基底膜的分子组成与功能共40页
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细胞外基质及其与细胞的相互作用
（2）肽链由两种类型短肽（各由一外显子编码） 交替排列构成：
疏水性短肽：赋予分子以弹性。
-螺旋短肽：富含丙氨酸和赖氨酸，负责分子 间交联。
20008-08
细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制
25
（3）肽链呈不规则螺旋、网络和卷曲结构，具 有高度弹性回缩能力；
20008-08
细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制
组织分布
结缔组织、皮肤、软 骨、滑液、玻璃体 软骨、角膜、骨、皮 肤、动脉 皮肤、血管、心、心 瓣膜
肺，动脉，细胞表面
肺、肝、皮肤，肥大 细胞
软骨、角膜、椎间盘
注：*L-艾杜糖醛酸是由差向异构酶催化糖链中的D-葡萄糖醛酸进行差向异构
化而生成的。
20008-08
细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制
8
（二）蛋白聚糖（proteoglycan, PG）
细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制
21
附：IV型胶原的结构特点
1.链中不含规则的Gly-X-Y 三肽重复顺序，不形成规 则的螺旋结构；
2.分泌到细胞外基质中的胶 原分子仍保留球形前肽， 不形成胶原纤维。
20008-08
细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制
22
主要临床症状
20
4.胶原的主要功能
（1）抗牵拉损伤作用：皮肤、肌腱中的胶原；
（2）抗骨折作用：骨骼中的胶原；
（3）保护细胞：腺泡、肌肉细胞周围的胶原；
（4）维持组织、器官完整性：组织、器官表面 和内部的胶原
总体上，胶原与细胞表面整联蛋白结合将细胞 与细胞外基质连在一起，在组织构建中起重要 作用。
20008-08
重复二糖单位
葡萄糖醛酸-N乙酰氨基葡萄 糖 葡萄糖醛酸-N乙酰氨基半乳 糖 葡萄糖醛酸或艾杜糖醛酸*-N 乙酰氨基半乳糖 葡萄糖醛酸或艾杜糖醛酸*-N 乙酰氨基葡萄糖 葡萄糖醛酸或艾杜糖醛酸*-N 乙酰氨基葡萄糖
疏水性短肽：赋予分子以弹性。
-螺旋短肽：富含丙氨酸和赖氨酸，负责分子 间交联。
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25
（3）肽链呈不规则螺旋、网络和卷曲结构，具 有高度弹性回缩能力；
20008-08
细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制
组织分布
结缔组织、皮肤、软 骨、滑液、玻璃体 软骨、角膜、骨、皮 肤、动脉 皮肤、血管、心、心 瓣膜
肺，动脉，细胞表面
肺、肝、皮肤，肥大 细胞
软骨、角膜、椎间盘
注：*L-艾杜糖醛酸是由差向异构酶催化糖链中的D-葡萄糖醛酸进行差向异构
化而生成的。
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细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制
8
（二）蛋白聚糖（proteoglycan, PG）
细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制
21
附：IV型胶原的结构特点
1.链中不含规则的Gly-X-Y 三肽重复顺序，不形成规 则的螺旋结构；
2.分泌到细胞外基质中的胶 原分子仍保留球形前肽， 不形成胶原纤维。
20008-08
细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制
22
主要临床症状
20
4.胶原的主要功能
（1）抗牵拉损伤作用：皮肤、肌腱中的胶原；
（2）抗骨折作用：骨骼中的胶原；
（3）保护细胞：腺泡、肌肉细胞周围的胶原；
（4）维持组织、器官完整性：组织、器官表面 和内部的胶原
总体上，胶原与细胞表面整联蛋白结合将细胞 与细胞外基质连在一起，在组织构建中起重要 作用。
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重复二糖单位
葡萄糖醛酸-N乙酰氨基葡萄 糖 葡萄糖醛酸-N乙酰氨基半乳 糖 葡萄糖醛酸或艾杜糖醛酸*-N 乙酰氨基半乳糖 葡萄糖醛酸或艾杜糖醛酸*-N 乙酰氨基葡萄糖 葡萄糖醛酸或艾杜糖醛酸*-N 乙酰氨基葡萄糖
细胞膜的结构和功能幻灯片PPT
三、细胞膜的功能特 点：
细胞膜是一种选择透过性膜
细胞膜两种运输方式的比较表
自由扩散
主动运输
运输方向 高浓度→低浓度 低浓度 → 高浓度
是否需要载 体蛋白质
不需要
需要
是否消耗细 胞内能量
不耗能量
需要 消耗能量
相同点
运输的是小分子物质或者离子
大分子和颗粒物质进出细胞方式 1、 吞噬作用
2、 外排作用
方法: 用红色荧光染料标记人细胞膜上的蛋白质; 用绿色荧光染料标记 鼠细胞膜上的蛋白质; 把人和鼠的细胞融合为一, 此细胞一半发红色荧 光,另一半发绿色荧光; 然后把此细胞在37度下培养40分钟, 再检查, 两 种颜色的荧光均匀分布在整个细胞表面.
