第四章細胞膜及其表面結(jié)構(gòu)

1、 質(zhì)膜（質(zhì)膜（plasma membraneplasma membrane）：）：包圍在細胞質(zhì)表面的包圍在細胞質(zhì)表面的一層薄膜，又稱一層薄膜，又稱細胞膜（細胞膜（cell membranecell membrane） 。 細胞內(nèi)膜細胞內(nèi)膜( (intracellular membraneintracellular membrane )：圍繞各種細圍繞各種細胞器的膜。胞器的膜。 生物膜（生物膜（biomembranebiomembrane）：）：細胞所有膜結(jié)構(gòu)統(tǒng)稱生細胞所有膜結(jié)構(gòu)統(tǒng)稱生物膜，包括細胞膜和胞內(nèi)膜。物膜，包括細胞膜和胞內(nèi)膜。 單位膜單位膜( (unit membrane) unit

2、membrane) ：在電鏡下可見生物膜為在電鏡下可見生物膜為“兩暗一明兩暗一明”的三層結(jié)構(gòu)，通常將這三層結(jié)構(gòu)形式的三層結(jié)構(gòu)，通常將這三層結(jié)構(gòu)形式作為一個單位，稱單位膜。作為一個單位，稱單位膜。膜脂膜脂(50%)膜蛋白膜蛋白 (40-50%)膜糖類膜糖類 (5-10%)膜脂主要包括膜脂主要包括磷脂、糖脂磷脂、糖脂和和膽固醇膽固醇三種類型。三種類型。1 1、磷脂、磷脂 是構(gòu)成膜脂的基本成分，約占整個膜脂的是構(gòu)成膜脂的基本成分，約占整個膜脂的5050以上。以上。磷脂分子的磷脂分子的主要主要特征特征是：是：分為頭部和尾部；分為頭部和尾部；頭部由磷酸和堿基組成，有極性，親水性；尾部由頭部由磷酸和堿基組

3、成，有極性，親水性；尾部由兩條脂肪酸鏈構(gòu)成，非極性，疏水性；兩條脂肪酸鏈構(gòu)成，非極性，疏水性；為為雙親媒性分子雙親媒性分子（兼性分子）。（兼性分子）。x x極性頭部基團（親水）極性頭部基團（親水）非極性尾部基團（疏水）非極性尾部基團（疏水）堿基堿基根據(jù)頭部的不同可分為：根據(jù)頭部的不同可分為： 磷脂酰膽堿磷脂酰膽堿phosphatidylcholinephosphatidylcholine，pcpc，舊稱舊稱 卵磷脂卵磷脂; ; 磷脂酰絲氨酸磷脂酰絲氨酸phosphatidylserinephosphatidylserine，psps； 磷脂酰乙醇胺磷脂酰乙醇胺phosphatidylethan

4、olaminephosphatidylethanolamine，pepe， 舊稱腦磷脂；舊稱腦磷脂； 磷脂酰肌醇磷脂酰肌醇phosphatidylinositolphosphatidylinositol，pipi。2 2、糖脂、糖脂是含糖而不含磷酸的脂類；是含糖而不含磷酸的脂類；也是雙親媒性分子。也是雙親媒性分子。 極性頭部含有糖基極性頭部含有糖基, ,非極性尾部是鞘氨醇非極性尾部是鞘氨醇； 包括腦苷脂（最簡單的糖脂）、神經(jīng)節(jié)包括腦苷脂（最簡單的糖脂）、神經(jīng)節(jié)苷脂等。苷脂等。葡萄糖腦苷脂葡萄糖腦苷脂半乳糖腦苷脂半乳糖腦苷脂神經(jīng)節(jié)苷脂神經(jīng)節(jié)苷脂3 3、膽固醇、膽固醇一般多存在于動物細胞中；一般多

5、存在于動物細胞中；頭尾部之間含有固醇環(huán)；頭尾部之間含有固醇環(huán)；雙親媒性分子。雙親媒性分子。雙親媒性分子既具有極性的頭部和非雙親媒性分子既具有極性的頭部和非極性尾部，在所有的膜脂都都是雙親極性尾部，在所有的膜脂都都是雙親媒性分子媒性分子水溶液中膜脂自動形成雙分子層，尾水溶液中膜脂自動形成雙分子層，尾部相內(nèi)，頭部向外，并且可以形成不部相內(nèi)，頭部向外，并且可以形成不同的形狀，如平面形，球形等。同的形狀，如平面形，球形等。4 4、脂質(zhì)體（、脂質(zhì)體（liposomeliposome） 是一種人工脂膜是一種人工脂膜在水中，攪動后磷脂形成雙層脂分子的球形脂質(zhì)體，在水中，攪動后磷脂形成雙層脂分子的球形脂質(zhì)體，

