细胞生物学第三章细胞膜与细胞表面
[细胞生物学]细胞膜与细胞表面
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(2) 内在膜蛋白：单次或多次穿过脂双分子层，与膜结合紧密。
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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。
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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
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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。
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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
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(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
细胞生物学名词解释
单位膜：生物膜的结构单位。
电镜下观察生物膜，可见为“两暗一明”的三层结构通常将这三层结构型式作为一个单位，称为单位膜。
生物膜：细胞中所有的膜结构统称生物膜。
生物膜=细胞膜+胞内膜细胞表面（cell surface）：由细胞膜、细胞被、胞质溶胶，各种细胞连结结构和细胞膜的特化结构组成的复合的结构和功能体系称为细胞表面。
细胞被：细胞膜表面存在的一层绒毛状多糖物质，厚约200nm，由细胞膜表面的糖蛋白，糖脂、蛋白聚糖的糖链向外伸展交织而成。
胞质溶胶层：细胞膜下0.1--0.2 nm的溶胶层，含高浓度的蛋白质、微管、微丝，无核糖体、线粒体，这层物质称胞质溶胶层。
细胞粘附：细胞间相互接触和结合的现象。
细胞粘附由粘附分子介导。
粘附分子：由细胞产生、存在于细胞表面或胞外基质中、介导细胞与细胞或细胞与基质相互接触和结合的一类分子。
粘附分子多数为糖蛋白，少数为糖脂。
组织中相邻细胞膜接触区域特化形成一定的连接结构，称为细胞连接（cell junction ）核纤层:内层核膜靠核质的一侧有一层蛋白(V型中间丝蛋白)组成的纤维网络结构，向外与内膜上的镶嵌蛋白相连;向内与染色质上的特异部位相结合。
结构性异染色质:位于着丝粒和端粒处,终生为异染色质.染色单体在着丝粒处相连,互称为姐妹染色单体。
着丝粒和动粒着丝粒位于两条染色单体连接处,将染色体分为两个臂。
动粒（着丝点）是着丝粒周围有蛋白质性质的盘状结构，可直接连接纺缍丝，是纺缍丝的附着区域。
主缢痕和次缢痕染色体臂长臂（q) 短臂（p）。
随体在有些染色体的短臂近末端，有一棒状或球状的结构，称随体。
端粒是染色体末端的特化部位。
核仁组织区(NOR):是存在于细胞内特定染色体次缢痕处，含有主要rRNA（18S和28S rRNA ）基因的一个染色体区段。
细胞增殖(cell proliferation)是细胞通过生长和分裂使细胞数目增加的过程。
细胞增殖周期：指连续分裂的细胞从亲代细胞分裂结束开始到子代细胞分裂结束为止所经历的全过程，简称细胞周期(cell cycle)。
新乡医学院最新医学细胞生物学简答题
最新精品供基础医学院临床17、20班参考使用医学细胞生物学简答题集锦第一章绪论1.简述细胞生物学形成与发展经历的阶段（1）细胞的发现与细胞学说的建立：R.Hook最早发现细胞并命名为cell，施莱登和施旺建立细胞学说。
(2)细胞学的经典时期：细胞学说的建立掀起了对多种细胞广泛的观察和描述的热潮，主要的细胞器和细胞分裂活动相继被发现。
(3)实验细胞学时期：人们广泛的应用实验的手段研究细胞的特性、形态结构和功能。
(4)分子生物学的兴起和细胞生物学的诞生：各个学科相互渗透，人们对细胞结构与功能的研究达到了新的高度。
第二章细胞的统一性与多样性1.比较原核细胞和真核细胞的差别第三章细胞膜与细胞表面1.细胞膜的流动性有什么特点，膜脂有哪些运动方式，影响膜脂流动性的因素有哪些？（1）膜脂既具有分子排列的有序性，又有液体的流动性；温度对膜的流动性有明显的影响，温度过低，膜脂转变为晶态，膜脂分子运动受到影响，温度升高，膜恢复到液晶态，此过程称为相变。
（2）膜脂的运动方式有：侧向扩散、旋转运动、摆动运动、翻转运动，其中翻转运动很少发生，侧向扩散是主要运动方式。
（3）影响流动性的因素：脂肪酸链的长短和饱和程度，胆固醇的双重调节作用，卵磷脂/鞘磷脂比值越大膜脂流动性越大，膜蛋白与周围脂质分子作用也会降低膜流动性。
此为环境因素（如温度）也会影响膜的流动性，温度在一定范围内升高，流动性增强。
