电镜下的细胞膜—两暗夹一明，总宽度7nm
细胞膜（cell membrane）
＝质膜（plasma membrane）
生物膜 (biomembrane)
• 质膜（plasma membrane） • 细胞内膜 （internal membrane）
——质膜和细胞内膜具有共同的结构和相近的
功能，统称生物膜
识别
信息交流
接收和转导信号
第二节 细胞膜的功能
一. 物质运输（质膜和内膜共有）
二. 细胞识别和细胞黏附
三. 细胞信号转导 四. 细胞连接和组织构建
一. 物质运输 transport
简单扩散（被动）
（脂溶性或不带电 对小分子物质 极性小分子）
膜蛋白介导运输
（各种极性的 带电小分子）
载体蛋白（主动、被动） carrier 通道蛋白（被动） channel
膜蛋白的运输和更新也依赖小泡运输
想一想: 膜蛋白从哪里制造出来? 又怎样被运送到膜上?
膜蛋白在内质网制造、在高尔基体加工， 由运输小泡运送到膜上(像跨膜运输一样)。
膜泡运输
运输小泡沿着细胞骨架搭成的“ 轨道”滚动。 (下一章内容)
细胞骨架运输
二.细胞识别和细胞黏附
Cell recognition & cell adhesion
胞吞 endocytosis 对大分子物质
（小泡运输） 胞吐 exocytosis
小肠上皮细胞的葡萄糖运输蛋白
肠腔
上皮下 组织间隙
主动运输载体
被动运输载体
血糖浓度升高后脂肪细胞对糖运输的改变－
合成更多的运输载体 摄入更多的葡萄糖
质膜上运输水的通道－水孔蛋白
水孔蛋白
血管加压素
几种分布于各种膜上的运输蛋白
所运物质 所运物质
将在第三篇第九章作详细讨论
大分子跨膜运输
小泡运输 (vesicular transport)
吞噬 （吞噬体phagosome） 1. 胞吞作用 吞饮 （胞饮体pinosome） 受体介导胞吞（有被小泡， coated vesicle） 2. 胞吐作用 *
细菌
吞噬细胞
小泡运输 胞吞作用
神经髓鞘膜： 脂75％ 线粒体膜： 蛋白质75％ 一般： 脂50％、蛋白40－50％、 糖1－10％
第一节 细胞膜的化学组成和结构
流动镶嵌模型 Fluid Mosai Model
1. 2. 3. 4. 脂质分子排成双层构成生物膜的骨架 蛋白质分子以不同方式镶嵌或联结与脂双层上 膜两侧结构是不对称的 膜脂和膜蛋白具有一定的流动性
(2) 膜蛋白的移动是受限的
例子: 膜蛋白的区域性分布
光漂白后荧光恢复 实验（FRAP）光漂白
杂交细胞膜蛋白 的混合
膜蛋白的区域性分布 小肠上皮细胞
肠腔
上皮下 组织间隙
膜蛋白的区域性分布 小肠上皮细胞
肠腔
上皮下 组织间隙
主动运输蛋白
被动运输蛋白
细胞膜蛋白流动性的限制:
小肠上皮细胞
膜糖类 membrane carbohydrade
1. 膜脂的种类和分子结构
2. 膜脂分子的排列特性
3. 膜脂的流动性 4. 脂双层的不对称性
1. 膜脂的种类和分子结构
(1)磷脂（phospholipid）含量最高 外 磷脂酰胆碱、鞘磷脂 内 磷脂酰乙醇胺、 磷脂酰丝氨酸 (2)胆固醇（cholesterol）可多达与磷脂等量
(3)糖脂 （glycolipid）
选择素、整合素及其受体都是跨膜糖蛋白
(叫作细胞黏附分子)。
白细胞质膜表面有受体
内皮细胞质膜表面 选择素和整合素
白细胞滚动 膜蛋白与细胞黏附
将在第二篇第八章作详细讨论
2. 精－卵结合 sperm-ovum binding
脂质分子 在水中的排列
脂质体liposome
黑膜Black membrane
分子团
脂质分子 在水中的排列
脂质体
双分子层
胞外
脂质分子 在膜上的排列 --脂双层
胞内
lipid bilayer
3. 膜脂的流动性 (fluidity)
(1) 横向扩散
(2) 旋转
(3) 尾部摆动
(4) 翻转
横向扩散
Lateral diffusion
对流动性和带电性的影响
(2) 糖脂全部分布于非胞质单层
意义？
糖脂和
非胞质面
头部带胆碱的 磷脂:
胞质面
头部带氨基 的磷脂:
磷脂的不对称分布是怎样造成的？
复习（图5-14）：
1.发生在内质网中膜脂合成时 2.磷脂转位子搅杂酶 –使平衡分布 3.磷脂转位子翻转酶 –使不对称分布
磷脂的不对称分布意义何在？