6、直徑直徑251000251000nmnm不等。不等。人工脂質(zhì)體可用于：人工脂質(zhì)體可用于： 1. 1. 研究生物膜的特性。研究生物膜的特性。 2. 2. 轉(zhuǎn)基因；轉(zhuǎn)基因； 3. 3.在臨床治療中在臨床治療中, ,脂質(zhì)體作為藥物或酶等載體；脂質(zhì)體作為藥物或酶等載體； 二）、膜蛋白二）、膜蛋白 外在外在( (外周外周) )膜蛋白膜蛋白( (extrinsic/peripheral extrinsic/peripheral membrane proteins )membrane proteins )； 親水性蛋白親水性蛋白, ,靠離子鍵或其它弱鍵與膜表面的靠離子鍵或其它弱鍵與膜表面的 蛋白質(zhì)分子或脂分

7、子結(jié)合，易分離。蛋白質(zhì)分子或脂分子結(jié)合，易分離。 內(nèi)在（整合）膜蛋白（內(nèi)在（整合）膜蛋白（intrinsic/ integral intrinsic/ integral membrane proteins)membrane proteins)。 兼性蛋白，與膜結(jié)合緊密，需用去垢劑使膜崩解兼性蛋白，與膜結(jié)合緊密，需用去垢劑使膜崩解后才可分離。后才可分離。l鑲嵌蛋白占鑲嵌蛋白占70708080；l周邊蛋白占周邊蛋白占3030左右左右l嵌入脂質(zhì)雙分子層中；嵌入脂質(zhì)雙分子層中；l嵌入部分疏水，露出部嵌入部分疏水，露出部 分親水，因此也是雙親分親水，因此也是雙親 媒性分子媒性分子功能：細胞膜功能的主功能

8、：細胞膜功能的主 要承擔者要承擔者。l主要分布與細胞膜內(nèi)表主要分布與細胞膜內(nèi)表面，大部分為親水性；面，大部分為親水性；l功能：收縮，參與細胞功能：收縮，參與細胞 的胞吞變形等。的胞吞變形等。與膜脂或膜蛋白結(jié)合成與膜脂或膜蛋白結(jié)合成糖脂糖脂或或糖蛋糖蛋白白，僅分布于膜的外表面僅分布于膜的外表面。主要為一些低聚糖組成，如主要為一些低聚糖組成，如半乳糖、半乳糖、甘露糖、巖藻糖、半乳糖胺、葡萄甘露糖、巖藻糖、半乳糖胺、葡萄糖、葡萄糖胺、唾液酸等七種。糖、葡萄糖胺、唾液酸等七種。細胞質(zhì)細胞質(zhì)脂雙層脂雙層膜蛋白膜蛋白細胞被細胞被質(zhì)膜的質(zhì)膜的流動鑲嵌模型流動鑲嵌模型 1 1、連續(xù)的脂質(zhì)雙分子構(gòu)成膜的主體（骨

9、架），它、連續(xù)的脂質(zhì)雙分子構(gòu)成膜的主體（骨架），它具有液晶態(tài)特性；具有液晶態(tài)特性；2 2、球形蛋白質(zhì)分子嵌入，貫穿或附著于脂雙分子、球形蛋白質(zhì)分子嵌入，貫穿或附著于脂雙分子層中；層中；3 3、糖類附著在膜的外表面，與表層的脂類和蛋白、糖類附著在膜的外表面，與表層的脂類和蛋白質(zhì)結(jié)合形成糖蛋白和糖脂；質(zhì)結(jié)合形成糖蛋白和糖脂；4 4、生物膜具有流動性。、生物膜具有流動性。1 1、質(zhì)膜的流動性、質(zhì)膜的流動性1）膜脂分子的運動三、細胞膜的特性三、細胞膜的特性旋轉(zhuǎn)運動擺動伸縮震蕩運動翻轉(zhuǎn)運動側(cè)向擴散運動v影響膜脂流動性的因素影響膜脂流動性的因素l 膽固醇膽固醇l脂肪酸鏈的飽和度脂肪酸鏈的飽和度l脂肪酸鏈的

