单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第五章 细胞膜及其表面,使细胞具有相对独立和稳定的,内环境,是细胞内外,物质、信息、能量,交换的“门户”,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：,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,一、膜的化学组成,生物膜,脂类、蛋白质、糖类,水、无机盐、金属离子,主要成分,少量成分,蛋白质/脂类,:,在不同种类生物膜中有所不同一般地说：,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 小第一节 细胞膜的分子结构和特性,第一节 细胞膜的分子结构和特性,一、膜的化学组成,(,一)膜脂,生物膜上的脂类统称膜脂,膜 脂,磷 脂(,phospholipid),糖 脂 (,glycolipid),胆固醇 (,cholesterol),一、膜的化学组成,(,一)膜脂,1、磷脂,鞘磷脂,磷脂酰胆碱（,卵磷脂,）,磷脂酰乙醇胺（,脑磷脂,）,磷脂酰丝氨酸,类型,磷酸甘油酯,磷脂酸（,前体,）,一、膜的化学组成,(,一)膜脂,1、磷脂,结 构,极性头部（亲水性）,非极性尾部（疏水性）,鞘胺醇,一、膜的化学组成,(,一)膜脂,2、胆固醇,极性头部,固 醇 环 结 构,非极性尾部,一、膜的化学组成,(,一)膜脂,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,半乳糖苷脂,糖脂分子,鞘胺醇,一、膜的化学组成,(,一)膜脂,膜脂分子的共同特点：,都有,亲水性,和,疏水性,两端，称,兼性分子,或,双亲性分子,(,amphipathic molecule,),脂分子团,脂双分子层,双亲性分子在水溶液中可形成两种排列方式:,水,水,脂质体,一、膜的化学组成,(,二)膜蛋白,是膜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：,膜内在蛋白,膜周边蛋白,一、膜的化学组成,(,二)膜蛋白,1、膜内在蛋白(,integral protein),贯穿脂双层，两端露出膜内外,跨膜蛋白,非胞质面,脂双分子层,胞质面,1,单次穿膜：,单条,a-,螺旋贯穿脂质双层,2,多次穿膜：,数条,a-,螺旋折返穿越脂质双层,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吸，它们的疏水区域嵌入膜内，与脂类分子疏水尾部通过,疏水键,结合，不易分离提纯附在膜的内外表面，非共价地结合在跨膜蛋白上2、膜周边蛋白 (,peripheral protein),一、膜的化学组成,(,二)膜蛋白,非胞质面,脂双分子层,胞质面,5,膜周边蛋白都是水溶性蛋白质，多分布在膜的内表面，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,极性头部,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。
一、膜的化学组成,(,三)膜糖,单糖或多聚糖+膜 脂,共价键,糖 脂 (,glycolipid),单糖或多聚糖+膜蛋白,糖蛋白(,glycoprotein),共价键,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,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内,脂双层,膜蛋白,细胞外被,膜蛋白,二、膜的分子结构,生物膜结构描述的历史回顾:,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,”这一基础之上的二、膜的分子结构,（一）片层结构模型（,lamella structure model）,1935年,Danielli,和,Davson,提出,蛋白质,脂双分子层,“蛋白质-磷脂-蛋白质”三夹板结构,（二）单位膜模型（,unit membrane model）,1959年,Robertson,提出,评价：,提出膜形态共性，解释了某些属性,不足之处：,无法解释膜的动态结构变化，显示不出各种膜之间的结构功能差异,二、膜的分子结构,（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,脂双分子层,极性头部,疏水尾部,内在膜蛋白,外在膜蛋白,评价：,液态镶嵌模型可以解释膜中发生的很多现象，为人们普遍接受不足之处,：,忽视了膜各部分流动性的不均匀性，忽视了蛋白质分子对脂分子流动性的控制作用晶格镶嵌模型,板块镶嵌模型,补充完善液态镶嵌模型,二、膜的分子结构,目前对膜的分子结构较为一致的看法：,三、膜的理化特性,镶嵌性、流动性和不对称性,（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、膜内外的位置分布是不对称的,2)膜蛋白在膜内的排布方向是不对称的,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,膜脂和膜蛋白分布的不对称性决定了膜内外表面功能的不对称性三、膜的理化特性,（二）膜的流动性,1、膜脂的流动性,膜脂的特性液晶态,晶态,液晶态,液态,相变,相变温度,膜脂分子的运动方式,（1）烃链的旋转异构运动,（2）脂肪酸链的伸缩和振荡运动,（3）膜脂分子的旋转运动,（4）侧向扩散运动,（5）翻转运动,（1）,（2）,（3）,（4）,（5）,2、膜蛋白的运动性,三、膜的理化特性,（二）膜的流动性,运动方式：,侧向扩散,、,旋转扩散,细胞融合实验,“成帽反应”,3、影响膜脂流动性的因素,1）脂肪酸链的长度及不饱和程度,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,调节膜质流动性，与温度有关,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,如温度低，流动性小；,反之,，流动性大,5）其他影响因素,含量高，流动性小；,反之,，流动性大,膜的流动性具有十分重要的功能意义。
第二节 细胞表面及其特化结构,细胞表面的概念,包围在细胞质外层的一个,复合结构体系,和,多功能体系,，是细胞与外界相互作用并产生,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,和一些,特化结构,一、细胞外被和胞质溶胶,（一）细胞外被（糖萼）（,glycocalyx）,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，称细胞外被或糖萼保护，细胞物质运输、识别、分化，并与细胞表面的抗原性有关概念：,作用：,（二）胞质溶胶,概念：,位于质膜下的一层厚约0.1-0.2,m,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作用：,二、细胞表面的特殊结构,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,、,鞭毛,和,纤毛,等，分别与细胞的,吸收,、,吞饮,、,物质运输,、,运动,等功能有关定义：,三、细胞间的连接,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定义,：,类型：,按功能分类,封闭连接（,occluding junction）,锚定连接(,anchoring junction),通讯连接(,communicating,junction),三、细胞间的连接,（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。
细胞膜,细胞间隙,封闭链,紧密连接的功能:,封闭细胞间隙,防止溶液中的分子沿细胞间隙渗入体内，,构成血脑屏障和睾血屏障等隔离作用,使游离端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,三、细胞间的连接,（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,等组织中含量丰富构成蛋白：,细胞内附着蛋白,跨膜连接糖蛋白,与肌动蛋白相连的：,黏合带（,adhesion belt）,黏合斑（,adhesion plaque）,隔状连接（,septata junction）,与中间纤维相连的：,桥粒（,desmosome）,半桥粒（,hemidesmosome）,类型,三、细胞间的连接,（二）锚定连接（,anchoring junction）,黏合带,位于上皮细胞紧密连接下方在细胞周围呈连续的腰带状，间隙约1520,nm,又称中间连接三、细胞间的连接,（二）锚定连接（,anchoring junction）,桥粒,位于上皮细胞中的黏合带下方，,是细胞内中间纤维的锚定位点,在细胞间形成纽扣式结构,将相邻细胞铆定在一起，间隙约30,nm。
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桥 粒,半桥粒,三、细胞间的连接,（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）,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：,“连接小体,”，,是缝隙连接的结构单位每个连接小体由6个穿膜蛋白质分子围成，中央有直径2,nm,的通道，相邻细胞膜的连接小体一一对接，孔道相通，允许一定分子量的物质通过特殊功能：,除使细胞牢固连接外，主要介导细胞间通讯小肠上皮细胞中各种细胞连接模式图,。