細胞生物學細胞膜第一頁，共八十九頁，2022年，8月28日第一節細胞膜的化學組成和分子結構第二節小分子物質的跨膜運輸第三節大分子和顆粒物質的跨膜運輸第四節細胞連接第五節細胞膜與疾病

主要內容第二頁，共八十九頁，2022年，8月28日第一節細胞膜的化學組成和分子結構

細胞膜（cellmemberane)

又稱質膜（plasmamembrane）

細胞內膜(endomembrane)

統稱生物膜(biologymembrane)第三頁，共八十九頁，2022年，8月28日一、生物膜的化學成分膜脂:膜的基本骨架。膜蛋白:膜功能的主要體現者。膜糖類:糖脂、糖蛋白。細胞膜的化學組成和分子結構第四頁，共八十九頁，2022年，8月28日

細胞膜的化學組成和分子結構

第五頁，共八十九頁，2022年，8月28日（一）膜脂

生物膜上的脂類統稱膜脂。生物膜的化學組成

膜脂主要包括磷脂、糖脂、膽固醇。

膜脂是雙親性分子：具有極性頭部和非極性的尾部。第六頁，共八十九頁，2022年，8月28日磷脂：膜的基本成分，約占膜脂的50％以上。生物膜的化學組成鞘磷脂(SM)磷脂酰膽堿（卵磷脂PC）磷脂酰乙醇胺（腦磷脂PE）磷脂酰絲氨酸(PS)磷脂酰肌醇(PI)

磷脂甘油磷脂第七頁，共八十九頁，2022年，8月28日膽堿

磷酸

甘油脂肪酸鏈極性頭部（親水基團）非極性尾部（疏水基團）肪酸鏈不飽和脂磷脂酰膽堿的分子結構親水基疏水基第八頁，共八十九頁，2022年，8月28日質膜中的主要磷脂分子第九頁，共八十九頁，2022年，8月28日2.膽固醇：

特點：雙親性分子。含量一般不超過膜脂的1/3。

功能：增加膜穩定性，調節膜的流動性。生物膜的化學組成第十頁，共八十九頁，2022年，8月28日

膽固醇主要存在于真核細胞膜的磷脂分子之間，頭部緊靠磷脂極性頭部，其余部分游離。生物膜的化學組成第十一頁，共八十九頁，2022年，8月28日組成：

寡糖+脂類。約占脂總量的5％以下。定位：動物細胞膜的表面，位于膜的非胞質面。結構：雙親性分子，親水的極性頭部由糖基構成，疏水的非極性尾部為脂肪酸鏈。功能：作為分子受體，與細胞識別及信號轉導有關。3.糖脂：生物膜的化學組成第十二頁，共八十九頁，2022年，8月28日Glycolipids

生物膜的化學組成半乳糖腦苷脂神經節苷脂

唾液酸第十三頁，共八十九頁，2022年，8月28日膜脂在水溶液中自動形成雙層球狀分子團脂質體第十四頁，共八十九頁，2022年，8月28日（二）膜蛋白1.膜蛋白的主要功能：轉運蛋白：轉運分子進出細胞受體：接受外界信號并傳至細胞內連接體：支撐連接細胞骨架成分和間質成分酶蛋白：催化作用生物膜的化學組成第十五頁，共八十九頁，2022年，8月28日（二）膜蛋白2.膜蛋白的類型

外在膜蛋白（extrinsicproteins）（周圍蛋白）

內在膜蛋白（intrinsicproteins）（整合蛋白）生物膜的化學組成脂錨定蛋白（lipid-linkedprotein）（脂連接蛋白）第十六頁，共八十九頁，2022年，8月28日

膜蛋白類型生物膜的化學組成第十七頁，共八十九頁，2022年，8月28日生物膜的化學組成第十八頁，共八十九頁，2022年，8月28日

1）膜外在蛋白（extrinsicproteins）水溶性蛋白，占膜蛋白的20%~30%，靠離子鍵或氫鍵與膜表面的蛋白質分子或脂分子極性頭部非共價結合，易分離。第十九頁，共八十九頁，2022年，8月28日2）膜內在蛋白（intrinsicproteins）占膜蛋白的70%~80%

