《细胞生物学》第五章 细胞膜及其表面

细胞膜 细胞间隙 封闭链
2020/9/29
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封闭连接的功能： 封闭细胞间隙：防止可溶性 物质在上皮细胞上下两侧自由 穿行 隔离作用：使顶部与基底面 质膜上的膜蛋白行使各自不同 的膜功能 支持功能：将上皮细胞联合
★（二）锚定连接（anchoring junction）
是由一个细胞骨架系统成分与相邻细胞的骨架成分或细胞外基质相连接而成。 分布广泛，尤其在上皮，心肌和子宫颈等组织中含量丰富。
非胞质面 脂 双 分 子 层
胞质面
膜周边蛋白都是水溶性蛋白质，多分布在膜的胞质面，靠静电作用、离 子键等较弱的键与膜内在蛋白质的亲水部分结合，因此只要改变溶液的 离子强度甚至提高温度就可以将其从膜上分离下来。
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3、脂锚定蛋白 (lipid-anchored protein) • 又称脂连接蛋白，这类膜蛋白定位于膜的两侧，类似于
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一、穿膜运输
(一)小分子和离子的穿膜机制
1、膜对物质分子的通透性 ------取决于物质本身分子特性及膜的结构属性
1、分子量大小
人
物质本身 分子特性
2、脂溶性程度
工 脂 双
3、电荷极性强弱
层 膜
对
不
同
分
1、脂质双层
子
膜结构属性
的 相
2、膜蛋白特性
对
透
性
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2、膜物质转运工具 ----膜转运蛋白：转运特定类型物质的膜蛋白
成一层外被，称细胞外被或糖萼，具有重要生理作用，几乎涉及所有
细胞与环境相互作用的生物学现象。
细 胞 外 被
脂 双 层
膜蛋白膜蛋白
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细胞内
请思考
• 细胞膜中的蛋白质和脂质分子是如何排列和 组建起来的？
• 它们之间的相互作用又是怎样的？
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二、膜的分子结构
生物膜结构描述的历史回顾:
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半桥粒
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桥粒
（三）通讯连接 包括间隙连接、化学突触及胞间连丝
★ 间隙连接（gap junction）—— 通讯连接的主要形式
组织分布：普遍存在各种组织细胞中(成熟骨骼肌细胞和循环系统 中的血细胞除外)。 结构特点：连接子（connexon）是间隙连接的结构单位。每个连接 子由6个穿膜蛋白质分子围成，中央有直径2nm的通道，相邻细胞膜 的连接子一一对接，孔道相通，允许一定分子量的物质通过。
概念 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 外被或糖萼。
作用 保护，细胞物质运输、识别、分化，并与 细胞表面的抗原性有关。
（二）胞质溶胶(cytosol)
概念 作用
位于质膜下的一层厚约0.1-0.2µm的黏滞无结构的液体物质， 主要含有蛋白质、微丝和微管。
抗力，维持细胞形态，调节膜蛋白分布与运动。
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★★（三）液态镶嵌模型（fluid mosaic model）
1972年，Singer 和 Nicolson 总结提出，主要论点： 1.流动的脂双分子层构成生物膜的连续主体。 2.球形的膜蛋白以各种形式镶嵌在脂双分子层中或附着在膜表面。 3.强调了膜的流动性和不对称性。
评价： 液态镶嵌模型可以解释
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黏合带 位于上皮细胞封闭连接下方。在细胞周围呈连续的 腰带状，间隙约15～20nm,又称中间连接。
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★桥粒
位于上皮细胞中的黏合带下方，是细胞内中间纤维（中间丝）的锚定位点, 在细胞间形成纽扣式结构，将相邻细胞铆定在一起，间隙约30nm。
桥粒
半桥粒
半桥粒
位于上皮细胞基面与基膜之间。形状、结构与点状桥粒相似，只是相当于桥 粒的一半。
功能的主要体现者。
根据膜蛋白与膜脂的结合方式以及在膜中的位置的不同，分为：
跨膜蛋白 膜周边蛋白质 脂锚定蛋白
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1、跨膜蛋白 (transmembrane protein)
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接 触，而疏水区域嵌入膜内，与脂类分子疏水尾部通过疏水键结合。
•1925年,Gorter 和Grendell 用丙酮抽提红细胞膜 中的脂类并在水和空气界面上铺展成单分子层,测量 其所占面积相当于所用红细胞膜总面积的两倍,因而 首次提出细胞膜是由连续的脂双分子层组成的。 迄今为止，关于膜的几十种结构模型都是建立在 “脂双分子层”这一基础之上的。
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1、磷脂
磷脂酸（前体）
磷酸甘油酯 磷脂酰胆碱（卵磷脂）
磷脂酰乙醇胺（脑磷脂）
类
型
磷脂酰丝氨酸
鞘磷脂
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几种磷酸甘油酯和鞘磷脂的结构
亲 水 性 头 部
