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1、,重點,第四章 細胞膜與細胞表面,第一節 細胞膜與細胞表面特化結構,第二節 細胞連接,第三節細胞外被與細胞外基質,流動鑲嵌模型的主要特點 生物膜的流動性和不對稱性 細胞連接的主要方式及其功能 細胞外基質的主要成分及其功能,第一節 細胞膜與細胞表面特化結構,細胞膜一、細胞膜的結構二、膜脂三、膜蛋白四、膜的流動性五、膜的不對稱性六、細胞膜的功能七、膜骨架與細胞表面的特化結構,第二節 細胞連接,一、細胞連接的功能分類二、封閉連接三、錨定連接四、通訊連接五、細胞表面的粘著因數,細胞與細胞間或細胞與細胞外基質的聯結結構稱为細胞連接（cell junction）。,一、細胞膜的結構模型,（一）生物膜結構的
2、研究簡史及結構模型（二）目前对生物膜結構的認識,細胞膜結構模型的研究簡史,E.Gorter和FGrendel（1925）:“蛋白質-脂類-蛋白質”三夾板/三明治結構模型J.D.Robertson（1959年）：單位膜模型(unit membrane model)和G.Nicolson（1972）：生物膜的流動鑲嵌模型(fluid mosaic model)脂筏模型（lipid rafts model）（在膜表面上具有膽固醇和鞘磷脂等形成的微結构，如同“脂筏”，載著各種蛋白質）,目前對生物膜結構的認識,磷脂雙分子层是生物膜的基本結構成分。鑲嵌在脂雙層分子中或結合在其表面的蛋白分子的不對稱性及其與
3、脂分子的協同作用賦予生物膜特性與功能。膜蛋白和膜脂的流動性受制約。,四、膜的流動性,膜的流動性是指生物膜內的脂質和蛋白質分子的運動性，是膜的基本特性之一，也是細胞進行生命活動的必要條件。（一）膜脂的流動（二）膜蛋白的流動,五、膜的不對稱性,膜脂的不對稱性 膜蛋白與糖蛋白的不對稱性 膜糖的不對稱性脂筏在膜表面具有膽固醇和鞘磷脂等形成的微結構,二、膜脂,（一）成分：膜脂主要包括磷脂（甘油磷脂和鞘磷脂）、膽固醇和糖脂。（二）膜脂的四種熱運動方式（三）脂質體（liposome）,主要特徵：一個極性頭部和兩個非極性的尾部(心磷脂除外）脂肪酸碳鏈為偶數,大多為16,18或20個碳原子含飽和脂肪酸(如軟脂酸
4、)及不飽和脂肪酸(如油酸),1.磷脂膜脂是基本成分(50%)。分甘油磷脂 鞘磷脂(SM)：腦和神經細胞膜中豐富；原核細胞和植物細胞沒有。,四种運動方式,沿膜平面的側向運動（基本運動方式）,其擴散係數為10-8cm2/s；脂分子圍繞軸心的自旋運動；脂分子尾部的擺动；雙層脂分子之間的翻转運動，發生頻率還不到脂分子側向交換頻率的1010，但在內質網膜上，新合成的磷脂分子翻轉運動發生頻率很高。,（三）脂質體（liposome）,脂質體是根據磷脂分子可在水相中形成穩定的脂雙層膜的趨勢而製備的人工膜。脂質體的類型 脂質體的應用,脂質體的類型,水溶液中的磷脂分子團,球形脂質體,平面脂質體膜,疾病治療用的脂質
5、體示意圖,PEG膜,抗體,脂溶性物質,藥物結晶,脂質體的應用,研究生物膜的特性轉基因製備藥物1.作為藥物載體：抗癌藥、抗寄生蟲和真菌藥、多 肽及酶類藥等。2.作為疫苗載體：起免疫佐劑作用。3.用於免疫診斷：包裹螢光物質或酶活性物質。4.作為基因治療和核酸免疫中的DNA載體。,細胞內吞脂質體的過程,三、膜蛋白,（一）基本類型（二）內在膜蛋白與膜脂結合的方式（三）去垢劑（detergent）,外在(外周)膜蛋白(extrinsic/peripheral membrane proteins)水溶性蛋白，靠離子鍵或其它弱鍵與膜表面的蛋白質分子或脂分子結合，易分離。,（一）膜蛋白的基本類型,內在(整合)