一、细胞膜的结构：
1、组成成分： 蛋白质分子
磷脂分子 少量的糖分子 2、构成 方式： 磷脂双分子层构成细胞膜的基本骨架； 蛋白质镶、嵌插、贯穿在整个磷脂双分 子层中； 少量的糖蛋白分布在细胞膜表面（即： 糖被）。
细胞膜的结构和功能幻灯片PPT
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动物细胞亚显微结构图
细胞膜的结构和功能
一、细胞膜的结构：
细胞亚显微模式图
细胞亚显微模式图
细胞膜结构示意图
一、细胞膜的结构：
1、组成成分： 蛋白质分子 磷脂分子 少量的糖分子
实践应用题：
肾脏衰竭病人因其血液内积累了大量 代谢废物无法排出，所以需要定期去医院 进行血液透析。病人血液通过人工透析机 后，代谢废物被拦住，血液得到净化。人 工透析机内就有模拟的膜结构。
试根据细胞膜的有关功能特点来解释 人工透析机能够净化血液的原理？
11细胞外基质
A Proteoglycan Complex
蛋白聚糖
蛋白聚糖多聚体
氨基聚糖
蛋白聚糖
软骨中蛋白聚糖电镜图片
2.蛋白聚糖在内质网中合成并装配 • 核心蛋白在内质网相连核糖体中合成 • 核心蛋白质的Ser残基在内质网中装配上 GAG链。 • 首先合成由四糖组成的连接桥（Xyl-GalGal-GlcUA）连接到Ser残基上，然后在糖 基转移酶的作用下延长糖链。 • 硫酸化、异构化修饰 • 除HA及肝素外，其他GAG均不游离存在。
• 交联：由侧向相邻的lys或hyl残基氧化后所 产生的两个醛基间进行缩合而成。交联后
后形成不溶性纤维，原胶原呈阶梯状排列，
电镜下可见间隔67nm的横纹。
– 新生儿的胶原交联程度低而易于抽提。 – 年龄增加，胶原交联程度高，皮肤血管组织僵 硬老化。
Structures of the collagen
Collagen fibrils around a fibroblast
1.胶原分子结构 胶原是三条α多肽链形成的 三股螺旋，长300nm,直径 1.5nm,富含Gly,Pro和Lys 胶原的每条链由重复的GlyX-Y序列构成。（X=pro， Y=hyp或hyl） Gly-X-Y序列使α链卷曲为 左手螺旋。三股链再绕成右 手超螺旋。
2．蛋白聚糖 (proteoglycan)
1.结构： 由氨基聚糖（除HA）与核心蛋白(core protein)的 丝氨酸残基共价连接形成的巨分子。 若干蛋白聚糖单体借连接蛋白以非共价键与透明质 酸结合形成多聚体巨分子。 显著特点是多态性：不同的核心蛋白, 不同的氨基 聚糖； 软骨中的蛋白聚糖是最大巨分子之一, 赋予软骨以 凝胶样特性和抗变形能力； 蛋白聚糖可视为细胞外的激素富集与储存库，可与 多种生长因子结合，完成信号的传导。
细胞膜的结构模型与细胞功能
02
在细胞膜上载体的帮助下，通过消耗ATP，将某种物质逆浓度梯度进行转运的过程。
03
逆浓度梯度转运；
04
耗能（ATP） 。
05
细胞生理
主动转运 （据提供能量方式）
01
02
03
04
原发性主动转运
继发性主动转运
直接利用ATP水解产生的能量进行离子的跨膜转运。如Na＋的转运
05
能量不是直接来自ATP的水解，来自膜外的高势能Na＋。
1、片层结构模型
细胞的表面张力显著低于油-水界面的表面张力，因此，细胞膜不可能是单纯由脂类构成的，可能还吸附有蛋白质。