與膜結合緊密，不易分離跨膜結構域為1-n個疏水α螺旋第二十頁，共八十九頁，2022年，8月28日位于膜兩側，通過共價鍵與脂雙層內的分子結合。胞質側蛋白與脂雙層中的碳氫鏈結合外表面蛋白與磷脂酰肌醇相連的寡糖鏈結合共價鍵共價鍵3）脂錨定蛋白（脂雙層蛋白）第二十一頁，共八十九頁，2022年，8月28日

（三）膜糖類糖類占膜重的1%~10%，多為低聚糖

常見糖類：葡萄糖、半乳糖、N-乙酰氨基葡萄糖、

N-乙酰氨基半乳糖、甘露糖、巖藻糖

膜糖類+膜脂共價鍵共價鍵糖脂（glycolipid）膜糖類+膜蛋白糖蛋白（glycoprotein）生物膜的化學組成第二十二頁，共八十九頁，2022年，8月28日糖類

生物膜的化學組成第二十三頁，共八十九頁，2022年，8月28日生物膜的化學組成細胞外被（cellcoat)位于生物膜非胞質面，由糖蛋白或糖脂組成的周緣區稱為細胞外衣或稱糖萼。細胞內細胞被脂質雙層第二十四頁，共八十九頁，2022年，8月28日生物膜的化學組成細胞表面（Cellsurface）

指細胞外被、細胞膜、細胞膜內緣下富含微管、微絲等成份的胞質溶膠層及細胞特化結構鞭毛、纖毛、微絨毛等所組成的結構。

細胞表面的功能

保護、物質交換、環境穩定、信息傳遞、細胞識別、細胞連接、細胞代謝、細胞增殖、細胞分化、細胞病變、細胞衰老、細胞癌變等。第二十五頁，共八十九頁，2022年，8月28日二、生物膜的特性1.流動性（fluidity）2.不對稱性(asymmetry)第二十六頁，共八十九頁，2022年，8月28日

指膜脂與膜蛋白處于不斷的運動狀態。

相變：生物膜在生理常溫下呈液晶態，溫度下降至某一點時，液晶態轉變為晶態，溫度上升，晶態又可溶解為液晶態，晶態和液晶態之間的相互轉變稱相變。相變溫度:

引起細胞膜液晶態和晶態轉變的臨界溫度。生物膜的特性1.生物膜的流動性（fluidity)第二十七頁，共八十九頁，2022年，8月28日（1）膜脂的分子運動3）旋轉運動1）側向移動2）翻轉運動4）左右擺動

(彎曲運動）5）伸縮震蕩運動生物膜的特性伸縮震蕩運動5彎曲運動4旋轉運動3翻轉運動2側向移動第二十八頁，共八十九頁，2022年，8月28日膜脂的分子運動生物膜的特性第二十九頁，共八十九頁，2022年，8月28日1）脂肪酸鏈的飽和程度：不飽和程度↑膜流動性↑3）膽固醇的影響：雙向調節（2）影響膜脂流動性的因素生物膜的特性2）脂肪酸鏈的長度：長鏈脂肪酸相變溫度高，膜流動性降低。4）卵磷脂/鞘磷脂比值：卵磷脂和鞘磷脂的比值↑膜流動性↑5）其它因素：溫度、離子強度第三十頁，共八十九頁，2022年，8月28日

1）側向運動（3）膜蛋白分子的運動

2）旋轉運動生物膜的特性（4）膜流動性的生理意義是保證正常功能的必要條件。膜流動性低于一定閾值時，酶活動和跨膜運輸停止。膜流動性過高，造成膜溶解。第三十一頁，共八十九頁，2022年，8月28日第三十二頁，共八十九頁，2022年，8月28日卵磷脂和鞘磷脂多分布在膜外層，磷脂酰乙醇胺、磷脂酰絲氨酸和磷脂酰肌醇多分布在膜的內層

2.生物膜的不對稱性(asymmetry)