6、膜蛋白(intrinsic/integral membrane proteins)水不溶性蛋白，與膜結合緊密，需用去垢剂使膜崩解後才可分離。,內在膜蛋白,外在膜蛋白,生物膜的化學組成,生物膜主要由膜脂和膜蛋白組成，還有少量糖，主要以糖脂和糖蛋白的形式存在。膜脂是膜的基本骨架，膜蛋白是膜功能的主要體現者。動物細胞膜通常含有等量的脂類和蛋白質。一般，脂類約占50，蛋白質約40，糖類約210，不同的膜含量不同。蛋白質與脂的多少與膜的功能密切相關，膜的功能主要由蛋白質承擔，功能活動較旺盛的膜，蛋白質含量就高,如，線粒體內膜是電子傳遞鏈所在；反之亦然，如神經鞘主要起對神經元的保護、絕緣作用，蛋白質含量低
7、。,（三）去垢劑 是一端親水一端疏水的兩性小分子，是分離與研究膜蛋白的常用試劑。離子型去垢劑常用SDS（作用劇烈，使細胞膜崩解、蛋白質變性）非離子型去垢劑常用TritonX-100（使細胞膜崩解，但作用溫和）,膜蛋白流動性的實驗研究螢光抗體免疫標記實驗成斑現象(patching)或成帽現象(capping)光脫色螢光恢復技術,運動方式：側向擴散和旋轉擴散。運動形式：隨機移動 定向移動 局部擴散限制因素：被膜骨架固定；在馬達代表的牽引下定向運動；其運動受其它膜蛋白的限制或影響被膜骨架(或其它膜結構)限制在一定範圍內運動其運動受細胞外基質限制,光脫色螢光恢復技術(fluorescence reco
8、very after photobleaching,FRAP),螢光素標記,鐳射素照射,螢光恢復,研究膜蛋白或膜脂流動性的基本實驗技術之一證明膜的流動性測量膜蛋白的擴散速率,六、細胞膜的功能,為細胞的生命活動提供相对穩定的內環境;選擇性的物質運输,包括代謝底物的輸入與代謝產物的排除,並伴隨着能量的傳递;提供細胞識别位點,並完成細胞內外資訊跨膜傳遞;為多種酶提供結合位点,使酶促反應高效而有序地進行;介導細胞與細胞、細胞與基質之間的連接;參與形成有不同功能的細胞表面特化結構。,七、膜骨架與細胞表面的特化結構,膜骨架是指細胞膜下與膜蛋白相連的由纖維蛋白組成的網架結構，它參與維持細胞膜的形狀並協助質膜
9、完成多種生理功能。細胞表面形成某些特化結構，如微絨毛、皺褶、纖毛、鞭毛等，以完成特定的功能。,紅細胞質膜蛋白及膜骨架,紅細胞質膜蛋白的SDS-PAGE 紅細胞膜骨架的結構,封閉連接 緊密連接錨定連接 橋粒、半橋粒 粘著帶、粘著斑通訊連接 間隙連接 化學突觸 胞間連絲,一、細胞連接的功能分類,緊密連接,間隙連接,錨定連接,橋粒,半橋粒,粘著帶,粘著斑,二、封閉連接,緊密連接是封閉連接的主要形式，主要存在於動物上皮細胞間。緊密連接由圍繞在細胞細胞周圍的焊接線（脊线）網路組成。上皮細胞層對小分子的封閉程度直接與脊線的數量有關。緊密連接的焊接線由跨膜細胞粘附分子構成。,脊線,緊密連接的功能 1.封闭作
10、用：緊密連接的主要作用是封閉相鄰細胞間的接縫，防止溶液中的分子沿細胞間隙滲入體內，從而保證了機體內環境的相對穩定。消化道上皮、膀胱上皮、腦毛細血管內皮以及睾丸支持細胞之間都存在緊密連接。後二者分別構成了腦血屏障和睾血屏障，能保護這些重要器官和組織免受異物侵害。2.隔离作用：緊密連接使上皮細胞游離端 與基底面細胞膜上的膜蛋白隔離，以行 使各自不同的膜功能。3.支持作用,三、錨定連接(anchoring junctions),錨定連接在組織內分佈很廣泛,在上皮組織,心肌和子宮頸等組織中含量尤為豐富。錨定連接的形式錨定連接的功能,錨定連接的形式,與中間絲相連的錨定連接 橋粒 半橋粒 與肌動蛋白纖維相
