细胞膜与表面

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1、第四章第四章 细胞膜与细胞表面细胞膜与细胞表面（cell membrane and surface)质膜质膜（plasma membrane）单位膜单位膜（unit membrane）细胞内膜细胞内膜 （internal membrane）生物膜（生物膜（biological membrane） 转折点转折点 屏障屏障 参与生命活动参与生命活动 具有高度选择性具有高度选择性 外信号感受器外信号感受器出入门户出入门户:n n物质流物质流n n信息流信息流n n能量流能量流第一节第一节 细胞膜的化学组成细胞膜的化学组成主要是脂类、蛋白质、糖类主要是脂类、蛋白质、糖类少量核酸、金属离子等少量核酸、金

2、属离子等一、膜脂（一、膜脂（membrane lipids） 基本骨架基本骨架 磷脂磷脂 胆固醇胆固醇 糖脂糖脂n n（一）磷脂（一）磷脂（phospholipids）甘油磷脂甘油磷脂(甘油衍生物甘油衍生物)n n 磷脂酰胆碱（磷脂酰胆碱（PC） (主要主要)n n 磷脂酰乙醇胺磷脂酰乙醇胺 （PE）(次之次之) n n 磷脂酰丝氨酸（磷脂酰丝氨酸（PS） n n 磷脂酰肌醇（磷脂酰肌醇（PI） 鞘磷脂鞘磷脂（鞘氨醇衍生物）（鞘氨醇衍生物）n n 神经鞘磷脂（神经鞘磷脂（SM）亲水的头部（碱基、磷酸、甘油）亲水的头部（碱基、磷酸、甘油）疏水的尾部（脂肪酸链）疏水的尾部（脂肪酸链）既亲水又疏水的

3、兼性分子既亲水又疏水的兼性分子（二）胆固醇（二）胆固醇极性羟基头部极性羟基头部非极性类固醇环非极性类固醇环非极性碳氢链非极性碳氢链n n（三）糖脂（三）糖脂n n 半乳糖脑苷脂半乳糖脑苷脂n n 鞘糖脂鞘糖脂n n 神经节苷脂神经节苷脂 以上均为双亲媒性分子（以上均为双亲媒性分子（amphipathic molecule）二、膜蛋白二、膜蛋白(membrane protein)细胞膜功能的承担者和执行者细胞膜功能的承担者和执行者（一）外在蛋白（一）外在蛋白（ extrinsic protein) 外周蛋白（外周蛋白（ peripheral protein) 边周蛋白边周蛋白 占占2030%n

4、n（二）镶嵌蛋白（二）镶嵌蛋白（mosaic protein）n n占占70%以上以上n n内在蛋白（内在蛋白（ intrinsic protein）n n 整合蛋白（整合蛋白（integral protein）n n跨膜蛋白（跨膜蛋白（transmembrane protein) 细胞膜功能的主要承担者和执行者细胞膜功能的主要承担者和执行者n n三、膜糖类三、膜糖类n n 占占210%n n 糖脂（糖脂（glycolipid）n n糖蛋白（糖蛋白（glycoprotein）第二节第二节 细胞膜的分子结构细胞膜的分子结构一、单位膜模型（一、单位膜模型（unit membrane model)

5、暗暗-明明-暗三层结构像暗三层结构像 总厚度总厚度7.5nm二、液态镶嵌模型（二、液态镶嵌模型（fluid mosaic model) n n该模型的主要论点是：该模型的主要论点是：该模型的主要论点是：该模型的主要论点是： 细细细细胞胞胞胞膜膜膜膜是是是是由由由由流流流流动动动动的的的的脂脂脂脂质质质质双双双双分分分分子子子子层层层层中中中中镶镶镶镶嵌嵌嵌嵌着着着着球球球球形形形形蛋蛋蛋蛋白白白白按按按按二二二二维维维维排排排排列列列列组组组组成成成成的的的的液液液液态态态态体体体体。流流流流动动动动的的的的脂脂脂脂质质质质双双双双分分分分子子子子层层层层构构构构成成成成了了了了膜膜膜膜的的的

6、的连连连连续续续续主主主主体体体体，蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质以不同方式和深度嵌入脂分子层中。以不同方式和深度嵌入脂分子层中。以不同方式和深度嵌入脂分子层中。以不同方式和深度嵌入脂分子层中。 脂脂脂脂质质质质分分分分子子子子和和和和蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质分分分分子子子子均均均均可可可可在在在在膜膜膜膜的的的的平平平平面面面面进进进进行行行行侧侧侧侧向向向向运运运运动动动动，大大大大部部部部分分分分膜膜膜膜是是是是不不不不对对对对称称称称的的的的，膜膜膜膜的的的的内内内内部及内外表面具有不同功能的蛋白质部及内外表面具有不同功能的蛋白质部及内外表面具有不同功能的蛋白质部及内外表面具有不同功能的蛋白