1935年J. Danielli和H. Davson提出了第一个膜的分子结构模型——片层结构模型 。
2、单位膜模型
1959年，J.D.Robertson用电镜观察细胞膜，发现细胞膜呈三层式结构。内外两侧为电子密度高的暗线，中间为电子密度低的明线，即所谓“两暗一明”，进而提出单位膜模型。
20世纪初，Irving Langmuir 将红细胞的脂提取后铺展在Langmuir 水盘(Langmuir Trough)的水面上，研究了脂的展层行为，提出脂单层的设想。
1925 年，E. Gorter & F. Grendel 用有机溶剂提取了人类红细胞质膜的脂类成分，将其铺展在水面，测出膜脂展开的面积二倍于细胞表面积，因而推测细胞膜由双层脂分子组成。
（3）卵磷脂与鞘磷脂比值：
卵磷脂越高流动性越强。
（4）膜蛋白的影响：
卵磷脂
脂肪酸不饱和程度高，相变温度低。
鞘磷脂
脂肪酸饱和程度高，相变温度高。
（二）膜蛋白分子在质膜中的运动
利用细胞融合技术观察蛋白质运动
生物膜的组成和功能
生物膜的组成和功能是生物学领域中的一个研究热点。
生物膜是细胞表面的一层特殊结构，由脂质、蛋白质等分子组成，具有多种功能，如维持细胞结构、允许分子通过、参与信号传导和细胞间相互作用等。
本文将介绍。
一、生物膜的组成1、磷脂双层磷脂双层是生物膜最主要的组成成分之一，由两层磷脂分子排列而成。
每层磷脂分子由磷酸基团和两个亲水性（亲水的）的头部和两个疏水性（疏水的）的尾部组成。
在水中，磷脂分子的头部被水包围，而尾部则互相聚集在一起，形成一个双层结构。
磷脂双层可以形成一个隔绝内外环境的屏障，使细胞内的分子保持在一定的浓度和环境中。
2、膜蛋白膜蛋白是与磷脂分子在膜上相互作用的另一种分子组成成分。
膜蛋白可以穿过磷脂双层，有些称为跨膜蛋白，有些只与磷脂双层的表面结合。
膜蛋白包括许多种类，如通道蛋白、载体蛋白、酶等，负责让分子通过、传递信息和维持细胞生命活动等多种功能。
其中，跨膜离子通道蛋白可以调节细胞内外的离子平衡，是许多药物作用的目标蛋白。
3、糖脂质糖脂质是指糖基和脂质基结合而成的分子，广泛存在于生物膜上。
糖脂质的存在可使细胞识别相邻细胞和对细胞进行信号传递。
此外，某些糖脂质还可以通过调节膜物理性质和参与细胞黏附、肿瘤转移等生理生化反应。
二、生物膜的功能1、物质传输生物膜作为细胞内外环境的隔离层，起到控制物质穿过膜的作用。
磷脂双层上的膜蛋白可以使分子穿过膜，如通道蛋白和运载体蛋白，或作为膜上酶参与物质的传输。
例如，葡萄糖运载体蛋白负责将葡萄糖转移入细胞，ATP酶则参与细胞内外ATP的转移。
2、信号转导生物膜上的膜蛋白可以用以传递信号。
当外界存在刺激时，如激素、荷尔蒙、神经递质等物质结合膜蛋白，改变了蛋白质的结构，引起细胞内相关信号通路的激活。
这一过程促进细胞内或细胞间的信息交流，协同调节不同细胞的功能。
3、细胞黏附和移动生物膜上的糖脂质和膜蛋白可以调节细胞间的相互作用和细胞与外界物质的接触，使细胞间形成黏着物质如基底膜和间质。
生物膜的结构和功能(共34张PPT)
第八章 生物膜的结构与功能
目的与要求：通过本章学习，要求掌握生物膜 的结构特点和功能。生物膜在生命活动中的功能 是多方面的，其主要功能是：物质运输功能，能 量转换功能和信号转导功能。
细菌
蓝藻
原核细胞模式图
2
动物
植物
真核细胞模式图
3
4
第一节 生物膜的组成和性质
一、膜脂
种类：磷脂、胆固醇、糖脂
