细胞生物学知识点

细胞生物学知识点

绪论

一、细胞生物学研究的内容和现状

1、细胞生物学是现代生命科学的重要基础学科

什么是细胞生物学？

细胞生物学是研究细胞基本生命活动规律的科学，它是在不同层次（显微、亚显微与分子水平）上以研

究细胞结构与功能、细胞增殖、分化、衰老与凋亡、细胞信号传递、真核细胞基因表达与调控、细胞起源与

进化等为主要内容。核心问题是将遗传与发育在细胞水平上结合起来。

二、细胞生物学的主要研究内容

1、细胞核、染色体以及基因表达的研究

2、生物膜与细胞器的研究

3、细胞骨架体系的研究

4、细胞增殖及其调控

5、细胞分化及其调控

6、细胞的衰老与凋亡

7、细胞的起源与进化

8、细胞工程

三、细胞生物学的发展趋势

从分子水平T细胞水平，相互渗透交融

从细胞结构功能研究为主T细胞重大生命活动为主

分析T综合

功能基因组学研究是细胞生物学研究的基础与归宿

（应用）由基因治疗T细胞治疗

四、当前细胞生物学研究的重点领域

染色体DNA与蛋白质相互作用关系

细胞增殖、分化、衰老及凋亡的调控及其相互关系

细胞信号转导

五、最近几年诺贝尔奖与细胞生物学（2000—2010）

2000：神经系统中的信号传递

2001：控制细胞周期的关键物质

2002：细胞凋亡调节机制

2003：细胞膜水通道及离子通道结构和机理

2004：泛素调节的蛋白质降解系统

2005：幽门螺旋杆菌

2006：RNAi

2007：基因敲除小鼠

2008：绿色荧光蛋白

2009：端粒和端粒酶保护染色体的机理

2010：试管受精技术

2001年，美国人LelandHartwell、英国人PaulNurse、TimothyHunt因对细胞周期调控机理的研

究而获诺贝尔生理医学奖.

2002年，英国人悉尼•布雷诺尔、美国人罗伯特•霍维茨和英国人约翰•苏尔斯顿，因在器官发育的遗

传调控和细胞程序性死亡方面的研究获诺贝尔诺贝尔生理学或医学奖。

2003年，美国科学家彼得•阿格雷和罗德里克•麦金农，分别因对细胞膜水通道，离子通道结构和机

理研究而获诺贝尔化学奖。

2004年，美国人RichardAxel和LindaB.Buck获诺贝尔生理与医学奖，他们发现气味受体和嗅觉

系统的组成。

2005年BarryJ.MarshalI和J。RobinWarren获诺贝尔生理与医学奖，他们发现幽门螺杆菌及其

在胃炎和胃溃疡方面的作用。

2006年美国人AndrewZ.Fire和CraigC.MelI。因对RNA干扰的研究而获诺贝尔生理与医学奖。

2009年美国人ElizabethBlackburn、CaroIGreider、JackSzostak获诺贝尔医学和生理学奖，他们

发现了端粒和端粒酶保护染色体的机理。

201。年度诺贝尔生理学或医学奖在瑞典首都斯德哥尔摩揭晓.被誉为“试管婴儿之父”的英国科学

家罗伯特•爱德华兹(RobertG.Edwards),因“在试管受精技术方面的发展”而被授予该奖项.

第二节细胞学与细胞生物学发展简史

细胞的发现

细胞学说的建立其意义

细胞生物学的研究内容分三个层次：

1)显微水平，光学显微镜下可见的结构.

2)超微水平，电子显微镜下可见的结构。

3)分子水平，细胞结构的分子组成，及其在生命活动中的作用.

细胞生物学经历了四个主要发展阶段：

1)1665—1830s,细胞发现，显微生物学。

2)1830s-1930s,细胞学说,Cytology诞生

3)1930s—1970s,电镜技术应用，Cytology发展为细胞生物学.

4)1970s以来，分子细胞生物学时代.

一、细胞的发现

显微镜之于生物学，犹如望远镜之于天文学，细胞生物学的变革无不和显微技术的改进息息相关。

1590年J.和Z。Janssen父子制作第一台复式显微镜，放大倍数不超过10倍。

1665年英国人RobertHooke出版《显微图谱》.观察了软木，并首次用celIs来描述“细胞”

1680年荷兰学者A.vanLeuwenhoek当选为英国皇家学会会员。他观察过植物、原生动物、水、鞋鱼的

红细胞、牙垢中的细菌、唾液、血液、精液等等。

1830s消色差显微镜出现，人们才对细胞的结构和功能有了新的认识.

1831年R。Brown在兰科植物表皮细胞内发现了细胞核。

1836年GG.Valentin在动物神经细胞中发现了细胞核与核仁。这些工作对于细胞学说的诞生具有重要意

义。

二、细胞学说的建立及其意义

1838年Schleiden发表“植物发生论“，认为无论怎样复杂的植物都由细胞构成。但他以free—celI

formation理论来解释细胞形成.

