介导离子顺浓度梯度通过； ②有些通道蛋白形成的通道通常处于开放状态，如钾泄漏通道，允许钾离子不断外流； ③有些通道蛋白具有选择性和门控性，平时处于关闭状态，仅在特定刺激下才打开，又 称为门通道。主要有：电压门通道、配体门通道、机械门通道。
1. 侧向扩散：同一平面上相邻的脂分子交换位置。 2. 旋转运动：膜脂分子围绕与膜平面垂直的轴进行快速旋转。 3. 摆动运动：膜脂分子围绕与膜平面垂直的轴进行左右摆动。 4. 伸缩震荡：脂肪酸链沿着与纵轴进行伸缩震荡运动。 5. 翻转运动：膜脂分子从脂双层的一层翻转到另一层。是在翻转酶
脑苷脂
神经节苷脂
（1）分布与定位
糖脂是含糖而不含磷 酸的脂类，普遍存在于原 核和真核细胞的质膜上 （含量5％以下），神经细 胞膜上含量较高（5-10 ％）。
糖脂是两性分子。其 结构与鞘磷脂很相似，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。糖脂均位 于细胞膜的非细胞质面， 及外侧的脂质分子中。
❖ 糖脂是位于脂双层的外侧，——可能作为细胞外配体(ligand)的受体。 ❖ 磷脂酰丝氨基——集中在脂双层的内叶，在生理pH下带负电荷，这种带
电性使得它能够同带正电的物质结合，如同血型糖蛋白A跨膜α螺旋邻近 的赖氨酸、精氨酸结合。 ❖ 磷脂酰胆碱——在衰老的淋巴细胞外表面，作为让吞噬细胞吞噬的信号； 磷脂酰胆碱出现在血小板的外表面，作为血凝固的信号。 ❖ 磷脂酰肌醇——集中在内叶，它们在将细胞质膜的刺激向细胞质传递中 起关键作用。
质完成的 。如： • 载体蛋白——膜内外的物质运输 • 连接蛋白——细胞的相互作用 • 受体蛋白——信号转导 • 各类酶——相关的代谢反应
在不同细胞中膜蛋白的含量及类型有很大差异，依在膜上存在方式不 同可分为：
1.整合蛋白（integral protein） 2.外周蛋白（peripheral protein） 3.脂锚定蛋白（lipid-anchored protein）
➢ 通道蛋白
是一类跨膜蛋白，它们都是通过疏水的氨基酸链进行重排，形成水性通道，允许 适宜的分子通过。通道蛋白具有选择性，所以在细胞膜中有各种不同的通道蛋白。通 道蛋白参与的只是被动运输， 并且是从高浓度向低浓度运输，所以不消耗能量。 运输特点： ①蛋白不与溶质分子结合，形成跨膜通道介导离子顺浓度梯度通过； ②有些通道蛋白形成的通道通常处于开放状态，如钾泄漏通道，允许钾离子不断外流； ③有些通道蛋白具有选择性和门控性，平时处于关闭状态，仅在特定刺激下才打开，又 称为门通道。主要有：电压门通道、配体门通道、机械门通道。
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
细胞生物学第四章细胞质膜
（1）磷脂(phospholipids) 含有磷酸基团的脂称为磷脂，是细胞膜中含量
最丰富和最具特性的脂。它有一个极性的头部 和一个疏水的尾部。
(internal membrane)， 习惯上把细胞所有膜 结构统称为 生物膜 (biomembrane)。
细胞生物学第四章细胞质膜
虽然细胞很早就在光镜下被发现,但其是否有明确的边界结构,尚 未可知,直到电镜发明发现质膜的超微结构,但人们并不惊奇,因 为在此之前已侦知。
1、关于膜的化学组成的早期研究: 18世纪90年代，Overton 用植物的根毛作实验，
第四章、细胞质膜
知识要点： 1 、掌握几种膜分子结构模型学说，并评价之。 2 、了解膜结构的组成成分和组成方式。 3 、理解质膜流动性和不对称性两大特点。 4、了解红细胞膜骨架的组成和功能。