11、連的錨定連接 粘著帶 粘著斑,通過錨定連接將相鄰細胞的骨架系統或將細胞與基質相連形成一個堅挺、有序的細胞群體。,錨定連接的功能,四、通訊連接,（一）間隙連接（二）化學突觸（三）胞間連絲,間隙連接,分佈廣泛，幾乎存在於所有的動物組織中。間隙連接結構 間隙連接處相鄰細胞質膜間的間隙為23nm；基本結構單位为連接子(connexon)。間隙連接的功能,由6個相同或相似的跨膜蛋白亞單位 即連接子蛋白環繞而成,直徑約8nm，中心形成一個直徑約1.5nm孔道，允許小於1.5KD分子通過,連接子,間隙連接,間隙連接連接子的蛋白成分,已分離20餘種構成連接子的蛋白，屬同一蛋白家族，其分子量26-60KD不等；
12、連接子蛋白具有4個-螺旋的跨膜區，是該蛋白家族最保守的區域。連接子蛋白的一級結構比較保守,並有相似的抗原性。不同類型細胞表達不同的連接子蛋白，使間隙連接的孔徑与調控機制有所不同。,間隙連接的功能,參與細胞分化 為胚胎發育中細胞間的偶聯提供信號物質的通路,從而為某一特定細胞提供它的“位置資訊”，並據此影響其分化。（腫瘤細胞間間隙的連接明顯減少或消失間隙連接類似“腫瘤抑制因數”。）協調代謝 允許小分子代謝物和信號分子通過是細胞间代謝偶联的基礎。構成電突觸(electronic junction)電突觸不依賴神經遞質或資訊物質即可傳遞細胞的電興奮活動到相鄰的細胞，快速實現細胞間信號通訊。,間隙連接的
13、通透性是可以調節的,降低胞質中的pH值和提高自由Ca2+的濃度都可以使其通透性降低。間隙連接的通透性受兩侧電压梯度的調控及細胞外化學信号的調控。,胞間連絲,是植物細胞特有的通訊連接。結構功能 與動物細胞間的間隙連接相似 實現細胞間由信號介導的物質有擇性的轉運；實現細胞間的電傳導；在發育過程中，胞間連絲結構的改變可以調節植物細胞間的物質運輸。,五、細胞表面的粘著因數,同種類型細胞間的彼此粘連是許多組織的基本結構特徵。細胞與細胞間的粘連是由特定的細胞粘著因子所介導的。粘著因數均為內在膜蛋白，在胞內與細胞骨架成分相連，多數需依賴Ca2+或Mg2+才起作用。（一）細胞中主要的粘著因數（二）與錨定連接相
14、關的粘著因數（三）非錨定連接的細胞粘著因數,細胞粘著分子（cell adhesion molecule，CAM）是參與細胞與細胞之間及細胞與細胞外基質之間相互作用的分子。分類：鈣粘素、選擇素、免疫球蛋白超家族、整聯蛋白及質膜整合蛋白聚糖五類。分子結構：為糖蛋白,由三部分組成。,胞外區(N端部分,負責與配體識別),跨膜區(多為一次跨膜),胞質區(C端部分,與質膜下骨架成分直接相連，或與胞內信號分子相連),整聯蛋白結構示意圖,鈣粘素的結構特點與功能 屬於同親性依賴Ca2+的細胞粘連糖蛋白，對胚胎發育中的細胞識別、遷移和組織分化以及成體組織器官構成具有主要作用。,選擇素的結構特點與功能 屬異親性依賴
15、Ca2+的、能與特異糖基識別並相結合的糖蛋白，其胞外部分具有一凝集素（lectin）結構域。主要參與白細胞與脈管內皮細胞之間的識別與粘著。主要成員包括：P(Platelet)選擇素、E(Endothelial)選擇素和L(Leukocyte)選擇素。,細胞粘連中免疫球蛋白的結構特點功能 分子結構中具有與免疫球蛋白類似結構域的CAM超家族。介導同親性細胞粘著或介導異親性細胞粘著但其粘著作用不依賴Ca2+，其中N-CAMs在神經組織細胞間的粘著中起主要作用。,整聯蛋白的結構與功能 由和兩個亞基形成的異源二聚體糖蛋白。人體細胞中已發現16種鏈和8種鏈，它們相互配合形成22種不同的二聚體整合素，可與不
16、同的配基結合，從而介導細胞與基質、細胞與細胞之間的粘著。,非錨定連接的細胞間粘著方式,1.鈣粘素 2.免疫球蛋白類細胞粘著分子 3.整聯蛋白 4.選擇素 5.質膜整合蛋白聚糖,細胞中主要的粘著因數家族（P95）,與細胞錨定連接相關的粘著因數（P96）,非錨定連接的細胞粘著因數(深色部分)P95,整聯蛋白,選擇素,免疫球蛋白超家族,鈣粘素,（胞內）,（胞膜）,（胞外）,屬異親性依賴Ca2+糖蛋白，與特異糖基識別並結合，胞外部分有凝集素結構域。主要參与白細胞與血管內皮細胞間識別與粘著,具有與免疫球蛋白類似結構域。介導同親性細胞粘著或異親性細胞粘著，但不依賴Ca2+，在神經組織細胞間粘著中起主要作用