特点：多态性（polymorphism）
X= 双磷脂酰甘油(Diphosphatidylglycerol ) X= K+ - ATPase的结构和作用的机理
三鞘、氨糖 醇类(磷Sp—h脂in细g酰o胞si表甘ne面)油天线(Phosphatidylglycerol )
磷脂酰肌醇(Phosphatidylinositol ) 主动运送（Actic transport）
翻转运动
摆动 、扭动
全反式、偏转构型 旋转异构化运动
第三节 生物膜的功能
一、生物膜与物质运送
1、被动运输与主动运输
被动运送（Passive transport）
物质从高浓度一侧通过膜运送到低浓度一侧，即顺浓度梯度的方
向跨膜运送的过程称被动运输(不耗能转运) 。在该过程中△G<0
。
主动运送（Actic transport）
29
细胞外 脂双层 细胞内
葡萄糖的协同运送系统
细胞外 细菌膜
细胞质
糖
磷酸转换酶系统
PEP 丙酮酸
糖磷酸
细菌中糖通过基团运送的主动运送
糖的基团转运机制
3、生物大分子的跨膜运送
（1）胞饮和胞吐作用
二、生物膜与能量转换 三、生物膜与信号转导 四、生物膜与免疫
目的与要求：通过本章学习，要求掌握生物膜 的结构特点和功能。生物膜在生命活动中的功能 是多方面的，其主要功能是：物质运输功能，能 量转换功能和信号转导功能。
细菌
蓝藻
原核细胞模式图
2
动物
植物
真核细胞模式图
3
4
第一节 生物膜的组成和性质
一、膜脂
种类：磷脂、胆固醇、糖脂
特点：多态性（polymorphism）
X= 双磷脂酰甘油(Diphosphatidylglycerol ) X= K+ - ATPase的结构和作用的机理
三鞘、氨糖 醇类(磷Sp—h脂in细g酰o胞si表甘ne面)油天线(Phosphatidylglycerol )
磷脂酰肌醇(Phosphatidylinositol ) 主动运送（Actic transport）
翻转运动
摆动 、扭动
全反式、偏转构型 旋转异构化运动
第三节 生物膜的功能
一、生物膜与物质运送
1、被动运输与主动运输
被动运送（Passive transport）
物质从高浓度一侧通过膜运送到低浓度一侧，即顺浓度梯度的方
向跨膜运送的过程称被动运输(不耗能转运) 。在该过程中△G<0
。
主动运送（Actic transport）
29
细胞外 脂双层 细胞内
葡萄糖的协同运送系统
细胞外 细菌膜
细胞质
糖
磷酸转换酶系统
PEP 丙酮酸
糖磷酸
细菌中糖通过基团运送的主动运送
糖的基团转运机制
3、生物大分子的跨膜运送
（1）胞饮和胞吐作用
二、生物膜与能量转换 三、生物膜与信号转导 四、生物膜与免疫
生物膜的结构与功能ppt课件
一、生物膜〔biological membrane〕
细胞的质膜和各种细胞器膜统称生物膜
任何细胞都以一层6-10nm的薄膜将其内 含物与环境分开,这层膜叫细胞膜(质膜 plasma membrane)。
第一节 生物膜的组成
二、化学组成 脂质、蛋白质和糖类 膜脂、膜蛋白
第一节 生物膜的组成
二、化学组成 〔一〕脂类〔25－50％〕-膜脂
2. 自动运输 Na+－K+反向协同自动运输
2. 自动运输 主要特点： 逆电化学梯度〔浓度梯度、膜电位〕； 需求专注性载体蛋白; 运输速度可以到达饱和形状； 有方向性; 需求能量〔ATP或 跨膜离子梯度〕.