（1）膜質分布的不對稱：第三十三頁，共八十九頁，2022年，8月28日（2）膜蛋白分布的不對稱1）外在蛋白：多在膜的內表面。2）鑲嵌蛋白：內層多于外層。3）跨膜蛋白：有方向性。

親水端長度不同氨基酸種類順序不同。第三十四頁，共八十九頁，2022年，8月28日意義：膜結構的不對稱性決定了膜功能的方向性.（3）膜糖類分布不對稱膜蛋白與膜脂中糖基全部分布在脂雙層的非胞質側。生物膜的分子結構模型第三十五頁，共八十九頁，2022年，8月28日三、生物膜的分子結構模型一、片層結構模型(1935年Danielli-Davson提出)第三十六頁，共八十九頁，2022年，8月28日

1959年Robertson

用超薄切片技術獲得細胞膜照片，

顯示暗-明-暗三層結構，總厚約7.5nm。第三十七頁，共八十九頁，2022年，8月28日二、單位膜模型（1959年Robertson提出）生物膜的分子結構模型第三十八頁，共八十九頁，2022年，8月28日流動的脂雙分子層構成膜的連續主體。即具有固體分子排列的有序性，又具有液體的流動性。2.蛋白分子以以各種形式鑲嵌于脂雙分子層中。3.膜脂和膜蛋白具有流動性和不對稱性.對液態鑲嵌模型的評價強調了膜的流動性和不對稱性、忽視了膜蛋白對脂質分子的控制作用和膜各部分流動的不均一性。三、液態鑲嵌模型（fluidmosaicmodel)生物膜的分子結構模型（1972年S.J.Singer-G.L.Nicolson提出）第三十九頁，共八十九頁，2022年，8月28日三、液態鑲嵌模型（fluidmosaicmodel)生物膜的分子結構模型第四十頁，共八十九頁，2022年，8月28日生物膜的分子結構模型四、脂筏結構模型

脂筏模型（lipidrafts）：脂質雙分子層不是一個完全均勻的二維流體，膜中富含膽固醇和鞘磷脂的微區中聚集一些特定的蛋白質區。

特點：比膜的其他部分厚，更有秩序且較少流動性。周圍流動性較高。脂筏提供有利于蛋白質形成有效構象的變構環境。

功能：參與信號轉導、受體介導的內吞作用及膽固醇代謝運輸等。

第四十一頁，共八十九頁，2022年，8月28日脂筏（lipidrafts）模型第四十二頁，共八十九頁，2022年，8月28日本章節重點

1、掌握細胞膜的化學組成。

2、掌握細胞膜的特性。

3、掌握細胞膜的分子結構模型。第四十三頁，共八十九頁，2022年，8月28日第四章細胞膜與物質的跨膜運輸

齊齊哈爾醫學院生物遺傳教研室

張淑玲第四十四頁，共八十九頁，2022年，8月28日第二節小分子物質的跨膜轉運一、主要方式：1、被動運輸（passivetransport）：物質順濃度梯度進出細胞，不消耗能量2、主動運輸（activetransport）：物質逆濃度梯度進出細胞，需要載體、消耗能量。第四十五頁，共八十九頁，2022年，8月28日二、簡單擴散（simplediffusion）3.運輸對象：疏水分子-—CO2、O2、苯等。

小的不帶電的極性分子—醇、尿素、甘油等。

2.特點：⑴不消耗能量；⑵不需要膜蛋白協助；⑶運輸速度取決于分子的大小和脂溶性。概念：指物質順濃度梯度從高濃度一側通過細胞膜向低濃度一側移動的方式，不需消耗能量，

又稱被動擴散（passivediffusion）。第四十六頁，共八十九頁，2022年，8月28日小分子物質的自由擴散第四十七頁，共八十九頁，2022年，8月28日簡單擴散細胞外細胞內小分子物質細胞膜第四十八頁，共八十九頁，2022年，8月28日肺泡與肺毛細血管之間的氣體交換第四十九頁，共八十九頁，2022年，8月28日三、膜轉運蛋白介導的跨膜運輸膜轉運蛋白分類：