10、鏈長短脂肪酸鏈的鏈長短l卵磷脂卵磷脂/ /鞘磷脂鞘磷脂l 其他因素：溫度、酸堿度、離子強度等。其他因素：溫度、酸堿度、離子強度等。2 2） 膜蛋白的分子運動膜蛋白的分子運動側(cè)向擴散側(cè)向擴散 例：成斑現(xiàn)象例：成斑現(xiàn)象 成帽現(xiàn)象成帽現(xiàn)象旋轉(zhuǎn)擴散旋轉(zhuǎn)擴散小鼠細胞小鼠細胞標記人膜蛋白抗標記人膜蛋白抗體體+ +人膜蛋白（抗人膜蛋白（抗原）原）異核細胞異核細胞抗小鼠膜蛋白抗體抗小鼠膜蛋白抗體+ +熒光素熒光素b b抗人膜蛋白抗體抗人膜蛋白抗體+ +熒光素熒光素a a標記小鼠膜蛋白抗標記小鼠膜蛋白抗體體+ +小鼠膜蛋白（抗小鼠膜蛋白（抗原）原）人細胞人細胞孵育（孵育（37370 0c,40c,40分鐘）分鐘

11、）誘導融合誘導融合膜蛋白膜蛋白( (抗原）抗原）質(zhì)膜的流動性是保證其正常功能的必要條件。質(zhì)膜的流動性是保證其正常功能的必要條件。當膜的流動性低于一定的閾值時，許多酶的活當膜的流動性低于一定的閾值時，許多酶的活動和跨膜運輸將停止；動和跨膜運輸將停止；反之如果流動性過高，又會造成膜的溶解。反之如果流動性過高，又會造成膜的溶解。3 3）膜流動性的生理意義）膜流動性的生理意義膜脂膜脂分布的不對稱性：脂類雙分子層內(nèi)外兩層脂分布的不對稱性：脂類雙分子層內(nèi)外兩層脂質(zhì)分子種類、含量和比例均不相同；質(zhì)分子種類、含量和比例均不相同；膜蛋白膜蛋白分布的不對稱性：沒有任何一種蛋白是既分布的不對稱性：沒有任何一種蛋白是

12、既分布于膜內(nèi)層又分布于膜外層；分布于膜內(nèi)層又分布于膜外層；膜糖類膜糖類分布的不對稱性：糖類主要分布于細胞膜分布的不對稱性：糖類主要分布于細胞膜的外表面。的外表面。思考：膜的不對稱性有何生物學意義？思考：膜的不對稱性有何生物學意義？l細胞表面：細胞表面：指包圍在細胞質(zhì)外層的一個復合指包圍在細胞質(zhì)外層的一個復合的結(jié)構(gòu)體系和多功能體系，包括的結(jié)構(gòu)體系和多功能體系，包括細胞膜、細細胞膜、細胞被胞被和膜下和膜下胞質(zhì)溶膠層胞質(zhì)溶膠層。l細胞被：細胞被：細胞膜中細胞膜中糖蛋白和糖脂外表面的糖鏈相糖蛋白和糖脂外表面的糖鏈相互交織形成的一層絨毛狀的互交織形成的一層絨毛狀的多糖物質(zhì)多糖物質(zhì)。l是細胞膜結(jié)構(gòu)的一部分

13、；是細胞膜結(jié)構(gòu)的一部分；l具有保護作用和信號接受作用；具有保護作用和信號接受作用；l特殊的：哺乳動物的小腸上皮細胞的細胞被具有特殊的：哺乳動物的小腸上皮細胞的細胞被具有吸收的作用，稱為吸收的作用，稱為糖萼。糖萼。l是細胞膜下是細胞膜下0.10.10.20.2nmnm的溶膠層；的溶膠層；l含高濃度的蛋白質(zhì)和微管、微絲（細胞含高濃度的蛋白質(zhì)和微管、微絲（細胞骨架的組成成份）；骨架的組成成份）；l維持細胞的形態(tài)、極性（微絲、微管具維持細胞的形態(tài)、極性（微絲、微管具有極性）、運動、參與細胞的物質(zhì)運輸。有極性）、運動、參與細胞的物質(zhì)運輸。1 1、膜蛋白有哪些類型？各有何功能？、膜蛋白有哪些類型？各有何功

14、能？2 2、細胞膜主要由哪些分子組成？、細胞膜主要由哪些分子組成？3 3、如何理解膜的不對稱性和流動性？如何理解膜的不對稱性和流動性？細胞連接細胞連接(cell junction) ：分為三種：封閉連接分為三種：封閉連接 錨定連接錨定連接 通訊連接通訊連接 定義：定義：多細胞生物體組織中，相鄰細多細胞生物體組織中，相鄰細 胞膜的接觸區(qū)域特化形成的一胞膜的接觸區(qū)域特化形成的一 些連接結(jié)構(gòu)。些連接結(jié)構(gòu)。l主要形式為主要形式為緊密連接（緊密連接（tight junction)tight junction) ；l分子機制分子機制：相鄰細胞的特殊膜蛋白相互交聯(lián)：相鄰細胞的特殊膜蛋白相互交聯(lián) （嵴線）封閉

