上页 下页 返回 结束第四章 细胞膜及其表面结构第一节 细胞膜第二节 细胞表面第三节 细胞表面的特化结构第四节 细胞连接思考题上页 结束返回下页细胞膜,围在细胞质表面的一层薄膜，又称质膜或原生质膜。
图示 光学显微镜下人肝细胞模式图返回上页 结束返回下页细胞膜出现的意义及作用：
原始生命进化的关键,细胞形成的前提；
限定细胞范围,保持细胞内外的区别；
物质运输 （ 进行细胞内外物质的运输 ） ；
可识别,接受外界信号,进行信息传递 。
即：保持细胞有相对独立和稳定的内环境,
它是细胞膜内外物质流,信息流,能量流的出入门户 。
返回上页 结束返回下页关于“膜”的几个概念：
生物膜：细胞中所有的膜结构统称生物膜。
生物膜 =细胞膜 +胞内膜胞内膜：细胞内所有的膜结构。
膜相结构：具有膜的一切细胞结构。
内膜系统：在结构、功能及发生上为连续统一体的细胞内膜相结构。
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。
返回上页 结束返回下页图示 示单位膜暗明暗
“两暗一明”
返回上页 结束返回下页内膜系统包括,膜相结构包括,胞内膜包括：
内质网 内质网 内质网高尔基复合体 高尔基复合体 高尔基复合体溶酶体 溶酶体 溶酶体过氧化酶体 过氧化酶体 过氧化酶体核膜 核膜 核膜小泡、液泡等 小泡、液泡等 小泡、液泡等线粒体 线粒体细胞膜返回上页 结束返回下页细胞膜
细胞膜的化学组成
细胞膜的分子结构模型
细胞膜的特性
细胞膜的性质动画返回上页 结束返回下页细胞膜的化学组成
膜脂 50%
膜蛋白 40%
膜糖类 10%左右上页 结束返回下页膜 蛋白质 （ ％ ） 脂类 （ ％ ） 糖类 （ ％ ） 蛋白质／脂类髓鞘 18 79 3 0.23
质膜血小板 33-42 50-51 7.5
人红细胞 49 43 8 1.1
变形虫 54 42 4 1.3
小鼠肝细胞 46 54 2-4
淋巴细胞 60 40 5-10 1.5
Hela细胞 60 40 2.4 1.5
牛视网膜杆状细胞 51 49 4 1.0
革兰氏阳性菌 75 25 3.0
类菌质体 58 37 1.5 1.6
表：各种生物膜组成近似值上页 结束返回下页
（一）膜脂
磷脂 （ 主要 ） 占 50%以上
糖脂
胆固醇膜脂分子的种类：
上页 结束返回下页磷脂
磷脂酰胆碱（卵磷脂）
磷脂酰乙醇胺（脑磷脂）
磷脂酰丝氨酸
鞘磷脂
肌醇磷脂（含量少、在信息传递中起作用）
上页 结束返回下页图示膜磷脂的分子结构模型上页 结束返回下页图示 四种磷脂分子结构模式图上页 结束返回下页
（
头部无磷酸
）
糖基
（
极性
）+
脂肪酸链
（
尾部
）
糖脂上页 结束返回下页胆固醇羟基（极性头部） +脂肪酸链（尾部）
上页 结束返回下页膜脂的分子结构特点：
膜脂分子都是兼性分子 （ 双亲媒性分子 ）
即：有一个极性的,头部,（ 含磷酸等极性基团,
有亲水性 ）,两条非极性的,尾部,（ 脂肪酸链,有疏水性 ） 。
上页 结束返回下页膜脂分子在水溶液中可能有两种形式,球状的分子团双分子层 (bilayer)
膜脂分子的排列特性实验证明：膜脂分子在水溶液中能自动形成双分子层结构，为了更进一步减少双分子层两端疏水部与水接触的机会，脂质分子在水中排成双分子层后往往易于形成一种自我封闭的结构 -脂质体上页 结束返回下页
（二） 膜蛋白膜蛋白的类型：
膜内在蛋白 （ integral protein ）,占 70---80%
镶嵌蛋白跨膜蛋白膜外在蛋白 （ peripheral protein）,占 20-30%