載體蛋白（carrierprotein)

通道蛋白(channelprotein)與特定物質結合改變構象使物質穿越細胞膜。

形成貫穿脂雙層之間的通道。

小分子物質的跨膜轉運既介導被動運輸，也介導主動運輸。只介導被動運輸。第五十頁，共八十九頁，2022年，8月28日1.通道蛋白轉運離子的特性：⑴物質的運輸速度快。⑵離子通道具有高度選擇性。⑶大多數離子通道不持續開放，受“閘門”控制。⑷為被動運輸。（一）通道蛋白介導的跨膜運輸小分子物質的跨膜轉運第五十一頁，共八十九頁，2022年，8月28日2.離子通道的類型⑴電壓閘門通道(voltage-gatedchannels)⑵配體閘門通道(ligand-gatedchannels）(3)應力激活通道（一）通道蛋白介導的跨膜運輸第五十二頁，共八十九頁，2022年，8月28日（二）載體蛋白介導的被動運輸—易化擴散2.運輸對象：

葡萄糖、氨基酸及細胞代謝物。小分子物質的跨膜轉運1.易化擴散（facilitateddiffusion）：各種極性分子和無機離子通過膜轉運蛋白

順濃度梯度

的跨膜轉運過程。第五十三頁，共八十九頁，2022年，8月28日易化擴散細胞外細胞內細胞膜載體蛋白第五十四頁，共八十九頁，2022年，8月28日（二）載體蛋白介導的被動運輸—易化擴散3.特點：

①不消耗代謝能②需要載體蛋白的協助③具有特異性④具有飽和性⑤可被競爭性阻斷劑阻斷4.運輸方式

單向運輸：常見于小腸上皮細胞

協同運輸：常見于Na+-Ca+，Na+-H+交換載體小分子物質的跨膜轉運第五十五頁，共八十九頁，2022年，8月28日單向運輸第五十六頁，共八十九頁，2022年，8月28日協同運輸第五十七頁，共八十九頁，2022年，8月28日小分子物質的跨膜轉運（二）載體蛋白介導的主動運輸概念：

由載體蛋白介導的物質逆濃度梯度或化學梯度進行跨膜轉運的方式，消耗能量。第五十八頁，共八十九頁，2022年，8月28日主動運輸載體蛋白能量注意載體構象的變化！細胞外細胞內細胞膜第五十九頁，共八十九頁，2022年，8月28日小分子物質的跨膜轉運※

Na＋-K＋泵——Na＋-K＋-ATP酶（三）載體蛋白介導的主動運輸1.功能：泵入K+泵出Na+，形成并保持膜內高鉀膜外高鈉的分布。

2.特性：運出3Na+轉入2K+

ATP第六十頁，共八十九頁，2022年，8月28日Na+ATPADPNa+PPK+Na+K+PK+Na+-K+泵：膜電位產生，維持滲透壓平衡，保持細胞容積恒定。細胞外間隙細胞質水解1個ATP，排出3個Na+，攝入2個K+。Na＋-K＋泵——Na＋-K＋-ATP酶構成：2個大亞基、2個小亞基組成4聚體，分布于動物細胞質膜。第六十一頁，共八十九頁，2022年，8月28日Na＋-K＋泵——Na＋-K＋-ATP酶第六十二頁，共八十九頁，2022年，8月28日①細胞內低鈉高鉀是許多代謝反應的必要條件②維持細胞的滲透性，保持細胞的體積.③維持細胞的靜息電位.鈉泵的意義：※Na＋-K＋泵——Na＋-K＋-ATP酶小分子物質的跨膜轉運第六十三頁，共八十九頁，2022年，8月28日Ca2＋泵——Ca2＋-ATP酶作用：維持細胞內較低的鈣離子濃度。（細胞內Ca2+濃度10-7M，細胞外10-3M）特性：泵出2個Ca2+