细胞生物学第四章细胞质膜
第一节、细胞膜结构模型与成分 一、细胞膜结构
膜(membrane)是细胞 的重要结构， 包括细 胞质膜 (plasma membrane)、内膜
高尔基体膜)、细胞类型(肌细胞、肝细胞)、生物类型(动物、植物 和原核生物)的不同而不同。
一般而言ห้องสมุดไป่ตู้膜脂占50%，蛋白质占40%，碳水化合物约1-10%
细胞生物学第四章细胞质膜
1、膜脂
膜脂都具有双亲性，这种性质使生物膜具有屏 障作用，大多数水溶性物质不能自由通过，只 允许亲脂性物质通过。
膜脂是生物膜的基本组成成分， 主要有三大类 型:磷脂、糖脂、胆固醇。
质膜的片层结构模型
细胞生物学第四章细胞质膜
5、单位膜模型(unit membrane model)
1959年，J.D.Robertson在电子显微镜下发现细胞膜是类似 铁轨结构，两条暗线被一条明亮的带隔开，显示暗—明— 暗三层，总厚度为7.5nm，中间层为3.5nm，内外两层各为 2nm。并推测:暗层是蛋白质，透明层是脂，并建议将这种 结构称为单位膜。
最丰富和最具特性的脂。它有一个极性的头部 和一个疏水的尾部。
(internal membrane)， 习惯上把细胞所有膜 结构统称为 生物膜 (biomembrane)。
细胞生物学第四章细胞质膜
虽然细胞很早就在光镜下被发现,但其是否有明确的边界结构,尚 未可知,直到电镜发明发现质膜的超微结构,但人们并不惊奇,因 为在此之前已侦知。
1、关于膜的化学组成的早期研究: 18世纪90年代，Overton 用植物的根毛作实验，
第四章、细胞质膜
知识要点： 1 、掌握几种膜分子结构模型学说，并评价之。 2 、了解膜结构的组成成分和组成方式。 3 、理解质膜流动性和不对称性两大特点。 4、了解红细胞膜骨架的组成和功能。
细胞生物学第四章细胞质膜
第一节、细胞膜结构模型与成分 一、细胞膜结构
膜(membrane)是细胞 的重要结构， 包括细 胞质膜 (plasma membrane)、内膜
高尔基体膜)、细胞类型(肌细胞、肝细胞)、生物类型(动物、植物 和原核生物)的不同而不同。
一般而言ห้องสมุดไป่ตู้膜脂占50%，蛋白质占40%，碳水化合物约1-10%
细胞生物学第四章细胞质膜
1、膜脂
膜脂都具有双亲性，这种性质使生物膜具有屏 障作用，大多数水溶性物质不能自由通过，只 允许亲脂性物质通过。
膜脂是生物膜的基本组成成分， 主要有三大类 型:磷脂、糖脂、胆固醇。
质膜的片层结构模型
细胞生物学第四章细胞质膜
5、单位膜模型(unit membrane model)
1959年，J.D.Robertson在电子显微镜下发现细胞膜是类似 铁轨结构，两条暗线被一条明亮的带隔开，显示暗—明— 暗三层，总厚度为7.5nm，中间层为3.5nm，内外两层各为 2nm。并推测:暗层是蛋白质，透明层是脂，并建议将这种 结构称为单位膜。
细胞生物学第四章 细胞质膜及其表面
① 磷脂酰胆碱phosphatidylcholine，PC，旧称卵磷 脂 ② 磷脂酰丝氨酸phosphatidylserine，PS ③ 磷脂酰乙醇胺phosphatidylethanolamine，PE， 旧称脑磷脂 ④ 磷脂酰肌醇phosphatidylinositol，PI ⑤ 双磷脂酰甘油Diphosphatidylglycerol, DPG，旧 称心磷脂
磷脂与糖脂分布的不对称性
2．复合糖 的不对称性
• 膜糖以糖 蛋白或糖脂 的形式存在， 无论是糖蛋 白还是糖脂 的糖基都是 位于膜的外 表面
膜糖分布的不对称性
3、膜蛋白的 不对称性：