17、,選擇素,Ig-SF,第三節 細胞外被與細胞外基質,細胞外被和細胞外基質的概念 一、膠原（collagen）二、糖胺聚糖和蛋白聚糖三、層粘連蛋白和纖粘連蛋白四、彈性蛋白（elastin）五、植物細胞壁,細胞外被（cell coat）也稱糖被或糖萼(glycocalyx),指細胞質膜外表面覆蓋的一層含糖類物質的結構，由構成質膜的糖蛋白和糖脂伸出的寡糖链組成,實質上是質膜結構一部分。功能：1.保護作用潤滑、防機械傷、蛋白酶、細菌2.細胞識別單糖殘基排列順序編成細胞表面的密 碼，是細胞的“指紋”；3.決定血型,細胞外基質（extracellular matrix）指分佈於細胞外空間，由細胞分泌的蛋白
18、和多糖所構成的網路結構。主要由膠原、非膠原糖蛋白（層粘蛋白、纖粘蛋白）、糖胺聚糖與蛋白聚糖、彈性蛋白四大類大分子構成。功能：1.支持作用構成細胞的框架，負責組織的構建;2.調控作用其三維結構及成份的變化可改變細胞微環境，對細胞形態、生長、分裂、分化和凋亡起重要的調控作用。很多成分或其受體基因的突變與可導致多種疾病甚至腫瘤的發生。,一、膠原（collagen）,是胞外基質最基本結構成份之一，是動物體體內含量最豐富的蛋白質(占總量的30以上)1.常見的膠原類型及其在組織中的分佈 2.膠原及其分子結構 3.膠原的合成與加工 4.膠原的功能 Addtion：膠原與疾病,二、糖胺聚糖和蛋白聚糖,1.糖胺
19、聚糖（glycosaminoglycan,GAGs）2.蛋白聚糖（proteoglycan）,三、層粘連蛋白和纖粘連蛋白,1.層粘連蛋白（laminin）2.纖連蛋白（fibronectin）,四、彈性蛋白(elastin),結構 彈性纖維的主要成分；主要存在于脈管壁及肺;彈性蛋白是高度疏水的非糖基化蛋白，有兩個明顯的結構特徵:構象呈無規則捲曲狀態;通過Lys殘基相互交連成網狀結構.,主要功能與膠原纖維共同存在，分別賦予組織以彈性及抗張性。,五、植物細胞壁,組成功能（可看作是高等植物細胞外基質）決定植物細胞形態,提供機械強度、抗張力、壓力;保护植物細胞免受病原菌、機械和化學損害；控制物質交换，
20、容許小分子、離子通過；限制大分子通過；信息儲存庫的功能：產生多種寡糖素作為信號物质影響植物細胞生長、發育和分化。,真核細胞的細胞外結構（extracellular structures）,小結,常見的膠原類型及其在組織中的分佈（P99）,膠原是細胞外基質中最主要的水不溶性纖維蛋白型膠原含量最豐富，形成類似的纖維結構；但並非所有膠原都形成纖維；型膠原 主要分佈於皮膚、肌腱、韌帶及骨中，具有很強的抗張強度;型膠原主要存在於軟骨中;型膠原形成微細的原纖維網，廣泛分佈於伸展性的組織，如疏鬆結締組織;型膠原形成二維網格樣結構，是基膜的主要成分及支架。,膠原及其分子結構,膠原纖維的基本結構單位是原膠原；原
21、膠原由三條肽鏈盤繞成的三股螺旋結構。,膠原的合成與加工,前體肽鏈在粗面內質網合成，並形成前原膠原（preprocollagen）。前原膠原是原膠原的前體和分泌形式，在粗面內質網合成、加工與組裝，經高爾基體分泌；前原膠原在細胞外由兩種專一性不同的蛋白水解酶作用,分別切去N-末端前肽及C-末端前肽，成为原膠原（procollagen）；原膠原進而聚合裝配成膠原原纖維(collagen fibril）、膠原纖維（collagen fiber）。,膠原的功能,構成細胞外基質的骨架結構膠原在胞外基質中含量最高，剛性及抗張力強度最大，構成細胞外基質的骨架結構。細胞外基質中的其它組分通過與膠原結合形成結構與