鞘 胺 醇 疏 水 性 尾 部
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2、胆固醇
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极 性 头 部固
醇
环
结
构
非
极
性
尾
部
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二、细胞表面的特殊结构（自习）
定义
是为适应某种环境而形成的特殊表面结构，如：微绒 毛、褶皱、圆泡、细胞内褶、纤毛和鞭毛等，分别与 细胞的吸收、吞饮、物质运输、运动等功能有关。
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三、细胞间的连接
定义： 是细胞间或细胞与细胞外基质间的连接结构，其
作用在于加强细胞间的机械联系，对于维持组织 结构的完整性，协调细胞功能有重要意义。
链长，流动性小；链短，流动性大 饱和程度高，流动性小；反之，流动性大
2）胆固醇与磷脂的比值 此比值大，流动性小；反之，流动性大
3）卵磷脂/鞘磷脂的比例 此比例小，流动性小；反之，流动性大
4）膜蛋白含量 5）其他影响因素
含量高，流动性小；反之，流动性大 如温度高，流动性大；反之，流动性小
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膜周边蛋白，但与其不同的是以共价键与脂双层分子结 合，因此，分离锚定蛋白须用去垢剂或有机溶剂处理。
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(三) 膜糖
共价键
单糖或多聚糖 + 膜 脂
共价键
单糖或多聚糖 + 膜蛋白
糖 脂 (glycolipid) 糖蛋白 (glycoprotein)
功能：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
第五章 细胞膜及其表面
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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
①使细胞具有相对独立和稳定的内环境 ②是细胞内外物质、信息、能量交换的“门户”
生物膜 biological membrane
在细胞中,除了质膜外, 细胞内还有丰富的膜性结构。由于 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。
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
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鞘 胺 醇
糖脂分子
膜脂分子的共同特点：
★都是一头亲水一头疏水，称兼性分子或双亲媒性分子(amphipathic molecule) 双亲性分子在水溶液中可形成两种排列方式:
脂分子团
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脂双分子层
特殊功能：除使细胞牢固连接外，主要介导细胞间通讯。
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跨膜蛋白分子 孔 道φ2.0nm
细胞膜
连接小体
的 通 道 相 对 接
两 个
（间隙连接的基本单位）
连
接
小
体 间
细胞间隙
2-4nm
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小肠上皮细胞中各种细胞连接模式图
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第四节 细胞外基质（自学）
• 机体的组织除细胞成分外，在细胞之间还有非细胞性 的细胞间物质，它们是由一些蛋白质和多糖大分子构 成的精密有序的结构网络。
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第一节 细胞膜的分子结构和特性
一、膜的化学组成
生 脂类、蛋白质
——主要成分
物
膜 糖类、水、无机盐、金属离子 ——少量成分
蛋白质/脂类 : 在不同种类生物膜中有所不同，其范 围可从1：4～4：1。
一般地说： 功能多而复杂的膜，蛋白质/脂类 大； 功能少而简单的膜，蛋白质/脂类 小。
类型： 按 功 能 分 类
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封闭连接（occluding junction） 锚定连接(anchoring junction) 通讯连接(communicating junction)
★（一）封闭连接（occluding junction）
存在部位：存在于脊椎动物的上皮、表皮细胞间，又称紧密连接 或封闭小带 结构特点：相邻细胞膜点状融合形成封闭链结构，封闭链交织成网 状，将相邻细胞紧密连接在一起
——不对称性和流动性
（一）膜的不对称性 1、膜蛋白分布的不对称性
1) 膜蛋白在脂双分子层中内外两层的分布位置是不对称的 2) 膜蛋白颗粒在膜内外层中的分布数量是不对称的（内层多于外层）
2、膜脂的不对称性
1) 磷脂：磷脂酰胆碱和鞘磷脂多分布在膜外层 磷脂酰乙醇胺和磷脂酰丝氨酸多分布在膜内层
2) 胆固醇：主要分布在膜外层 3) 糖脂：全部分布在膜外层
第二节 细胞表面及其特化结构
细胞表面 包围在细胞质外层的一个复合结构体系和多功能 体系，是细胞与外环境物质相互作用并产生各种 复杂功能的部位。其结构以质膜为主体，包括质 膜外的细胞外被、质膜内侧的胞质溶胶以及细胞 连接和其它一些特化结构。
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一、细胞外被和胞质溶胶