上页 结束返回下页膜蛋白与脂双层分子的结合方式上页 结束返回下页膜蛋白的功能
膜内在蛋白的功能：
受体（识别，传递信息）
载体蛋白（物质运输）
酶（催化、供能如 ATP酶）
通道蛋白抗原（镶嵌在膜中的糖蛋白或糖脂 如血型抗原）
G蛋白（介导信号转导）
上页 结束返回下页膜脂双分子层构成膜的主体或骨架。
膜蛋白插入脂双分子层中或附于脂双层表面。膜蛋白是膜功能的承担者 。
如图示：
人红细胞膜的血型糖蛋白为膜内在蛋白（跨膜蛋白），决定血型。
图示 血型糖蛋白的结构上页 结束返回下页
膜周边蛋白的功能：
运动蛋白（有肌动蛋白、肌球蛋白的性质）
参入细胞胞吞作用参入细胞变形运动参入细胞质分裂时胞膜的分隘作用调节镶嵌蛋白的位置支持蛋白（桥粒蛋白）
上页 结束返回下页
（三）膜糖类分布,细胞膜表面 （ 外侧 ）
内膜系统的非质侧种类,半乳糖,甘露糖,岩藻糖,半乳糖胺,葡萄糖,葡萄糖胺,唾液酶,共七种 。 （ 自然界中有
100多种 ）
存在形式,与膜蛋白或膜脂共价结合形成糖蛋白和糖脂,即以糖蛋白和糖脂的形式存在于细胞膜表面形成 细胞被 。
上页 结束返回下页一个膜蛋白可结合多个糖链；一个膜脂分子只结合一个糖链 ok
细胞被（ cell coat）或糖萼细胞膜表面的糖蛋白和糖脂的糖链相互交织形成的一层绒毛状的多糖物质。
细胞被上页 结束返回下页二、细胞膜的分子结构
关于细胞膜的分子结构，提出的模型很多，但目前比较公认的是液态镶嵌模型，所以在此主要介绍这一模型。
动画上页 结束返回下页液态镶嵌模型内容,把生物膜看成是嵌有球形蛋白质的脂类二维排列的液态体，是一种动态的、不对称性的具有流动性的结构。
动画上页 结束返回下页主要论点,
1、连续的脂质双分子构成膜的主体（骨架），它具有 液晶态 特性，不仅有固体分子排列的有序，且有液体分子的流动性。
2、球形蛋白质分子 嵌入,贯穿 或 附着 于脂双分子层中。
3、糖类附着在膜的外表面，与表层的脂类和蛋白质结合形成糖蛋白和糖脂。
故名 液态 镶嵌 模型此模型是现在公认的膜结构模型动画上页 结束返回下页
优点：
1,能解释许多膜功能现象,如物质运输,信号识别,能量转换等 。
2,说明了膜的动态性 （ 流动性 ） 。
3,说明了膜功能的不对称性 。
动画上页 结束返回下页
缺点：
１、未说明膜蛋白分子对脂类分子流动性的控制作用。
实际上特定的膜蛋白酶周围需要有特定的磷脂才有活性，如钠、钾 -ATP酶需要有磷脂酰丝氨酸、
钙 -ATP酶需要有磷脂酰胆碱和磷脂酰乙醇胺。
２、未说明膜各部分流动性的不均匀性。
所以又提出,晶格镶嵌模型,和,板块模型,作为补充。
动画上页 结束返回下页
“晶格镶嵌模型”中提出,界面脂（ boundary
lipid）” (晶格 )可控制脂类分子的运动。
界面脂界面脂,镶嵌蛋白周围，
一个分子厚的不移动的脂质分子。
动画上页 结束返回下页
“板块模型”中提出膜的不同区域可形成大小、
刚性不同的脂质区 （板块） 说明膜流动性的不均匀性。
不同板块 ok
动画上页 结束返回下页三、细胞膜的特性
不对称性
流动性动画上页 结束返回下页不对称性：
膜脂分子分布不对称
膜蛋白分子分布不对称
膜糖类分子分布不对称动画上页 结束返回下页膜脂的不对称性：
内外两层的脂类分子不同 。
如红细胞膜：
鞘磷脂和大多数磷脂酰胆碱位于外层
磷脂酰丝氨酸和磷脂酰乙醇胺位于内层
糖脂位于细胞膜脂双层的外侧
(糖脂位于内膜系统的非细胞质侧 )
动画上页 结束返回下页上页 结束返回下页膜蛋白的不对称性
跨膜蛋白的方向性
酶结合点的不对称性
骨架蛋白结合的不对称性