2.简述膜蛋白的种类及其各自特点，并叙述膜的不对称性有哪些体现(1)膜蛋白分为膜外在蛋白、膜内在蛋白、脂锚定蛋白。
膜外在蛋白属于水溶性蛋白，分布在膜的两侧，与膜的结合松散，一般占20%-30%；膜内在蛋白属于双亲性分子，嵌入、穿膜，是膜功能的主要承担者，与膜结合紧密，占70%-80%。
脂锚定蛋白通过共价键与脂分子结合，分布在膜两侧，含量较低。
(2)膜的内外两侧结构和功能有很大差异，称为膜的不对称性，这种不对称决定了膜功能的方向性。
膜脂：磷脂和胆固醇数目分布不均匀，糖脂仅分布于脂双层的非胞质面。
细胞生物学课件第三章 细胞质膜与细胞表面
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。
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。
《细胞生物学》学习指南
第一章细胞概述细胞生物学的发展经历了从细胞的发现、细胞学说的建立,以及对细胞分裂和细胞器做基本描述的经典时期；直到1953年DNA双螺旋分子结构的确立，伴随着研究手段的进展,细胞生物学才得以确立并得到突飞猛进的发展.近代分子生物学的迅速发展极大地促进了细胞生物学的进步，而分子生物学的研究离不开细胞这个平台。
在这两门生命科学前沿学科的相互促进协调发展中逐渐实现了细胞科学从细胞生物学到细胞分子生物学的转变。
无论是根据细胞的进化,细胞的功能和形态，都可以将细胞人为的分成三大系统:细胞的膜系统，细胞的核系统和细胞的骨架系统。
第二章细胞生物学技术细胞生物学是研究细胞结构与功能的学科，细胞生物学研究方法的建立与完善，促进了细胞生物学的发展.本章重点介绍了细胞生物学领域中最常用的技术方法与基本原理，并简要介绍了该技术的基本延伸。
细胞形态结构的观察依赖于显微镜技术。
复式光学显微镜是光镜下观察细胞结构的基础,适用于观察活体或固定染色的样品.荧光显微镜技术与免疫学技术相结合,实现了生物大分子在细胞内的定位与分布的观察。
相差显微镜和微分干涉显微镜技术，适用于观察活体细胞的结构，结合荧光标记技术可以对细胞活体示踪与观察。
激光共聚焦显微镜利用共焦光路和激光扫描技术,可排除焦平面以外光的干扰，增强图像反差和提高分辨率.但光学显微镜具有局限性，它不能分辨﹤0。
2 μm的物体,而利用电子束对样品成像而制成的电子显微镜,已成为研究机体微细结构的重要手段.根据观察样品的需要，可对观察样品采用特殊的制样方法,如超薄切片技术适于观察细胞内部精细结构，而扫描电镜则用来观察细胞表面形貌特征。
细胞组分的分析可以采用细胞化学、免疫荧光、免疫电镜、原位杂交等方法。
超速离心技术与生化提纯可用于细胞组分的分离与纯化.同位素标记技术与放射自显影技术结合,可应用于研究生物大分子在细胞内的动态变化。
细胞培养技术是细胞工程的基础，细胞融合、杂交瘤制备及组织工程都建立在良好的细胞培养技术基础之上。
细胞生物学名词解释
细胞生物学名词解释第一章生物学与医学1.新陈代谢：是指生物与其周围环境不断地进行物质交换和相互作用的过程。
2.同化作用（合成代谢）：生物不断摄取外界物质，把它们改造成自身的成分3.异化作用（分解代谢）：生物自身的成分被不断转化、分解,从中获得能量,又把最终分解产物排放到环境中4.应激性:生物对刺激(外界环境变化)产生应答的特性5.遗传性:生物体产生的子代个体与亲代有相似的性状6.细胞学说:一切生物,从单细胞生物到高等动植物均由细胞组成,细胞是生物形态、结构和功能的基本单位第二章细胞结构与生物大分子1.质粒：细菌细胞质中有一些分散存在的小型环状DNA分子，赋予细菌各种抗性等遗传特性，称为质粒2.生物膜：细胞的外膜（细胞膜）和内膜的总称3．肽腱：一个氨基酸的氨基与相邻氨基酸的羧基失去一分子水所形成的化学键。
4.多肽：由许多氨基酸连接在一起形成的化合物。
5.两性化合物：氨基酸在水溶液中即可形成—COO⁻呈弱酸性，又可形成—NH₃⁺呈弱碱性。
6.膜相结构：指真核细胞中以生物膜为基础形成的所有结构，包括细胞膜和细胞内的所有膜性细胞器，如线粒体、高尔基体、内质网、溶酶体、核膜等7.单核苷酸:由一分子五碳糖、一分子磷酸和一分子含氮碱基间缩水成键而成。
8．3’，5’磷酸二酯键：核苷酸分子中戊糖环的5 位碳上以酯键结合的磷酸基，再以酯键与另一分子核苷酸中戊糖环的3位碳原子相连接。
9．碱基互补原则：DNA分子两条链间，A-T G-C(氢键连接)。
10．反密码子：tRNA分子反密码环上的三个碱基，和决定氨基酸的密码子对应，只能特异性地连接和转运一种氨基酸。
11．信使RNA：即mRNA，从细胞核内的DNA分子上转录遗传信息，带到细胞质中核糖体上，作为合成蛋白质的指令。
12．非膜相结构：指真核细胞中那些与生物膜无直接关系的所有结构，如细胞质中的核糖体、微管、微丝、中间丝、染色质、核仁等。
第三章细胞膜及其表面结构1．细胞表面：指由细胞的质膜、质膜外面的细胞外被和质膜内面的膜下溶胶层所构成的一个多功能复合体系。