22、功能的複合體。在不同組織中，膠原組裝成不同的纖維形式（如肌腱、韌帶等），以適應特定功能的需要；促進細胞生长（如：肝細胞等在含有膠原的培養基中生長較快）；參與信號傳遞調控 膠原可被膠原酶特異降解而參入胞外基質信號傳遞的調控網路中。,糖胺聚糖,糖胺聚糖是由重複的二糖單位構成的長鏈多糖。二糖單位：氨基己糖(氨基葡萄糖/氨基半乳糖）+糖醛酸糖胺聚糖可分為透明質酸、4-硫酸軟骨素、6-硫酸軟骨素、硫酸皮膚素、硫酸乙醯肝素、肝素和硫酸角質素等。透明質酸（hyaluronic acid）及其生物學功能 蛋白聚糖的主要結構組分；使細胞保持彼此分離而易於運動遷移和增殖，亦促使細胞增殖和遷移，並阻止細胞分化 結締
23、組織中起強化、彈性和潤滑作用;,蛋白聚糖,存在所有結締組織和胞外基質及許多細胞表面；由糖胺聚糖(透明質酸除外)與核心蛋白絲氨酸殘基共價連接形成蛋白聚糖單体的巨分子；若干蛋白聚糖單體借連接蛋白以非共價鍵與透明質酸結合形成多聚體的蛋白聚糖；蛋白聚糖的特性與功能：巨分子 軟骨中的蛋白聚糖是已知的最大巨分子之一，賦予軟骨以凝膠樣特性和抗變形能力；多態性 一個核心蛋白連接數百糖胺聚糖；激素富集與儲存 蛋白聚糖可多種生長因數結合，是細胞外的激素富集與儲存庫，有效完成信號傳導。,層粘連蛋白（laminin）,結構 是高分子糖蛋白（820KD），由一條重鏈和兩條輕鏈構成；至少有兩個不同的受體結合部位：與型膠原
24、的結合部位；與質膜上整聯蛋白結合的序列主要功能 與膠原一起構成基膜，將細胞錨定於基膜上，是胚胎中出現最早的細胞外基質成分；刺激細胞黏著、細胞運動、生長、遷移和分化，在胚胎發育及組織分化中具有重要作用；也與腫瘤細胞的轉移有關。,纖連蛋白（fibronectin）,結構 是高分子量糖蛋白(220-250KD)，血漿纖連蛋白為可溶性二聚體，由兩條相似的鏈及鏈組成V形；細胞外基質及細胞表面的纖連蛋白為不溶性多聚體。纖連蛋白的膜蛋白受體為整聯蛋白家族成員.主要功能 介導細胞粘著，調節細胞形狀和細胞骨架的組織，促進細胞鋪展；胚胎發生過程中，是細胞遷移和分化所必須的 創傷修復中，促進巨噬細胞和其它免疫細胞遷
25、移到受損部位；血凝塊形成中，促進血小板附著於血管受損部位.,纖粘連蛋白以可溶形式存在血漿中，為二聚體，由兩條相似的A鏈及鏈組成，整個分子呈V形；纖粘連蛋白以不溶形式存在細胞外基質及細胞表面，為多聚體，人體亞單位有20種以上；纖粘連蛋白不同的亞單位為同一基因的表達產物，每個亞單位由數個結構域構成，RGD（Arg-Gly-Asp）三肽序列是為細胞識別的最小結構單位；纖粘連蛋白的膜蛋白受体為整合素家族成員之一，在其細胞外功能區有與RGD高親和性結合部位。,植物細胞壁的組成,纖維素分子纖維素微原纖維（microfibril)，為細胞壁提供了抗張強度；半纖維素（hemicellulose):木糖、半乳糖
26、和葡萄糖等組成的高度分支的多糖，介導微原纖維彼此連接或介導微原纖維與其它基質成分（果膠質）連接；果膠質（pectin）：含有大量攜帶負電荷的糖，結合Ca2+等陽離子，被高度水化形成凝膠。果膠質與半纖維素橫向連接，參與細胞壁複雜網架的形成；伸展蛋白(extensin)：糖蛋白，在初生壁中含量可多達15，糖的總量約占65。木質素(lignin)：由酚殘基形成的水不溶性多聚體，參與次生壁形成，並以共價鍵與細胞壁多糖交聯，大大增加了細胞壁的強度與抗降解。,“細胞膜由雙層脂分子組成”(1925),暗-明-暗三層結構“單位膜”模型(1959),“流動鑲嵌模型”（1972）,細胞膜結構模型的研究簡史,貫穿脂