每种膜蛋白分子在 细胞膜上都具有特 定的方向性和分布 的区域性。 膜蛋白的不对称性 包括外周蛋白分布 的不对称以及整合 蛋白内外两侧氨基 酸残基数目的不对 称。
①,② integral protein； ③,④ lipid-anchored protein； ⑤,⑥ peripheral protein
膜蛋白的功能
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第二节 细胞膜的结构 一、细胞膜结构的研究历史
1. E. Overton 1895 发现凡是溶 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 由连续的脂类物质组成。
1. 具有一个极性头和两个非极性的尾（脂肪酸链）， 线粒体内膜上的心磷脂具有4个非极性尾部。 2. 脂肪酸碳链为偶数，多数碳链由16，18或20个碳 原子组成。 3. 常含有不饱和脂肪酸（如油酸）。
1、甘油磷脂
• 以甘油为骨架的磷脂类，在骨架上结合两个脂
肪酸链，磷酸基团，胆碱、乙醇胺、丝氨酸或肌醇 等分子籍磷酸基团连接到脂分子上。主要类型有：
• 细胞膜、 细胞外被和表层胞质溶胶构成细胞表面。
磷脂与糖脂分布的不对称性
2．复合糖 的不对称性
• 膜糖以糖 蛋白或糖脂 的形式存在， 无论是糖蛋 白还是糖脂 的糖基都是 位于膜的外 表面
膜糖分布的不对称性
3、膜蛋白的 不对称性：
每种膜蛋白分子在 细胞膜上都具有特 定的方向性和分布 的区域性。 膜蛋白的不对称性 包括外周蛋白分布 的不对称以及整合 蛋白内外两侧氨基 酸残基数目的不对 称。
①,② integral protein； ③,④ lipid-anchored protein； ⑤,⑥ peripheral protein
膜蛋白的功能
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第二节 细胞膜的结构 一、细胞膜结构的研究历史
1. E. Overton 1895 发现凡是溶 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 由连续的脂类物质组成。
1. 具有一个极性头和两个非极性的尾（脂肪酸链）， 线粒体内膜上的心磷脂具有4个非极性尾部。 2. 脂肪酸碳链为偶数，多数碳链由16，18或20个碳 原子组成。 3. 常含有不饱和脂肪酸（如油酸）。
1、甘油磷脂
• 以甘油为骨架的磷脂类，在骨架上结合两个脂
肪酸链，磷酸基团，胆碱、乙醇胺、丝氨酸或肌醇 等分子籍磷酸基团连接到脂分子上。主要类型有：
• 细胞膜、 细胞外被和表层胞质溶胶构成细胞表面。
细胞生物学第四章 细胞膜
一个膜蛋白可结合多 个糖链；一个膜脂分 子只结合一个糖链
电镜
二、细胞膜的分子结构
液态镶嵌模型。
脂筏(lipid raft)模型
1.富含胆固醇和鞘磷脂，
载有蛋白质
2.脂筏流动性较低 3.脂筏是很多信号蛋白 的汇聚地
脂筏中的胆固醇就像胶水一样，它对具 有较长饱和脂肪酸链的鞘磷脂亲和力很 高，而对不饱和脂肪酸链的亲和力低
膜性结构包括： 内质网 高尔基复合体 溶酶体 过氧化酶体 核膜 小泡、液泡等 线粒体 细胞膜
胞内膜包括： 内质网 高尔基复合体 溶酶体 过氧化酶体 核膜 小泡、液泡等 线粒体
(一)脂双层
1.组成：磷脂、糖脂和胆固醇 2.不对称性 3. 流动性
极性头部
非极性尾部
（14C-24C）
膜脂是兼性分子，能自动形成脂质双分子层
第一节细胞膜的化学组成与分子结构
糖 脂双层
一、化学组成
(一)脂双层