Na+,K+-ATPase〔Na+,K+-pump〕
每水解一分子ATP，向膜外泵出3 个Na+，向膜内泵入2个K+。
协助分散 借助载体〔carrier 〕 缬氨霉素是钾离子载体。 借助通道蛋白〔channel protein〕
通道蛋白
载体
红细胞葡萄糖运输借助通道蛋白〔被动运输〕 葡萄糖浸透酶
被动运输主要特点: 顺浓度梯度；
运输速率既依赖于跨膜物质浓度差， 又与物质分子大小、电荷、脂溶性有 关；
为自发过程，不需求提供能量。
第二节 生物膜的构造
二、构造模型
〔四〕板块镶嵌模型〔fluid mosaic model〕 Jion and White〔1977〕
生物膜是句有不同流动性的板块相间隔的 动态构造
第三节 生物膜的功能
一、分室作用 二、信息传送 三、能量转换 四、细胞识别 五、物质运输
1.分室作用：使细胞与外界环境、细胞内不同 代谢途径分隔开；
大分子物质的运输：内吞作用〔吞噬、胞饮和 受体介导的胞吞〕和外排作用。
细胞的质膜和各种细胞器膜统称生物膜
任何细胞都以一层6-10nm的薄膜将其内 含物与环境分开,这层膜叫细胞膜(质膜 plasma membrane)。
第一节 生物膜的组成
二、化学组成 脂质、蛋白质和糖类 膜脂、膜蛋白
第一节 生物膜的组成
二、化学组成 〔一〕脂类〔25－50％〕-膜脂
2. 自动运输 Na+－K+反向协同自动运输
2. 自动运输 主要特点： 逆电化学梯度〔浓度梯度、膜电位〕； 需求专注性载体蛋白; 运输速度可以到达饱和形状； 有方向性; 需求能量〔ATP或 跨膜离子梯度〕.
Na+,K+-ATPase〔Na+,K+-pump〕
每水解一分子ATP，向膜外泵出3 个Na+，向膜内泵入2个K+。
协助分散 借助载体〔carrier 〕 缬氨霉素是钾离子载体。 借助通道蛋白〔channel protein〕
通道蛋白
载体
红细胞葡萄糖运输借助通道蛋白〔被动运输〕 葡萄糖浸透酶
被动运输主要特点: 顺浓度梯度；
运输速率既依赖于跨膜物质浓度差， 又与物质分子大小、电荷、脂溶性有 关；
为自发过程，不需求提供能量。
第二节 生物膜的构造
二、构造模型
〔四〕板块镶嵌模型〔fluid mosaic model〕 Jion and White〔1977〕
生物膜是句有不同流动性的板块相间隔的 动态构造
第三节 生物膜的功能
一、分室作用 二、信息传送 三、能量转换 四、细胞识别 五、物质运输
1.分室作用：使细胞与外界环境、细胞内不同 代谢途径分隔开；
大分子物质的运输：内吞作用〔吞噬、胞饮和 受体介导的胞吞〕和外排作用。