27、雙層的蛋白質通道(1959),蛋白質-脂類-蛋白質的“三明治模型”(1935),“細胞膜由連續的脂類物質組成”(1895),細胞膜超薄切片照片,(免疫螢光技術、冰凍蝕刻技術),“三明治”模型,流動鑲嵌模型,膜的流動性:膜蛋白和膜脂均可側向運動。膜蛋白分佈的不對稱性：有的鑲在膜表面，有的嵌入或橫跨脂雙分子層。,寡糖,糖脂,糖蛋白,疏水螺旋,磷脂,膽固醇,膜蛋白的不對稱性是指每種膜蛋白分子在細胞膜上都具有明確的方向性和分佈的區域性；各種膜蛋白在膜上都有特定的分佈區域。某些膜蛋白只有在特定膜脂存在時才能發揮其功能；膜蛋白的不對稱性包括外周蛋白分佈的不對稱以及整合蛋白內外兩側氨基酸殘基數目的不對稱。,
28、膜蛋白的不對稱性,膜脂流動性的影響因素：1.膽固醇：含量，流動性2.脂肪酸鏈的飽和度：含雙鍵越多越不飽和,膜流動性3.脂肪酸鏈的鏈长：長鏈脂肪酸相變溫度高,膜流動性4.卵磷脂/鞘磷脂：比例膜流動性(因鞘磷脂粘度高於卵磷脂)5.溫度：細菌和動物細胞常通過增加不飽和脂肪酸含量調節膜脂相變溫度以維持膜脂的流動性；6.膽固醇：對動物細胞膜的流動性起重要的雙向調節作用；7.其他：膜蛋白和膜脂的結合方式、酸鹼度、離子強度等。,膜脂分子的運動側向、自旋、擺動、翻轉、振盪,螢光抗體免疫標記實驗分別以綠、紅螢光抗體標記人、鼠細胞；細胞融合（仙台病毒介導）；螢光擴散(10min)螢光均勻分佈（40min）證明與抗
29、體結合的膜蛋白在質膜上的運動,ES質膜的細胞外表面（extrocytopasmic surface）；PS質膜的原生質表面（protoplasmic surface）；EF質膜的細胞外小頁斷裂面（extrocytopasmic face）；PF原生質小頁斷裂面（protoplasmic face）。,ES,PS,EF,PF,細胞質膜各部分的名稱,SM：鞘磷脂（sphingomyelin）PC：磷脂醯膽鹼/卵磷脂（phosphatidyl choline）PS：磷脂醯絲氨酸（phosphatidyl serine）PE：磷脂醯乙醇胺/腦磷脂（phosphatidyl thanolamine)PI
30、：磷脂醯肌醇（phosphatidyl inositol）CL：膽固醇（Cholesterol）,質膜的細胞外表面(ES),質膜的原生質表面(PS),（二）膜脂分子四種熱運動方式,沿膜平面的側向運動（基本運動方式）脂分子圍繞軸心的自旋運動；脂分子尾部的擺動雙層脂分子之間的翻转運動,側向運動,翻轉,自旋,內在膜蛋白,外在膜蛋白,脂錨定蛋白/脂連接蛋白,（受體、酶、細胞粘附分子、PrPC）,半胱氨酸殘基共价結合脂肪酸分子插入脂雙層之間,膜蛋白跨膜結構域與脂雙層分子疏水核心相互作用,正電荷氨基酸殘基與磷脂分子帶負電極性頭形成離子键，或帶負電氨基酸殘基通過Ca2+、Mg2+等陽離子與帶負電磷脂極性頭相
31、互作用,（二）內在蛋白與膜脂的結合方式,非離子型去垢劑,光脫色螢光恢復技術,螢光素標記,鐳射素照射,螢光恢復,證明膜的流動性測量膜蛋白的擴散速率,;,選擇性物質運輸,包括代謝底物輸入與產物排除,並伴隨能量傳遞,介導細胞間、細胞與基質間連接,質膜參與形成有不同功能的細胞表面特化結構,為多種酶提供結合位點,使 酶促反應高效而有序地進行,為細胞的生命 活動提供相對穩定的內環境,提供細胞識別位元點,並完成細胞內外資訊跨膜傳遞,紅細胞經低滲處理，細胞破裂釋放出內容物，留下一個保持原形的空殼，稱為血影（ghost）SDS-PAGE：1.血影蛋白(spectrin)2.錨定蛋白(ankyrin)3.帶3蛋白