1. α螺旋 αhelix 2. β筒 β barrel
－ β片层卷成筒状
α螺旋
真核细胞和细菌的跨膜蛋白 主要是α螺旋结构
疏 水 脂 双 层
β筒
限于线粒体和叶绿体外膜 的跨膜蛋白
疏 水 脂 双 层
5.膜蛋白的移动性 movement
(1) 膜蛋白是移动的、可扩散的，但不翻转
例子：斑片形成、 光漂白后荧光素复原/光漂白中荧光素丢失
吞噬 (颗粒)
鼠巨噬细胞
Hale Waihona Puke 化学性变异 的红细胞小泡运输 胞吞作用
吞噬(颗粒)
back
小泡运输 胞吞作用
吞饮(液体) back
有被小泡
受体介导的胞吞－ 摄入LDL（胆固醇）
受体缺陷：不能让有被小泡结合
go
遗传性高胆固醇血症原因之一
胞吐--蛋白分泌
小泡的形成和融合
• 伴随膜的运动 • 耗能
将在第三篇第十章作详细讨论
极性的头部 （亲水）
非极性尾部 （疏水）
糖 脂 的 分 子 结 构
最简单的糖脂－半乳糖脑苷脂 最复杂的糖脂－神经节苷脂(GM1)
2. 膜脂分子的排列特性
亲水脂分子(amphipathic molecule) - 亲水又亲脂
(1) 分子团 (2) 双分子层
(3) 脂质体
(4) 脂双层
分子团 micelle 双分子层 bilayer
1) 膜蛋白肽链穿越脂双层一次--单次跨膜蛋白
2) 膜蛋白肽链穿越脂双层数次--多次跨膜蛋白
3)β片层卷成筒状贯穿脂双层-- β筒
4) 膜蛋白位于胞质,其肽链疏水段锚入脂双层的胞质单层
5) 膜蛋白共价结合于胞质单层
6) 膜蛋白通过一寡糖链共价结合于非胞质单层中稀有磷脂
7)膜蛋白非共价结合于其他膜蛋白上
翻转
尾部摆动
旋转
磷脂分子在膜上 的运动
1. 磷脂尾部不饱和 脂肪酸对膜流动性 的影响
不饱和脂肪酸含量愈高, 膜流动性愈大
2. 胆固醇对膜流动 性的影响 坚硬的甾环结构使 膜稳定性增加
脂质双分子层流动性
4. 脂双层的不对称性 (asymmetry of lipid bilayer) (1) 两个单层磷脂分布不同
细胞外衣（cell coat）真核细胞表面富含糖类的外围区域
3. 膜糖类的功能
(1)形成细胞外衣 - 保护
(2)特异的糖基和规则的糖链排列 - 识别
例子: 特异糖基被凝集素和含凝集素结构域的受体识别 血型抗原被？识别
细胞膜的功能?
－细胞膜对于外界既是屏障又是沟通中介 小分子物质
物质运输
大分子物质
带着问题听课：
第一节
膜是由哪些物质构成的？ 这些物质是如何构成细胞膜的？
第二节
细胞膜对于细胞有些什么作用？ 细胞膜大致上如何执行这些功能？
钙离子浓度： 膜外是膜内的 10000倍！
膜两侧奇特的 离子分布
第一节 细胞膜的化学组成和结构
• 三种成分
各自独特的理化性状，三者巧妙的相互作用
一、膜脂
二、膜蛋白 三、膜糖
细胞膜（质膜）
膜性质
第六章 细胞膜
第一节 生物膜的化学组成和结构 第二节 细胞膜的功能
光镜下细胞膜：
界膜
(内外分隔而又沟通)
？
思考： 作为界膜所需要的性质
屏障－对水溶性物质的不通透性
物质运输
通道－对水溶性物质选择性的通透
稳定的细胞内环境－分隔
信息交流
与外环境的沟通－识别和被识别、 发出和接收信号 相邻细胞连接
20世纪70年代提出(Singer & Nicolson),不断补充和完善
流动镶嵌模型 Fluid Mosai Model
脂双层
脂质分子
蛋白质分子
膜糖
脂 双 层
膜蛋白
寡聚多糖
糖蛋白
糖脂
磷脂双 分子层
膜蛋白
膜蛋白
胞质半层
胞外半层
是什么决定膜蛋白在冷冻断裂的膜样品上位于哪个半层？
膜脂 membrane lipids
1. 细胞黏附和迁移 adhesion & migration
发生：白细胞趋化（穿过血管内皮进入炎症组织）
白细胞归巢（穿过血管内皮进入淋巴器官）
白细胞
质膜表面有选择素 受体和整合素受体
呵！我俩认识
内皮细胞
质膜表面有 选择素和整合素
第一步：识别－选择素识别并结合受体上膜糖类
第二步：黏附并迁移－整合素与受体上膜糖类结合
膜蛋白在脂双层中存在的方式
1
2
3
4
5
6
7
周围膜蛋白 peripheral membrane protein
－轻柔分离即可获得(第6、7种)
整合膜蛋白 integral membrane protein
－破坏脂双层方可获得(第1～5种)
膜蛋白的不对称性