细胞生物学 第三章
图3-6
膜各个断面的名称
第一节
细胞膜
（1）膜脂的不对称性 膜脂的不对称性是指同一种膜脂分子在膜的脂双层中 呈不均匀分布。组成膜两个单层的膜脂种类不同。糖脂的 分布表现出完全不对称性，其糖侧链部都在质膜的ES面上， 所以糖脂仅存在质膜的细胞外小页中，糖脂的不对称分布 是完成其生理功能的结构基础。膜脂的不对称性有重要的 生理意义，有一些疾病，如镰刀状贫血病、未分化肿瘤细 胞等疾病都是质膜脂双层的不对称性发生紊乱造成的。 （2）膜蛋白的不对称性 膜蛋白的不对称性是指每种膜蛋白分子在细胞膜上都 有明确的方向性和分布的区域性。各种生物膜的特征及功 能主要由膜蛋白决定的，膜蛋白的不对称性是生物膜完成 复杂有序的各种生理功能在时间上与空间上的保证。
第三节 细胞连接
2.胞间连丝 胞间连丝是植物细胞特有的通讯连接。是由穿过细胞壁的质膜围 成的细胞质通道，直径约20～40nm。因此植物体细胞可看作是一个巨 大的合胞体。通道中有一由膜围成的筒状结构，称为连丝小管。连丝 小管由光面内质网特化而成，管的两端与内质网相连。连丝小管与胞 间连丝的质膜内衬之间，填充有一圈细胞质溶质。一些小分子可通过 细胞质溶质环在相邻细胞间传递（图3-13）。
第三节 细胞连接
1.桥粒和半桥粒
在锚定连接中，如果细胞是通过中间纤维锚定到骨架上，这种连接方式 称为桥粒(desmosome)。通常在易受牵拉的组织结构中，桥粒最为丰富，如 皮肤、口腔、食管等处复层鳞状上皮细胞易受撕拉和摩擦，其细胞间桥粒最 丰富。
图3-10 桥粒结构模式图
第三节 细胞连接
2.粘着带和粘着斑
第三节 细胞连接
一、封闭连接
封闭连接（occluding junction）是指在相邻细胞的质膜之间，只 有2nm或更小，甚至没有间隔。
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①,② integral protein； ③,④ lipid-anchored protein ； ⑤,⑥ peripheral protein
第三章 细胞膜与细胞表面
第一节 细胞膜的化学组成和分子结构 第二节 细胞膜与细胞内外物质转运 第三节 膜抗原和膜受体
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细胞膜(cell membrane)/质膜(plasma membrane)：
是细胞的重要组分，是包围在细胞外周的一层界膜。 它是一层极薄的膜，将细胞与外界微环境分隔，从而 形成一道特殊屏障。
脂质双分子层 （lipid bilayer）
脂质体 （liposome）
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胆固醇散布在磷脂分子之间
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糖脂由脂类和寡 糖构成
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（二）膜蛋白（membrane protein）
➢定义：生物膜所含的蛋白质叫膜蛋白。
➢功能：是细胞膜功能的主要承担者，是细 胞膜最为重要的组分。
细胞膜的厚度约为7nm。
光镜下：观察到的所谓细胞膜，实际上是细胞与
周围介质的界面。
低倍率电镜下：膜呈一致密的细线条。
高倍率电镜下：显示出“两暗一明” 的三层结 构—
单位膜。教学ppt
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细胞表面(cell surface) : 以质膜为主体,包括质膜
和质膜外表面的细胞被或糖被以及质膜内侧的膜下胞质 溶胶，它们共同组成了一个多功能复合体系。对于维持 细胞内微环境的稳定和与细胞外环境不断进行物质交换、 能量转换、信息传递以及细胞间相互识别都起着重要的 作用，是细胞进行生命活动的重要结构基础。
2、膜蛋白分布的不对称性
膜蛋白的不对称性是绝对的。
①内、外两层蛋白的数量不同 ②内、外两层蛋白的种类不同 ③跨膜蛋白突出在膜内外表面的亲水端的长度 和氨基酸的种类与顺序差异悬殊。
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样品经冰冻断裂处理
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兔红细胞的冰冻断裂电镜照片
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（二） 细胞膜的流动性
➢ 定义：生物膜是一种动态的结构，具有膜脂 的 流 动 性 （ fluidity） 和 膜 蛋 白 的 运 动 性 （mobility）。膜的流动性是指膜内部的脂类 和蛋白质两类分子的运动性。
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膜外在蛋白
