海南大学：《细胞生物学》课程教学资源（PPT课件）第4章 细胞质膜与细胞表面（cell membrane and cell surface）

本章主要内容 第一节细胞膜与细胞表面特化结构 细胞膜的结构模型；膜脂；膜蛋白；膜的流动性；膜的 不对称性；细胞膜的功能；骨架与细胞表面的特化结构 第二节细胞连接 封闭连接；锚定连接；通讯连接；细胞表面的粘连分子 第三节细胞外被与细胞外基质 胶原(collagen);糖胺聚糖和蛋白聚糖； 层粘连蛋白和纤 粘蛋白；弹性蛋白(elastin)；植物细胞壁 主讲：汤华

主讲：汤 华 第一节 细胞膜与细胞表面特化结构 ™细胞膜的结构模型；膜脂；膜蛋白；膜的流动性；膜的 不对称性；细胞膜的功能；骨架与细胞表面的特化结构 第二节 细胞连接 ™封闭连接；锚定连接；通讯连接；细胞表面的粘连分子 第三节 细胞外被与细胞外基质 ™胶原(collagen) ；糖胺聚糖和蛋白聚糖；层粘连蛋白和纤 粘蛋白 ；弹性蛋白(elastin) ；植物细胞壁 本章主要内容

第一节细胞质膜与细胞表面特化结构 细胞膜(cell membrane):又称质膜(plasma membrane),指 围绕在细胞最外层，由脂质和蛋白质组成的生物膜。 是区分细胞内部与周围环境的动态屏障，更是细胞的物质、 能量交换和信息传递的通道。 细胞内围绕各种细胞器的膜，称为细胞内膜(intracellular membrane。 细胞膜和细胞内膜总称为生物膜(biomembrane)。 ?生物膜是细胞进行生命活动的重要物质基础，细胞的能量 转换、蛋白质合成、物质运输、信息传递、细胞运动等活动 都与膜的作用有密切的关系。 主讲：汤华

主讲：汤 华 第一节 细胞质膜与细胞表面特化结构 ™细胞膜(cell membrane)：又称质膜(plasma membrane)，指 围绕在细胞最外层，由脂质和蛋白质组成的生物膜。 ™是区分细胞内部与周围环境的动态屏障，更是细胞的物质、 能量交换和信息传递的通道。 ™细胞内围绕各种细胞器的膜，称为细胞内膜(intracellular membrane)。 ™细胞膜和细胞内膜总称为生物膜（biomembrane）。 ™生物膜是细胞进行生命活动的重要物质基础，细胞的能量 转换、蛋白质合成、物质运输、信息传递、细胞运动等活动 都与膜的作用有密切的关系

N ① Boundary and permeability barrier ②Organization and localization of function Nucleus 5 Cell-to-cell communication ③ Transport processes Nutrients ④ Signal detection 主讲：汤华

主讲：汤 华

细胞膜的结构模型 W 1959年，J.D.Robertson:在电镜下发现细胞膜类似铁轨， 显示暗一明一暗的三层，总厚度为7.5m,中间层为 3.5nm, 内外两层各为2nm。推测： 暗层是蛋白质，透明层 是脂，将这种结构称为单位膜模型unit membrane model。 单位膜模型强调：蛋白质为单层伸展的阝折叠片状，膜的 外侧表面是糖蛋白，膜蛋白在两侧的分布是不对称的。 细胞外侧 糖蛋白 指双层 细胞质面 蛋白质 主讲汤华

主讲：汤 华 ™1959年，J.D.Robertson在电镜下发现细胞膜类似铁轨， 显示暗—明—暗的三层，总厚度为7.5nm，中间层为 3.5nm，内外两层各为2nm。推测：暗层是蛋白质，透明层 是脂，将这种结构称为单位膜模型(unit membrane model)。 ™单位膜模型强调：蛋白质为单层伸展的β折叠片状, 膜的 外侧表面是糖蛋白，膜蛋白在两侧的分布是不对称的。 一、细胞膜的结构模型

1972年Singer和Nicolson提出了流动镶嵌模型(fluid mosaic mode山。该模型强调：(1膜的流动性，蛋白质和膜脂均可以 侧向运动。(2)膜的不对称性，蛋白分子分布不对称，有的镶 在膜表面，有的嵌入或横跨脂质双分子层。 该模型较好地体现细胞的功能特点，被广泛接受。 糖 细胞外 蛋 白 表面 蛋白贡 吉合 肽连多饮宇 蛋白质 越细胞膜 磷脂 月日固醇 细胞内 细胞膜液态襄嵌莫式示意图 The fluid-mosaic model is the "central dogma"of membrane biology 主讲：汤华