15、了細胞之間的空隙。（嵴線）封閉了細胞之間的空隙。l特點特點：細胞膜之間連接緊密，無空隙；：細胞膜之間連接緊密，無空隙；l分布分布：廣泛存在于各種上皮細胞之間。：廣泛存在于各種上皮細胞之間。細胞膜細胞膜 細胞間隙細胞間隙（嵴線）（嵴線）緊密連接的功能緊密連接的功能1 1、形成滲漏屏障，起重要的封閉作用；、形成滲漏屏障，起重要的封閉作用； 例：血腦屏障和血胎屏障例：血腦屏障和血胎屏障2 2、支持功能；、支持功能；3 3、隔離作用隔離作用，使游離端與基底面質(zhì)膜上的，使游離端與基底面質(zhì)膜上的 膜蛋白行使各自不同的膜功能。膜蛋白行使各自不同的膜功能。l 是由一個是由一個細胞的骨架細胞的骨架和另一個細胞的

16、骨和另一個細胞的骨架相連或與細胞外基質(zhì)連接形成；架相連或與細胞外基質(zhì)連接形成；二、錨定連接二、錨定連接l分布：分布： 上皮組織、心肌上皮組織、心肌 、子宮頸、平滑肌細胞、子宮頸、平滑肌細胞l類型：類型：1、橋粒連接：中間絲介導（橋粒、半橋粒）、橋粒連接：中間絲介導（橋粒、半橋粒）2、黏合連接：肌動蛋白絲介導（粘合帶、粘合、黏合連接：肌動蛋白絲介導（粘合帶、粘合斑）斑）問問:為什么要有細胞骨架的參與？為什么要有細胞骨架的參與？中間絲中間絲包括包括橋粒橋粒和和半橋粒半橋粒連接。連接。1、橋粒連接、橋粒連接橋粒橋粒：是細胞間：是細胞間連接起中心作用連接起中心作用的結(jié)構(gòu)。的結(jié)構(gòu)。細胞膜細胞膜 細胞間隙

17、細胞間隙橋粒蛋白橋粒蛋白中間纖維中間纖維盤狀致密斑盤狀致密斑（30nm)(15-20nm)半橋粒半橋粒：是使細：是使細胞與其下方的基胞與其下方的基底膜相連的結(jié)構(gòu)。底膜相連的結(jié)構(gòu)。細胞膜細胞膜基底膜基底膜中間纖維中間纖維橋粒蛋白橋粒蛋白橋粒連接的功能橋粒連接的功能：將相鄰細胞或細胞與基：將相鄰細胞或細胞與基質(zhì)牢牢連接起來，起支持、附著、抵質(zhì)牢牢連接起來，起支持、附著、抵抗外界壓力與張力的作用。抗外界壓力與張力的作用。例：天皰瘡患者對自身的橋粒連接蛋白產(chǎn)例：天皰瘡患者對自身的橋粒連接蛋白產(chǎn)生抗體并使皮膚上皮的橋粒連接破壞消生抗體并使皮膚上皮的橋粒連接破壞消失，從而導致細胞過早脫落，形成嚴重失，從而

18、導致細胞過早脫落，形成嚴重的表皮大瘡。的表皮大瘡。天皰瘡粘合帶粘合帶：位于上皮細：位于上皮細胞緊密連接的下方胞緊密連接的下方,在在相鄰細胞間形成一個相鄰細胞間形成一個連續(xù)的帶狀結(jié)構(gòu)。連續(xù)的帶狀結(jié)構(gòu)。緊密連接緊密連接粘合帶粘合帶 微絲束微絲束 （肌動蛋白纖維）（肌動蛋白纖維）細胞間隙細胞間隙(15-20nm)粘合斑粘合斑：是肌動蛋：是肌動蛋白與細胞外基質(zhì)之白與細胞外基質(zhì)之間的連接方式。間的連接方式。2、粘合連接（中間連接）、粘合連接（中間連接）粘合連接的功能粘合連接的功能：均起：均起著附著與支持的功能。著附著與支持的功能?？傊傊哄^定連接將相鄰：錨定連接將相鄰細胞的骨架系統(tǒng)或?qū)⒓毤毎墓羌芟到y(tǒng)或?qū)⒓毎c基質(zhì)相連形成一個胞與基質(zhì)相連形成一個堅強、有序的細胞群體。堅強、有序的細胞群體