糖蛋白的不对称性动画上页 结束返回下页生物膜具有液晶态结构 （ 介于液态与晶态之间的过渡状态 ）,在生理常温下呈液晶态,当温度下降到某一点时,液晶态转变为晶态,温度上升时又转变为液晶态,这一引起相变的温度称为 相变温度 。 液晶态的膜有流动性 。
动画上页 结束返回下页侧向扩散翻转运动弯曲运动 旋转运动图示 膜脂分子的运动形式膜脂分子的运动形式：
侧面扩散（ lateral ）
翻转运动（ flip--flop ）
旋转运动（ rotation ）
弯曲运动（ flexion ）
流动性：膜脂分子和膜蛋白分子各种运动的总和动画上页 结束返回下页膜蛋白的分子运动：
侧向移动 （如图）
旋转运动（如载体）
动画上页 结束返回下页证明膜蛋白是不断运动的。
动画上页 结束返回下页
膜流动性的影响因素：
膜脂脂肪酸链的长短与不饱和度胆固醇含量膜脂组分（卵 /鞘上升，流动性上升）
嵌入蛋白质量 ok
上页 结束返回下页四、细胞膜的性质
（ 1）对水有很高的透性。
（ 2）对脂溶性物质有优先的透性。
（ 3）对电的阻力大。
（ 4）膜表面存在很低的张力。
（ 5）生理 pH值下，膜表面带负电荷，但它有两性的性质。
（ 6）可被脂类溶剂和蛋白酶处理后溶解 。 ok
上页 结束返回下页思考题：
１、生物膜主要由哪些分子组成？它们在膜结构中各起什么作用？
２、膜蛋白有哪些类型？各有何功能？
３、什么是细胞膜的液态镶嵌模型？请您给予评价。
４、举例说明膜的不对称性和流动性。
5、为什么说细胞表面是一个复合的结构体系和多功能体系？
6、细胞连接有几种方式，各有何特点？
返回上页 结束返回下页
7、解释并区别：
单位膜 ／ 生物膜内膜系统 /胞内膜细胞表面 ／细胞被连接子 /桥粒粘着带／粘着斑细胞内褶 /微绒毛纤毛 /鞭毛返回
图示 光学显微镜下人肝细胞模式图返回上页 结束返回下页细胞膜出现的意义及作用：
原始生命进化的关键,细胞形成的前提；
限定细胞范围,保持细胞内外的区别；
物质运输 （ 进行细胞内外物质的运输 ） ；
可识别,接受外界信号,进行信息传递 。
即：保持细胞有相对独立和稳定的内环境,
它是细胞膜内外物质流,信息流,能量流的出入门户 。
返回上页 结束返回下页关于“膜”的几个概念：
生物膜：细胞中所有的膜结构统称生物膜。
生物膜 =细胞膜 +胞内膜胞内膜：细胞内所有的膜结构。
膜相结构：具有膜的一切细胞结构。
内膜系统：在结构、功能及发生上为连续统一体的细胞内膜相结构。
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。
返回上页 结束返回下页图示 示单位膜暗明暗
“两暗一明”
返回上页 结束返回下页内膜系统包括,膜相结构包括,胞内膜包括：
内质网 内质网 内质网高尔基复合体 高尔基复合体 高尔基复合体溶酶体 溶酶体 溶酶体过氧化酶体 过氧化酶体 过氧化酶体核膜 核膜 核膜小泡、液泡等 小泡、液泡等 小泡、液泡等线粒体 线粒体细胞膜返回上页 结束返回下页细胞膜
细胞膜的化学组成
细胞膜的分子结构模型
细胞膜的特性
细胞膜的性质动画返回上页 结束返回下页细胞膜的化学组成
膜脂 50%
膜蛋白 40%
膜糖类 10%左右上页 结束返回下页膜 蛋白质 （ ％ ） 脂类 （ ％ ） 糖类 （ ％ ） 蛋白质／脂类髓鞘 18 79 3 0.23
质膜血小板 33-42 50-51 7.5
人红细胞 49 43 8 1.1
变形虫 54 42 4 1.3
小鼠肝细胞 46 54 2-4
淋巴细胞 60 40 5-10 1.5