(二)蛋白质 (三)糖类
蛋白质
思考题
1、生物膜主要由哪些分子组成？
２、膜蛋白有哪些类型？
３、什么是细胞膜的液态镶嵌模型？
４、影响膜不对称性和流动性的因素。
5、解释并区别： 单位膜 ／ 生物膜
内膜系统/细胞内膜
糖萼
关于“膜”的几个概念：
小分子物质的跨膜运输顺浓度梯度逆浓度梯度载体蛋白介导不需要介导蛋白需要介导蛋白载体蛋白介导通道蛋白介导物质的跨膜运输小结内吞作用外吐作用吞噬作用吞饮作用受体介导的内吞作用大分子和颗粒物质的跨膜运输思考题
什么是细胞膜？
横 切 面
暗线
2nm
3.5nm 2nm
明线 暗线
最大分辨率0.2um
电镜
第四章 细胞膜
电镜
二、细胞膜的分子结构
液态镶嵌模型。
脂筏(lipid raft)模型
1.富含胆固醇和鞘磷脂，
载有蛋白质
2.脂筏流动性较低 3.脂筏是很多信号蛋白 的汇聚地
脂筏中的胆固醇就像胶水一样，它对具 有较长饱和脂肪酸链的鞘磷脂亲和力很 高，而对不饱和脂肪酸链的亲和力低
膜性结构包括： 内质网 高尔基复合体 溶酶体 过氧化酶体 核膜 小泡、液泡等 线粒体 细胞膜
胞内膜包括： 内质网 高尔基复合体 溶酶体 过氧化酶体 核膜 小泡、液泡等 线粒体
(一)脂双层
1.组成：磷脂、糖脂和胆固醇 2.不对称性 3. 流动性
极性头部
非极性尾部
（14C-24C）
膜脂是兼性分子，能自动形成脂质双分子层
第一节细胞膜的化学组成与分子结构
糖 脂双层
一、化学组成
(一)脂双层
(二)蛋白质 (三)糖类
蛋白质
思考题
1、生物膜主要由哪些分子组成？
２、膜蛋白有哪些类型？
３、什么是细胞膜的液态镶嵌模型？
４、影响膜不对称性和流动性的因素。
5、解释并区别： 单位膜 ／ 生物膜
内膜系统/细胞内膜
糖萼
关于“膜”的几个概念：
小分子物质的跨膜运输顺浓度梯度逆浓度梯度载体蛋白介导不需要介导蛋白需要介导蛋白载体蛋白介导通道蛋白介导物质的跨膜运输小结内吞作用外吐作用吞噬作用吞饮作用受体介导的内吞作用大分子和颗粒物质的跨膜运输思考题
什么是细胞膜？
横 切 面
暗线
2nm
3.5nm 2nm
明线 暗线
最大分辨率0.2um
电镜
第四章 细胞膜
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通道蛋白只能介导顺浓度梯 度或电化学梯度的被动运输 （简单扩散、易化扩散）。
离子通道特性
1、选择性：指一种通道优先让某种离子通 过, 而另一些离子则不容易通过该种通道的特 性。例如钠通道开放时, 钠离子可通过, 而钾离 子则不能通过。 2、开关性：离子通道存在两种状态, 即开 放和关闭状态。多数情况时, 离子通道是关闭 的, 只在一定的条件下开放。通道由关闭状态 转为开放的过程称为激活, 由开放转为关闭状 态的过程称为失活。通道的开放与激活过程有 一定的速率, 通常很快, 以毫秒(ms) 计算。
第三节 大分子和颗粒物质的跨膜运输
一 胞吞作用
（一）吞噬作用
（二）胞饮作用： 细胞摄入溶质或 液体的内吞作用。
（三）受体介导的内吞作用
胆固醇来源：食物 细胞合成(内质网、细胞质) 组织：除成年动物脑组织及成熟红细胞外， 几乎全身各组织均可合成，以肝、 小肠为主。
存在形式：游离胆固醇 胆固醇酯
（1）同向协同运输：如：Na+顺离子浓度运转的 同时伴有葡萄糖或氨基酸的逆浓度梯度运转。 （2）反向协同运输:Na＋-H+交换载体
同向协同运输
反向协同运输
Glucose is absorbed by symport
问题3
下列哪种状况是对的？请解释