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2、内在膜蛋白（ internal membrane protein）/ 镶嵌蛋白（mosaic protein）
❖约占膜蛋白的70％~ 80％，它们以不同深度嵌入脂质双 分子层内部。 ❖有的贯穿全膜，两端暴露于膜的内外表面，称跨膜蛋白 （transmembrane protein）。
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（三）膜糖类
细胞膜中都含都有一定的糖类。它们大多是与蛋 白质或脂类分子以共价键相结合的低聚糖，以糖蛋白 或糖脂的形式存在于膜的外表面，在细胞表面形成细 胞外衣或称糖被 。
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Simplified diagram of the cell coat (glycocalyx)
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➢ 特点：在生理状态下，细胞膜是液晶态 （liquid-crystal），即介于晶态与液态之间的 过渡状态。
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1．膜脂分子的运动
在相变温度以上的条件下，膜脂分子运动 方式有：
（1）横向扩散运动 （2）旋转运动
（3）摆动运动
（4）伸缩振荡运动
（5）翻转运动
（6）旋转异构运动
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➢结构：膜脂均为水、脂兼性分子(amphipathic molecule)，即它们都是由一个亲水的极性头部 和一个疏水的非极性尾部组成。
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由于膜脂的这一结构特点，它们在水溶液中能自动 聚拢，使亲水的头部暴露在外边，与水接触，疏水的尾 部埋藏在里边，并可形成两种形式：
球状的胶态分子团 （lipid micell）
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二、细胞膜的特性
细胞膜具有两个明显的特性：膜的不对称 性和膜的流动性。
（一）细胞膜的不对称性
细胞膜内外两层的结构和功能有很大的差 异，我们称这种差异为细胞膜的不对称性 (asymmetry) 。
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1、膜脂分布的不对称性
膜脂的不对称性是相对的，表现在膜内外 两层分布的脂类分子的含量和比例不同。
➢类型：根据蛋白分离的难易及其在膜中的 位置，将其分为两类：外在膜蛋白和内在膜 蛋白。
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l、外在蛋白（external membrane protein）/ 外 周蛋白（peripheral protein）
❖ 约占膜蛋白的20％~30％，分布在膜的内外表面，主 要在内表面，为水溶性的。 ❖ 通过静电作用及氢键、离子键与膜脂的极性头部相结 合，或通过与内在蛋白的相互作用，间接与膜结合。 ❖ 外在蛋白的结合力较弱。一般用温和的方法，如改变 溶液的离子强度或浓度，即可将他们从膜上分离下来， 而不破坏膜的其它结构。教学ppt源自292、膜蛋白的运动性
（1）横向扩散 （侧向扩散）：指膜蛋白在膜平 面上做横向运动，膜蛋白横向扩散的速度比膜脂 慢得多。如小鼠细胞和人细胞的融合实验。
（2）旋转扩散：膜蛋白能围绕与膜平面相垂直 的轴进行旋转运动，但旋转运动速度比侧向扩散 更为缓慢。
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利用细胞融合技术观察蛋白质运动
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第一节 细胞膜的化学组成和分子结构
一、细胞膜的化学组成
脂类
主体
蛋白质
糖类：多以复合糖形式存在
水：结合态
无机盐
金属离子：与膜蛋白的功能
相关 Ca离子
膜糖脂 膜糖蛋白
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（一）膜脂（membrane lipid ）
➢定义：生物膜上的脂类称为膜脂。 ➢类型：
磷脂：最为丰富 胆固醇 糖脂
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✓生物膜结构不对称性的生物学意义：
生物膜结构上的不对称性，保证了膜功能的方 向性。如膜内、外两层的流动性不同，物质及离子 的传递有一定的方向，信号的接受与传递也具有方 向性，使膜两侧具不同功能。