Hela细胞 60 40 2.4 1.5
牛视网膜杆状细胞 51 49 4 1.0
革兰氏阳性菌 75 25 3.0
类菌质体 58 37 1.5 1.6
表：各种生物膜组成近似值上页 结束返回下页
（一）膜脂
磷脂 （ 主要 ） 占 50%以上
糖脂
胆固醇膜脂分子的种类：
上页 结束返回下页磷脂
磷脂酰胆碱（卵磷脂）
磷脂酰乙醇胺（脑磷脂）
磷脂酰丝氨酸
鞘磷脂
肌醇磷脂（含量少、在信息传递中起作用）
上页 结束返回下页图示膜磷脂的分子结构模型上页 结束返回下页图示 四种磷脂分子结构模式图上页 结束返回下页
（
头部无磷酸
）
糖基
（
极性
）+
脂肪酸链
（
尾部
）
糖脂上页 结束返回下页胆固醇羟基（极性头部） +脂肪酸链（尾部）
上页 结束返回下页膜脂的分子结构特点：
膜脂分子都是兼性分子 （ 双亲媒性分子 ）
即：有一个极性的,头部,（ 含磷酸等极性基团,
有亲水性 ）,两条非极性的,尾部,（ 脂肪酸链,有疏水性 ） 。
上页 结束返回下页膜脂分子在水溶液中可能有两种形式,球状的分子团双分子层 (bilayer)
膜脂分子的排列特性实验证明：膜脂分子在水溶液中能自动形成双分子层结构，为了更进一步减少双分子层两端疏水部与水接触的机会，脂质分子在水中排成双分子层后往往易于形成一种自我封闭的结构 -脂质体上页 结束返回下页
（二） 膜蛋白膜蛋白的类型：
膜内在蛋白 （ integral protein ）,占 70---80%
镶嵌蛋白跨膜蛋白膜外在蛋白 （ peripheral protein）,占 20-30%
上页 结束返回下页膜蛋白与脂双层分子的结合方式上页 结束返回下页膜蛋白的功能
膜内在蛋白的功能：
受体（识别，传递信息）
载体蛋白（物质运输）
酶（催化、供能如 ATP酶）
通道蛋白抗原（镶嵌在膜中的糖蛋白或糖脂 如血型抗原）
G蛋白（介导信号转导）
上页 结束返回下页膜脂双分子层构成膜的主体或骨架。
膜蛋白插入脂双分子层中或附于脂双层表面。膜蛋白是膜功能的承担者 。
如图示：
人红细胞膜的血型糖蛋白为膜内在蛋白（跨膜蛋白），决定血型。
图示 血型糖蛋白的结构上页 结束返回下页
膜周边蛋白的功能：
运动蛋白（有肌动蛋白、肌球蛋白的性质）
参入细胞胞吞作用参入细胞变形运动参入细胞质分裂时胞膜的分隘作用调节镶嵌蛋白的位置支持蛋白（桥粒蛋白）
上页 结束返回下页
（三）膜糖类分布,细胞膜表面 （ 外侧 ）
内膜系统的非质侧种类,半乳糖,甘露糖,岩藻糖,半乳糖胺,葡萄糖,葡萄糖胺,唾液酶,共七种 。 （ 自然界中有
100多种 ）
存在形式,与膜蛋白或膜脂共价结合形成糖蛋白和糖脂,即以糖蛋白和糖脂的形式存在于细胞膜表面形成 细胞被 。
上页 结束返回下页一个膜蛋白可结合多个糖链；一个膜脂分子只结合一个糖链 ok
细胞被（ cell coat）或糖萼细胞膜表面的糖蛋白和糖脂的糖链相互交织形成的一层绒毛状的多糖物质。
细胞被上页 结束返回下页二、细胞膜的分子结构
关于细胞膜的分子结构，提出的模型很多，但目前比较公认的是液态镶嵌模型，所以在此主要介绍这一模型。
动画上页 结束返回下页液态镶嵌模型内容,把生物膜看成是嵌有球形蛋白质的脂类二维排列的液态体，是一种动态的、不对称性的具有流动性的结构。
动画上页 结束返回下页主要论点,
1、连续的脂质双分子构成膜的主体（骨架），它具有 液晶态 特性，不仅有固体分子排列的有序，且有液体分子的流动性。
2、球形蛋白质分子 嵌入,贯穿 或 附着 于脂双分子层中。
3、糖类附着在膜的外表面，与表层的脂类和蛋白质结合形成糖蛋白和糖脂。