1.质膜对所有带电荷的分子是高度不通透的 2.通道蛋白必须首先与溶质分子结合。然后 才能选择它们允许通过的溶质分子 3.没有能量的连续输入，细胞将破裂 4.载体蛋白（1 000 000个溶质分子/s）允 许溶质穿过膜的速率比通道蛋白（1 000个 溶质分子/s）快得多
5、解释并区别： 单位膜 ／ 生物膜
内膜系统/细胞内膜
糖萼
关于“膜”的几个概念：
生物膜：细胞中所有的膜结构统称生物膜。 生物膜=细胞膜+细胞内膜 细胞内膜：细胞内所有的膜结构。 膜相结构：具有膜的一切细胞结构。 内膜系统：在结构、功能及发生上有一定 联系的膜性结构。 单位膜：生物膜的结构单位,电镜下为“两 暗一明”的三层结构
离子通道生理功能
（1）提高细胞内钙浓度, 从而触发肌肉收缩、细胞兴奋、腺体分 泌、钙依赖性离子通道开放和关闭、蛋白激酶的激活和基因表达 的调节等一系列生理效应。 （2）在神经、肌肉等兴奋性细胞, 钠和钙通道主要调控去极 化, 钾主要调控复极化和维持静息电位, 从而决定细胞的兴奋性、 不应性和传导性。 （3）调节血管平滑肌舒缩活动, 其中有钾、钙、氯通道和某 些非选择性阳离子通道与参与。 （4）参与突触传递。 （5）维持细胞正常体积, 在高渗环境中, 离子通道和转运系 统激活使钠、氯和水分进入细胞内而调节细胞体积增大。在低渗 环境中,钠、氯和水分流出细胞而调节细胞体积减少。
低密度脂蛋白受体代谢途径：
（二）胞吐作用
exocytosis
物质的跨膜运输小结
: 小分子物质 的跨膜运输 不需要介导蛋白
顺浓度梯度
需要介导蛋白 逆浓度梯度(载体蛋白介导)
载体蛋白介导
通道蛋白介导
大分子和颗粒物
内吞作用
外吐作用
质的跨膜运输
吞噬作用 吞饮作用 受体介导的内吞作用
思考题：
1.解释并区别下列名词：
内膜系统包括： 内质网 高尔基复合体 溶酶体 过氧化酶体 核膜 小泡、液泡等
膜性结构包括： 内质网 高尔基复合体 溶酶体 过氧化酶体 核膜 小泡、液泡等 线粒体 细胞膜
胞内膜包括： 内质网 高尔基复合体 溶酶体 过氧化酶体 核膜 小泡、液泡等 线粒体
(一)脂双层
1.组成：磷脂、糖脂和胆固醇 2.不对称性 3. 流动性
结合蛋白和受体都是跨膜糖蛋白
精子膜表面的结合蛋白（凝集素）识别了卵 子膜表面受体上的特殊糖基
精－卵识别
1.保证了受精的种属特异性 2. 是受精的启动步骤
红细胞膜骨架
(三)糖类 糖萼： 细胞膜表面的糖 蛋白和糖脂的糖 链相互交织形成 的一层绒毛状的 多糖物质。
一个膜蛋白可结合多 个糖链；一个膜脂分 子只结合一个糖链
影响膜脂流动性的因素
⑴脂肪酸链的饱和度 ⑷卵磷脂/鞘磷脂
⑵脂肪酸链的链长
⑶胆固醇
⑸膜蛋白和膜脂的结合
膜脂的功能： 1）支撑，膜脂是细胞的骨架； 2）维持构象并为膜蛋白行使功 能提供环境；
问题2
脂双层的结构由其脂质分子的特殊性所 决定，假如出现下列情况之一，将会怎 样？ A.假如所有的烃链都是饱和的？ B.假如所有的烃链都是不饱和的？ C.假如双层含有混合的两种脂质分子， 一种具有两条饱和的烃尾，另一种具有 两条不饱和的烃尾？
细胞外
H+
H+ H+ H+ H+
H+
小 亚 基+
Na H+ Na+
Na+
浓 度 梯 度
钠结合部位
Na+ Na+ Na+
小 亚 基
Na+ Na+ H+
浓 度 梯 度
H+结合部位
细胞内
图4-19 Na+-K+ -ATP酶 的活动原理图
H+
H+
1. ATP直接供能：Na+-K+ATP PUMP
2.ATP间接供能（协同运输）: 由Na+-K+泵（H+泵）与载体蛋白协同作用
膜两侧奇特的 离子分布
人工合成之双层半透性
脂溶性越高通透性 越大，水溶性越高 通透性越小；
非极性分子比极性 容易透过