7、质 。 强调强调了膜的流动性，膜组分分布的不对了膜的流动性，膜组分分布的不对称性。称性。 忽视忽视了蛋白质分子对脂质分子流动性的了蛋白质分子对脂质分子流动性的限制作用；各部分流动性的不均匀性；如限制作用；各部分流动性的不均匀性；如何保持相对完整性和稳定性。何保持相对完整性和稳定性。第三节第三节 细胞膜的特性细胞膜的特性二、细胞膜的流动性（二、细胞膜的流动性（fluidity）液晶态液晶态相变温度（相变温度（phase transition)（一）膜脂的流动性（一）膜脂的流动性 1.侧向扩散侧向扩散(lateral diffusion) 2.旋转运动旋转运动(rotation) 3.左右摆动左右

8、摆动(flexion) 4.翻转运动翻转运动(flip-flop) 轴向扩散轴向扩散(tranosverse diffusion)(二二)膜蛋白分子的运动膜蛋白分子的运动 有限制性的运动有限制性的运动 1.侧向扩散侧向扩散 速度较慢速度较慢 以以人鼠细胞融合实验人鼠细胞融合实验证明膜蛋白在证明膜蛋白在膜内进行侧向移动膜内进行侧向移动 2.旋转扩散旋转扩散 自发的运动，不需要能量。自发的运动，不需要能量。（三）影响膜流动性的因素（三）影响膜流动性的因素 1.胆固醇的作用胆固醇的作用 2.脂肪酸链的饱和程度与链长度脂肪酸链的饱和程度与链长度 3.卵磷脂卵磷脂(PC)与鞘磷脂与鞘磷脂(SM)的比值的

9、比值 4.膜蛋白的影响膜蛋白的影响 5.其它（环境温度、酸碱度、离子强度等）其它（环境温度、酸碱度、离子强度等）二、细胞膜的不对称性（二、细胞膜的不对称性（asymmetry)（一）膜脂的不对称性一）膜脂的不对称性 以红细胞膜为例：以红细胞膜为例： （二）膜蛋白的不对称性二）膜蛋白的不对称性 1. N端和端和C端、两个亲水端的长度、氨基酸端、两个亲水端的长度、氨基酸的种类、氨基酸的顺序不同的种类、氨基酸的顺序不同 2.蛋白颗粒内层多于外层蛋白颗粒内层多于外层 3.酶种类分布不同酶种类分布不同（三）膜糖的不对称性三）膜糖的不对称性 糖脂（糖脂（glycolipid）糖蛋白（糖蛋白（glycopr

10、otein）糖类只分布于膜的非胞质侧糖类只分布于膜的非胞质侧第四节第四节 细胞表面与特化细胞表面与特化细胞表面（细胞表面（cell surface)细胞表面是一个复合结构体系细胞表面是一个复合结构体系细胞膜细胞膜是核心是核心 还有还有细胞外被细胞外被、胞质溶胶胞质溶胶、特化结构特化结构一一. 细胞外被（细胞外被（cell coat）糖萼（糖萼（glycocalyx)组成寡糖链的单糖主要有组成寡糖链的单糖主要有7种：种： 半乳糖、葡萄糖、岩藻糖、甘露糖、乙酰半乳糖、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。氨基半乳糖、乙酰氨基葡萄糖、唾液酸。 每个寡糖链不同每个寡糖链不同:

11、 1.单糖种类单糖种类 2.数量数量 3.排列顺序排列顺序 4.连接方式连接方式 5.有无分枝有无分枝细胞被的功能：细胞被的功能：1.保护和润滑作用保护和润滑作用2.通讯识别与黏着通讯识别与黏着3.构成细胞间连接装置构成细胞间连接装置 4.构成细胞膜抗原构成细胞膜抗原二二. 胞质溶胶（胞质溶胶（cytosol，cell sap） 细胞膜内表面细胞膜内表面0.10.2 m的溶胶层的溶胶层 有微管、微丝等成分有微管、微丝等成分 三三. 细胞表面的特化结构细胞表面的特化结构1.微绒毛微绒毛(小肠上皮细胞表面小肠上皮细胞表面)2.细胞膜内褶细胞膜内褶(肾小管上皮细胞基部肾小管上皮细胞基部)3.纤毛纤毛

12、(气管上皮细胞表面气管上皮细胞表面/输卵管上皮细胞输卵管上皮细胞)4.鞭毛鞭毛(精子的尾部精子的尾部)第五节第五节 细胞连接（细胞连接（cell junction) 相邻细胞膜接触区域特殊分化形相邻细胞膜接触区域特殊分化形成的连接装置，由成的连接装置，由细胞细胞质膜质膜、膜下、膜下的的细胞质细胞质和和细胞间隙细胞间隙组成组成。细胞连接的作用是：细胞连接的作用是：n n1.加强细胞间的相互联系加强细胞间的相互联系n n2.维持组织结构的完整性维持组织结构的完整性n n3.沟通细胞间物质交流与沟通细胞间物质交流与 信息传递信息传递n n4.协调细胞间功能活动协调细胞间功能活动 一一. 紧密连接（紧