故名 液态 镶嵌 模型此模型是现在公认的膜结构模型动画上页 结束返回下页
优点：
1,能解释许多膜功能现象,如物质运输,信号识别,能量转换等 。
2,说明了膜的动态性 （ 流动性 ） 。
3,说明了膜功能的不对称性 。
动画上页 结束返回下页
缺点：
１、未说明膜蛋白分子对脂类分子流动性的控制作用。
实际上特定的膜蛋白酶周围需要有特定的磷脂才有活性，如钠、钾 -ATP酶需要有磷脂酰丝氨酸、
钙 -ATP酶需要有磷脂酰胆碱和磷脂酰乙醇胺。
２、未说明膜各部分流动性的不均匀性。
所以又提出,晶格镶嵌模型,和,板块模型,作为补充。
动画上页 结束返回下页
“晶格镶嵌模型”中提出,界面脂（ boundary
lipid）” (晶格 )可控制脂类分子的运动。
界面脂界面脂,镶嵌蛋白周围，
一个分子厚的不移动的脂质分子。
动画上页 结束返回下页
“板块模型”中提出膜的不同区域可形成大小、
刚性不同的脂质区 （板块） 说明膜流动性的不均匀性。
不同板块 ok
动画上页 结束返回下页三、细胞膜的特性
不对称性
流动性动画上页 结束返回下页不对称性：
膜脂分子分布不对称
膜蛋白分子分布不对称
膜糖类分子分布不对称动画上页 结束返回下页膜脂的不对称性：
内外两层的脂类分子不同 。
如红细胞膜：
鞘磷脂和大多数磷脂酰胆碱位于外层
磷脂酰丝氨酸和磷脂酰乙醇胺位于内层
糖脂位于细胞膜脂双层的外侧
(糖脂位于内膜系统的非细胞质侧 )
动画上页 结束返回下页上页 结束返回下页膜蛋白的不对称性
跨膜蛋白的方向性
酶结合点的不对称性
骨架蛋白结合的不对称性
糖蛋白的不对称性动画上页 结束返回下页生物膜具有液晶态结构 （ 介于液态与晶态之间的过渡状态 ）,在生理常温下呈液晶态,当温度下降到某一点时,液晶态转变为晶态,温度上升时又转变为液晶态,这一引起相变的温度称为 相变温度 。 液晶态的膜有流动性 。
动画上页 结束返回下页侧向扩散翻转运动弯曲运动 旋转运动图示 膜脂分子的运动形式膜脂分子的运动形式：
侧面扩散（ lateral ）
翻转运动（ flip--flop ）
旋转运动（ rotation ）
弯曲运动（ flexion ）
流动性：膜脂分子和膜蛋白分子各种运动的总和动画上页 结束返回下页膜蛋白的分子运动：
侧向移动 （如图）
旋转运动（如载体）
动画上页 结束返回下页证明膜蛋白是不断运动的。
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膜流动性的影响因素：
膜脂脂肪酸链的长短与不饱和度胆固醇含量膜脂组分（卵 /鞘上升，流动性上升）
嵌入蛋白质量 ok
上页 结束返回下页四、细胞膜的性质
（ 1）对水有很高的透性。
（ 2）对脂溶性物质有优先的透性。
（ 3）对电的阻力大。
（ 4）膜表面存在很低的张力。
（ 5）生理 pH值下，膜表面带负电荷，但它有两性的性质。
（ 6）可被脂类溶剂和蛋白酶处理后溶解 。 ok
上页 结束返回下页思考题：
１、生物膜主要由哪些分子组成？它们在膜结构中各起什么作用？
２、膜蛋白有哪些类型？各有何功能？
３、什么是细胞膜的液态镶嵌模型？请您给予评价。
４、举例说明膜的不对称性和流动性。
5、为什么说细胞表面是一个复合的结构体系和多功能体系？
6、细胞连接有几种方式，各有何特点？
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7、解释并区别：
单位膜 ／ 生物膜内膜系统 /胞内膜细胞表面 ／细胞被连接子 /桥粒粘着带／粘着斑细胞内褶 /微绒毛纤毛 /鞭毛返回