32、(band 3 protein)4.血型糖蛋白A(glycophorin A)5.帶4.1蛋白(band 4.1 protein)6.肌動蛋白(actin),兩個相鄰細胞的細胞膜通過脊線（焊接線）緊緊靠在一起，阻止溶液中的分子沿細胞間隙滲入體內。,緊密連接的模式圖,脊線,緊密連接,將含有重金屬元素的化合物氫氧化鑭溶液注入胰腺腺泡細胞的一側，電鏡顯示，它不能通過細胞間的緊密連接,橋粒 鉚接相鄰細胞，提供細胞內中間絲錨定位點，形成整體網路，起支援和抵抗外界壓力與張力作用。,質膜,橋粒蛋白,中間絲,盤狀緻密斑,細胞間隙,橋粒鈣粘素,橋粒蛋白,半橋粒 通過細胞膜上的膜蛋白整合素將上皮細胞固著在基底膜上
33、（中間絲不是穿過而是終止於半橋粒的緻密斑內）。,半橋粒,中間絲,胞膜,基底膜,纖維蛋白,（半橋粒與橋粒形態類似，但功能和化學組成不同）,粘著帶呈帶狀環繞細胞，一般位於緊密連接下方，相鄰細胞間形成一個連續的帶狀結構，間隙約15 20nm，也稱帶狀橋粒。,粘著帶,緊密連接,微絲,細胞膜,基底膜,E-鈣粘素(粘合分子),肌動蛋白,粘著帶結構模式圖,（胞外）,（胞內）,（胞內）,連鎖蛋白輔肌蛋白,粘著斑 位於細胞與細胞外基質間，通過整合素把細胞中的肌動蛋白纖維與細胞外基質之間的連接。,粘著斑,細胞膜,細胞外,細胞內,間隙連接處相鄰細胞質膜間的間隙為23nm；相鄰細胞膜上的兩個連接子對接形成一個間隙連接
34、單位。,連接子,連接子中心形成一個直徑約1.5nm的孔道。,連接子蛋白,連接子,電突觸的結構,間隙連接,神經衝動,突觸小泡,神經遞質,受體,化學突觸 存在於可興奮細胞（神經細胞）間的一種連接方式，它通過釋放神經遞质來傳導神經衝動。,突觸間隙,突觸前膜,突觸後膜,當神經衝動傳到突觸前膜，突觸小泡釋放神經遞質，為突觸後膜的受體接受(配體門通道)，引起突觸後膜離子通透性改變，膜去極化或超極化。,光面內質網,連絲微管,細胞質環帶,細胞壁,細胞膜,胞間連絲的結構,穿越細胞壁，由相互連接的相鄰細胞的細胞膜共同組成管狀結構,膀胱上皮細胞表面糖被(電鏡超薄切片),(1020nm),糖鏈構成細胞外被(糖被),糖
35、被,糖蛋白,糖脂,(胞外),(胞內),糖被,糖被與微絨毛,蛋白聚糖,纖連蛋白,層粘連蛋白,細胞外基質主要成分與結構示意圖,整聯蛋白,膠原,原膠原,膠原原纖維,肽鏈,膠原纖維,膠原纖維的基本結構單位是原膠原；原膠原由三條肽鏈盤繞成的三股螺旋結構；肽鏈具有Gly-x-y重複序列，使鏈捲曲為左手螺旋，三股鏈再繞成右手超螺旋；原膠原蛋白分子1/4交替平行排列，形成週期性橫紋。,粗面內質網合成前體肽鏈,蛋白水解酶分別切去N-端及C-端前肽,分子1/4交替平行排列聚合裝配,膠原纖維電鏡圖,三股肽鏈自裝配成三股螺旋,膠原原纖維的週期性橫紋,蛋白聚糖構成的模式圖,某些糖胺聚糖分子式,軟骨中蛋白聚糖電鏡圖,透明
36、質酸,硫酸軟骨素,硫酸角質素,核心蛋白,硫酸軟骨素,硫酸角質素,核心蛋白,蛋白聚糖單體,蛋白聚糖,連接蛋白,透明質酸,蛋白聚糖單體,硫酸角質素,硫酸軟骨素,蛋白聚糖的分子構成,核心蛋白,層粘連蛋白分子示意圖（不對稱十字型）,神經突觸及表面受體結合部位,膠原或硫酸化膜脂結合部位,膠原結合部位,細胞表面受體結合部位,基底膜,上皮細胞,成纖維細胞,結締組織,硫酸肝素及蛋白聚糖結合部位,纖連蛋白網路結構(胞外),微絲(胞內),纖粘連蛋白受體,半纖維素,果膠質,中板,細胞壁,纖維素（microfibril)半纖維素（hemicellulose)果膠質（pectin）糖蛋白(伸展蛋白,extensin)木
37、質素（lignin）,微原纖維,糖蛋白,微原纖維,質膜,初生壁,次生壁(三層),初生壁,中板,細胞2,細胞1,次生壁,相變在不同溫度下發生的膜脂狀態的改變稱為相變。相變溫度在生理條件下，膜脂多呈液晶態，溫度下降至某點，則變為晶態。一定溫度下，晶態又可熔解再變成液晶態。這種臨界溫度稱為相變溫度。,成斑現象和成帽現象螢光抗體免疫標記實驗中，當螢光抗體標記時間繼續延長，已均勻分佈在細胞表面的抗體重新排布：聚集在細胞表面某些部位“成斑現象”聚集在細胞的一端“成帽現象”,如果小鼠細胞質膜中的抗體蛋白不能自由的進行側向擴散的話,斑和帽都是不能形成的。,證明,“成斑現象”,“成帽現象”,細胞膜(cell m