小分子比大分子容 易透过；分子量略 大一点的葡萄糖、 蔗糖则很难透过
1.疏水性(非极性)分子 易通过
2.小的不带电的极性分 子易通过 3.稍大的不带电的极性 分子不易通过 4.大的不带电的极性分 子不能通过
5.离子、亲水性的和大 的极性分子不能通过
一、小分子物质的跨膜运输：被动运输、主动运输
自由扩散
（一）易化扩散
浓度差+电位差→电化学梯度
膜转运蛋白：载体蛋白和通道蛋白
载体蛋白:构型改变
载体蛋白既可介导易 化扩散， 也可介导逆 浓度梯度或电化学梯 度的主动运输
通道蛋白（channel protein）
鼠细胞 标记蛋白 人细胞 细胞融合
生理意义：保证其正常功能的必要条件。 当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，反之如果 流动性过高，又会造成膜的溶解。
标记蛋白 重新分布
3.膜蛋白分布的不对称性
小 鼠 肝 跨膜 细 蛋白 胞 膜 膜表面 冰 蛋白 冻 蚀 刻
EF
脂质双层
镶嵌蛋白
PF
膜蛋白的功能
1.运输蛋白 transportors 2.黏附分子 adhesive molecules 3.受体 receptors 4.抗原递呈分子 antigen-presenting molecules
5.连接蛋白 junction proteins：加固质膜 6.酶enzymes
膜蛋白的存在方式与功能有关
强硬的 甾环区域 较流动的 尾部区域
问题1
你们班上有5位同 学总是一起坐在第 一排，这可能是因 为： （A）他们真的是 彼此喜欢 （B）你们班上没 有其他人想坐在他 们旁边。哪种解释 符合脂双层的装配。
2.膜脂的不对称性
（1）脂双层的不对称性 （2）糖脂（质膜外表面）
3.膜脂的流动性
一个脂质分子在1s内扩散约2um
极性头部
非极性尾部
（14C-24C）
膜脂是兼性分子，能自动形成脂质双分子层
磷脂性质
磷脂是双极性分子，在水环境中形成脂质双 分子层，是水溶性分子难以通过的天然屏障
胆固醇在膜中的排列方式：
胆固醇的板面结构特点决定了：
提高膜 的稳定性， 调节流动 性，降低 水溶性物 质的通透 性。
极性的 头部基团
什么是细胞膜？
横 切 面
暗线
2nm
3.5nm 2nm
明线 暗线
最大分辨率0.2um
电镜
第四章 细胞膜
第一节细胞膜的化学组成与分子结构
糖 脂双层
一、化学组成
(一)脂双层
(二)蛋白质 (三)糖类
蛋白质
思考题
1、生物膜主要由哪些分子组成？
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
２、膜蛋白有哪些类型？
３、什么是细胞膜的液态镶嵌模型？
４、影响膜不对称性和流动性的因素。
电镜
二、细胞膜的分子结构
液态镶嵌模型。
脂筏(lipid raft)模型
1.富含胆固醇和鞘磷脂，
载有蛋白质
2.脂筏流动性较低 3.脂筏是很多信号蛋白 的汇聚地
脂筏中的胆固醇就像胶水一样，它对具 有较长饱和脂肪酸链的鞘磷脂亲和力很 高，而对不饱和脂肪酸链的亲和力低
第二节 小分子物质的跨膜运输
钙离子浓度： 膜外是膜内的 10000倍！
离子通道病
（二）主动运输
物质由低浓度向 高浓度运输 需要载体蛋白 需要能量： 1.ATP直接供能 2.ATP间接供能 （协同运输）
主动运输
H+
Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ H+ Na+
H+
H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+