主讲：汤 华 ™1972年Singer和Nicolson提出了流动镶嵌模型(fluid mosaic model) 。该模型强调：(1)膜的流动性，蛋白质和膜脂均可以 侧向运动。 (2)膜的不对称性，蛋白分子分布不对称，有的镶 在膜表面，有的嵌入或横跨脂质双分子层。 ™该模型较好地体现细胞的功能特点，被广泛接受。 The fluid-mosaic model is the “central dogma” of membrane biology

二 膜脂(nembrane lipid) 膜脂主要包括磷脂、糖脂和胆固醇三种类型。 磷脂：是膜脂的基本成分(50%以上)，分为二类：甘油 磷脂和鞘磷脂。 主要特征：①具有一个极性头和两个非极性的尾；②脂肪 酸碳链碳原子为偶数，多数碳链由16,18或20个组成；③除饱和 脂肪酸外，还含有不饱和脂肪酸。 Fatty acyl chains Glycerol Phosphocholine Phosphate Alcohol AAAAAA (choline) Hydrophobic tai CHa -O-CH2-CH2一N-CH CHa Hydrophilic head 主讲：汤华

主讲：汤 华 二、膜脂 (membrane lipid) ™磷脂：是膜脂的基本成分（50％以上），分为二类：甘油 磷脂和鞘磷脂 。 ™主要特征：①具有一个极性头和两个非极性的尾；②脂肪 酸碳链碳原子为偶数,多数碳链由16,18或20个组成；③除饱和 脂肪酸外，还含有不饱和脂肪酸。 膜脂主要包括磷脂、糖脂和胆固醇三种类型

甘油磷脂：以甘油为骨架的磷脂类。主要类型有： 磷脂酰乙醇胺（phosphatidyl ethanolamine,PE,脑磷脂)、磷脂酰 丝氨酸(phosphatidyl serine,PS)、磷脂酰胆碱(phosphatidyl choline,PC,卵磷脂)、磷脂酰肌醇(phosphatidyl inositol,PI)和 双磷脂酰甘油(DPG,心磷脂)等。 CH3 ⊙NHS ©NH3 CH3- CHa CH2 H -coo⊙ CH2 CHz CH2 O=p-⊙ -o⊙ OH CH PE PS PO 鞘磷脂 phosphatidylethanolamine phosphatidylserine phosphatidylcholine sphingomyelin 主讲：汤华

主讲：汤 华 ™甘油磷脂：以甘油为骨架的磷脂类。主要类型有： ™磷脂酰乙醇胺（phosphatidyl ethanolamine ，PE，脑磷脂）、磷脂酰 丝氨酸（phosphatidyl serine，PS）、磷脂酰胆碱（phosphatidyl choline，PC，卵磷脂）、磷脂酰肌醇（phosphatidyl inositol，PI）和 双磷脂酰甘油（DPG，心磷脂）等。 PE PS PC 鞘磷脂

N 糖脂：是含糖而不含磷酸的脂类，其含量约占膜 脂总量的5%以下，在神经细胞膜上糖脂含量较高， 约占5-10%。 Gal CH OH CHOH CHOH CHOH 2 Gm ganglioside 3 sialic acid (NANA) 1 半乳糖脑苷脂 2.GM1神经节苷脂 3.唾液酸 主讲汤华

主讲：汤 华 ™糖脂：是含糖而不含磷酸的脂类，其含量约占膜 脂总量的5％以下，在神经细胞膜上糖脂含量较高， 约占5-10％。 1. 半乳糖脑苷脂 2. GM1神经节苷脂 3. 唾液酸

公胆固醇：仅存在真核细胞膜上，含量一般不超 过膜脂的1/3，植物细胞膜中含量较少。 功能：提高脂双层的力学稳定性，调节脂双层 流动性，降低水溶性物质的通透性。 OH polar head group rigid planar steroid ring structure CH % nonpolar hydrocarbon tail CH CHa CHa (A) (B) (C) 主物甲

主讲：汤 华 ™胆固醇：仅存在真核细胞膜上，含量一般不超 过膜脂的1/3，植物细胞膜中含量较少。 ™功能：提高脂双层的力学稳定性，调节脂双层 流动性，降低水溶性物质的通透性

膜脂的运动方式 膜脂有4种热运动方式： 〔1)沿膜平面的侧向运动（基本运动方式） 〔2)脂分子围绕轴心的自旋运动。 〔3〕脂分子尾部的摆动。 〔4)双层脂分子之间的翻转运动。 lateral diffusion 0206M flip-flop (rarely occurs】 Then flexion rotation 主讲汤华

主讲：汤 华 ™膜脂有４种热运动方式： 〔1〕沿膜平面的侧向运动（基本运动方式）。 〔2〕脂分子围绕轴心的自旋运动。 〔3〕脂分子尾部的摆动。 〔4〕双层脂分子之间的翻转运动。 膜脂的运动方式