/每ATP

。位置：肌漿網小分子物質的跨膜轉運第六十四頁，共八十九頁，2022年，8月28日Na＋-H+交換載體——調節細胞內PHNa+H+小分子物質的跨膜轉運第六十五頁，共八十九頁，2022年，8月28日①小分子物質逆濃度梯度轉運②需要消耗能量③需要膜上的特異性載體介導小分子物質的跨膜轉運（四）主動運輸的特點第六十六頁，共八十九頁，2022年，8月28日小分子物質跨膜運輸被動運輸簡單擴散主動運輸易化擴散通道蛋白介導的擴散Na＋-K＋泵Ca2+-pumpNa＋-H+交換載體小結第六十七頁，共八十九頁，2022年，8月28日膜泡運輸：細胞與環境中的大分子和顆粒物質不能直接進行跨膜運輸，必須由膜包圍形成小泡進行運輸。第三節大分子和顆粒物質的跨膜運輸

膜泡運輸是主動運輸的形式之一，它的活動需要消耗能量。第六十八頁，共八十九頁，2022年，8月28日

胞吞作用(endocytosis)胞吐作用(exocytosis)胞飲作用吞噬作用受體介導的胞吞作用膜泡運輸的方式：第六十九頁，共八十九頁，2022年，8月28日

大分子物質和顆粒性物質附著在細胞膜上，質膜內陷包圍物質形成小囊泡，小囊泡脫離細胞膜進入細胞。一、胞吞作用(endocytosis)第七十頁，共八十九頁，2022年，8月28日1.吞噬作用（phagocytosis）細胞內吞較大的固體顆粒物質的過程稱為吞噬作用，形成的囊泡稱為吞噬體。如細菌、細胞碎片等。第七十一頁，共八十九頁，2022年，8月28日2.胞飲作用（pinocytosis）細胞吞入液體或極小的顆粒物質的過程稱為胞飲作用，形成的囊泡稱為吞飲體。第七十二頁，共八十九頁，2022年，8月28日大分子物質如低密度脂蛋白（LDL）進入細胞須與膜上的特異性受體（鑲嵌蛋白質）識別并結合，然后通過膜內陷形成囊泡而入胞。3.受體介導的內吞作用

是特異的、高效的攝取細胞外大分子的方式。第七十三頁，共八十九頁，2022年，8月28日LDL顆粒LDL受體有被小窩有被小泡內吞去被無被小泡胞內體融合受體與大分子顆粒分開胞內體部分受體再循環胞內體部分

初級溶酶體融合吞噬溶酶體第七十四頁，共八十九頁，2022年，8月28日籠蛋白的結構第七十五頁，共八十九頁，2022年，8月28日籠蛋白的結構——三腿蛋白復合物重鏈輕鏈第七十六頁，共八十九頁，2022年，8月28日二、胞吐作用(exocytosis)包含大分子物質的小囊泡從細胞內部移至細胞表面，與質膜融合，將物質排出細胞之外的過程。第七十七頁，共八十九頁，2022年，8月28日胞吐作用吞噬作用胞飲作用吞噬體吞飲體第七十八頁，共八十九頁，2022年，8月28日為細胞的生命活動提供相對穩定的內環境；選擇性物質運輸，代謝底物的輸入與產物的排出；提供細胞識別位點，完成細胞內外信息跨膜傳遞；提供酶結合位點，使酶促反應高效有序地進行；介導細胞連接(細胞間、細胞與基質間）；參與形成具有不同功能的細胞表面特化結構。細胞膜的功能第七十九頁，共八十九頁，2022年，8月28日第四節細胞連接

細胞連接（celljunction)：是細胞相互連接處局部質膜所形成的特化結構。封閉連接：將相鄰細胞的質膜密切地連接在一起，從而阻止溶液中的分子沿細胞間隙滲入。錨定連接：通過骨架系統將細胞與相鄰細胞與基質之間連接起來。通訊連接：動物細胞最常見的連接方式。第八十頁，共八十九頁，2022年，8月28日細胞膜細胞間隙蛋白質索（嵴線）一、封閉連接（緊密連接）細胞連接第八十一頁，共八十九頁，2022年，8月28日橋