38、embrane)又称質膜(plasma membrane)，指圍繞在細胞最外層，由脂類和蛋白組成的生物膜。細胞內膜(cell endomembrane)指真核細胞內圍繞各種細胞器的生物膜。生物膜（biomembrane)細胞膜和內膜系統的總稱。生物膜是細胞生命活動的重要物質基礎，與能量轉換、蛋白質合成、物質運輸、資訊傳遞、細胞運動等有密切關係。,糖脂,1,2,ABO血型抗原（ABO Blood groupantigens）是一種糖脂，其寡糖部分具有決定抗原特異性的作用。A 型：膜脂寡糖鏈末端是N-乙醯半乳糖胺（GalNAc）B 型：膜脂寡糖鏈末端是半乳糖（Gal）O 型：膜脂寡糖鏈末端沒有這兩
39、種糖基 AB型：膜脂寡糖鏈末端同時具有兩種糖基,2,ABO血型,“成斑現象”和“成帽現象”,細胞骨架體系,封閉連接 緊密連接 上皮組織 錨定連接 連接中間纖維 橋粒 心肌、表皮 半橋粒 上皮細胞基部 連接肌動蛋白 粘合斑 上皮細胞基部 粘合帶 上皮組織通訊連接 間隙連接 大多數動物組織中 化學突觸 神經細胞間和神經肌肉間 胞間連絲 植物細胞間,幾種細胞連接的比較,3個同一己糖的糖鏈(葡萄糖/半乳糖)176個不同的三糖；3個不同種類單糖的糖鏈1056個異構體；以血漿糖蛋白中常見的糖鏈為例：1個岩藻糖2個半乳糖2個神經氨酸3個甘露糖4個N一乙酸氨基葡萄糖12個單糖組成的一條糖鏈有10万個異構體。1
40、個異構體可攜帶1個信息一條多糖鏈攜帶的資訊可是天文數字！,因為糖鏈有驚人數目的異構體！,問：細胞外被何以被看作細胞“指紋”？,膠原與疾病壞血病 蛋白質的羥化反應是在與脯氨醯-4羥化酶及脯氨醯-3羥化酶的催化下進行的。維生素C是這兩種酶所必需的輔助因數。維生素C缺乏導致膠原的羥化反應不能充分進行，不能形成正常的膠原原纖維，結果非羥化的前鏈在細胞內被降解。因而，膳食中缺乏維生素C可導致血管、肌腱、皮膚變脆，易出血，稱為壞血病。皮膚過度鬆弛症(Ehlers-Danlos)膠原纖維的不能正常裝配，皮膚和其他結締組織降低強度而變得非常鬆弛。,3.膽固醇和中性脂類 膽固醇僅存在真核細胞膜上(30%以下)。
41、細菌質膜不含膽固醇,但某些含甘油脂等中性脂類,糖脂,2.糖脂 糖脂普遍存在于原核和真核細胞的質膜上(5以下），神經細胞糖脂含量較高。,糖脂和糖蛋白僅存在於質膜的ES面，可能是細胞表面受體並與細胞抗原性有關。,粘著帶,緊密連接,微絲,細胞膜,基底膜,E-鈣粘素,肌動蛋白,粘著帶結構模式圖,（胞外）,（胞內）,（胞內）,連鎖蛋白輔肌蛋白,鈣粘素屬同親性依賴Ca2+細胞粘連糖蛋白，介導細胞連接、參與細胞分化、抑制細胞遷移,橋粒 鉚接相鄰細胞，提供細胞內中間絲錨定位點，形成整體網路，起支援和抵抗外界壓力與張力作用。,質膜,橋粒蛋白,中間纖維,盤狀緻密斑,細胞間隙,橋粒鈣粘素,橋粒蛋白,粘著因數,半橋粒,中間絲,胞膜,基底膜,纖維蛋白,半橋粒通過細胞膜上的膜蛋白整聯蛋白将上皮細胞固著在基底膜,由和兩個亞基構成的異源二聚體糖蛋白。已發現16種鏈和8種鏈，相互配合形成22種不同二聚體整聯蛋白，可與不同配基結合介导細胞與基質、細胞與細胞间粘著,粘著斑位於細胞與細胞外基質間，通过整聯蛋白把細胞中的肌動蛋白纖維與細胞外基質之間的連接,細胞粘著因數的作用機制：有三種模式1.同親性粘附：兩相邻細胞表面的同種CAM分子間的相互識別與結合；2.異親性粘附：兩相邻細胞表面的不同種CAM分子間的相互識別與結合；3.通过胞外連接分子相互識別與結合。,