13、密连接（tight junction ) 细胞膜外页跨膜蛋白颗粒相互连接黏着，细胞膜外页跨膜蛋白颗粒相互连接黏着，形成封闭线，数条交错成网的封闭线组形成封闭线，数条交错成网的封闭线组成紧密连接。成紧密连接。 存在于腔道和腺体上皮细胞靠近腔面存在于腔道和腺体上皮细胞靠近腔面（管腔端）的相邻细胞间。（管腔端）的相邻细胞间。1. 机械连接细胞；机械连接细胞；2. 封闭细胞间隙，防止物质任意穿行和封闭细胞间隙，防止物质任意穿行和双向渗漏；双向渗漏；3. 限制载体蛋白在脂质双层中流动、维限制载体蛋白在脂质双层中流动、维持细胞功能的极性与方向性。持细胞功能的极性与方向性。 以小肠上皮细胞吸收葡萄糖为例说以

14、小肠上皮细胞吸收葡萄糖为例说明明紧密连接紧密连接：二二. 锚定连接锚定连接(anchoring junction)细胞骨架纤维介导细胞骨架纤维介导（一）桥粒（一）桥粒（desmosome） 分布于消化道、皮肤表皮、口腔、心肌分布于消化道、皮肤表皮、口腔、心肌组织、子宫颈上皮细胞易摩擦之处。组织、子宫颈上皮细胞易摩擦之处。1. 点状桥粒（点状桥粒（spot desmosome） 相邻细胞间纽扣样的连接点相邻细胞间纽扣样的连接点 点状桥粒的结构：点状桥粒的结构：2030nm的细胞间隙的细胞间隙中央线（中央线（central stratum）胞质斑（胞质斑（cytoplasmic plaque）中间

15、纤维中间纤维(IF) 跨膜连接丝跨膜连接丝（transmembrane linker)半桥粒（半桥粒（hemidesmosome） 上皮细胞与基膜间的连接装置上皮细胞与基膜间的连接装置（二）黏着连接（二）黏着连接（desmosome）黏着带黏着带黏着斑黏着斑三三. 间隙连接（间隙连接（gap junction） 分布于各种细胞间，如神经细胞，腺分布于各种细胞间，如神经细胞，腺体细胞，上皮细胞，平滑肌细胞，心体细胞，上皮细胞，平滑肌细胞，心肌细胞等。肌细胞等。基本单位是基本单位是连接子连接子(connexon) 连接子连接子:6个亚基个亚基(镶嵌蛋白镶嵌蛋白)组成的筒状结构组成的筒状结构围绕亲水

16、小管围绕亲水小管(hydrophilic channel)排列成环形排列成环形相邻细胞膜上的连接子对接成为细胞间通道相邻细胞膜上的连接子对接成为细胞间通道 管径大小受细胞膜管径大小受细胞膜电位，胞内电位，胞内pH，钙离，钙离子浓度的调节。可变子浓度的调节。可变大，变小或关闭。大，变小或关闭。间隙连接作用：间隙连接作用：1.机械连接机械连接2.细胞间离子和分子的传递，进行代谢细胞间离子和分子的传递，进行代谢调节和细胞通讯。调节和细胞通讯。是细胞间通讯惟一的有形结构是细胞间通讯惟一的有形结构.第六节第六节 细胞外基质细胞外基质n n一、胶原（一、胶原（collagen)最丰富最丰富基本结构是三股螺

17、旋基本结构是三股螺旋富含甘氨酸、脯氨酸、赖氨酸富含甘氨酸、脯氨酸、赖氨酸n n二、弹性蛋白（二、弹性蛋白（elastin）非糖基化纤维状蛋白非糖基化纤维状蛋白高度韧性与回缩能力高度韧性与回缩能力 三、非胶原糖蛋白三、非胶原糖蛋白纤粘连蛋白（）字形纤粘连蛋白（）字形层粘连蛋白（）十字形层粘连蛋白（）十字形四、氨基聚糖与蛋白聚糖四、氨基聚糖与蛋白聚糖重复二糖单位组成氨基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氨基聚糖与核心蛋白组成蛋白聚糖蛋白聚糖 蛋蛋蛋蛋白白白白聚聚聚聚糖糖糖糖第第4章章: 1.细胞膜的化学组成和生物膜的特性细胞膜的化学组成和生物膜的特性 2.液态镶嵌模型液态镶嵌模型 3.细胞的连接装置细胞的连接装置 4.细胞膜的特化结构和功能细胞膜的特化结构和功能 5.细胞外基质的化学成分细胞外基质的化学成分