Schwann提出了“细胞学说”(CelITheory);1939年发表了“关于动植物结构和生长一致性的显微研

究”。

Schwann提出：

有机体是由细胞构成的；细胞是构成有机体的基本单位。但他也采用了的Schleiden细胞形成理论.

1855德国人R。Virchow提出“一切细胞来源于细胞"(omnisceIIuIaeceIIuIa)的著名论断；进一

步完善了细胞学说。

细胞学说是19世纪的重大发现之一，其基本内容有三条：

1o认为细胞是有机体，一切动植物都是由细胞发育而来，并由细胞和细胞产物所构成；

2o每个细胞作为一个相对独立的单位，既有它“自己的"生命，又对与其它细胞共同组成的整体的生命

有所助益；

3.新的细胞可以通过老的细胞繁殖产生。

三、细胞学发展的经典时期

19世纪30年代至20世纪初，细胞学得到了蓬勃的发展。其研究方法主要是显微镜下细胞形态的描述。

研究的主要特点是应用生物固定和染色技术，在光学显微镜下观察细胞的形态和细胞的分裂活动.

原生质理论的提出、细胞分裂活动的研究以及重要细胞器的发现等，构成了细胞学发展的经典时期。

四、实验细胞学与细胞学的分支及其发展

从20世纪初到中叶，为实验细胞学的发展时期。这一时期细胞学研究的特点是由对细胞形态结构的观

察，深入到对其生理功能、生物化学、遗传发育机理的研究。

1932年德国人E.Ruska和M。KnolI发明透射电镜，人类视野进入超微领域。

1939年Siemens公司生产商品电镜.

1940—50s用电镜观察了各类细胞超微结构。并结合超速离心、电泳、无细胞体系等分析技术研究这些

结构的功能。CytoIogy发展为CelIBiology.

五、细胞生物学学科的形成和发展

从20世纪60年代起，细胞学发展成为细胞生物学。细胞生物学是随着分子生物学的发展而兴起的.

1869年瑞士人F.Miescher从脓细胞中分离出核酸，但未引起重视。

1941年BeatIe和Tatum提出了“一个基因一个酶”的理论.

1944年0.Avery等通过细菌转化试验，1952年M.Chase等通过噬菌体标记感染实验肯定了核酸与遗

传的关系。

1952年RE.Franklin拍摄到清晰的DNA晶体的X—衍射照片。1953年她认为DNA是一种对称结构，可能

是螺旋。

1953年，JD.Watson和FHC.Crick提出DNA双螺旋模型。与WiIkins分享1962年诺贝尔生理学与医

学奖。

1958年Crick提出分子遗传的“中心法则

19617964年Nirenberg等破译遗传密码。

1972年DA。Jackson,RH.Symons和P。Berg创建DNA体外重组。

1973年SN.Cohen和HW。Boyer将外源基因拼接在质粒中，并在大肠杆菌中表达.

一系列技术和理论的提出，使细胞生物学与分子生物学的结合越来越紧密。

20世纪80年代以来，细胞生物学的主要发展方向是细胞的分子生物学，即在分子水平上探索细胞的基

本生命规律，把细胞看成是物质、能量、信息过程的结合，并在分子水平上深入探索其生命活动的规律，深

刻性与综合性是细胞生物学进一步发展的特点。

1983年，KBoMuiIis发明PCR仪，于1993年获诺贝尔化学奖。

1990年，美国国会正式批准的”人类基因组计划”(HumanGenomeProject)o

我国于1993年加入该计划，承担其中1%的任务，即人类3号染色体短臂上约30Mb的测序任务。

2000年6月27日科学家公布完成人类基因组草图。

2001年2月12日联合公布人类基因组图谱及分析结果。初步分析表明，人类基因组由31。647108bp

组成，共有3万〜4万个基因。

同年，美国国立卫生研究院给一名患有先天性重度联合免疫缺陷病的4岁女孩实施了首例基因治疗。

这种疾病因腺首脱氨酶(ADA)基因变异引起。

1996年7月5日，世界上第一只克隆羊“多利”在英国苏格兰卢斯林研究所的试验基地诞生。

目前细胞生物学研究的基本特点和趋势可归纳如下：

细胞结构功能细胞生命活动.

细胞中单一基因与蛋白基因组与蛋白质组及其在细胞生命活动中的协同作用。

细胞信号转导途径信号调控网络。

体外研究体内研究.

静态已经活细胞的动态研究。

研究为主计算生物学更多地介入并与之结合。

细胞生物学与生物学其他学科的渗透与数、理、化及纳米科学等多学科的交叉。

总的特点是从静态的分析到活细胞的动态综合,这在很大程度也反映了生命科学研究的趋势。

第二章细胞的统一性与多样性

第一节细胞的基本概念

一、细胞是生命活动的基本单位

二、细胞的基本共性

一、细胞是生命活动的基本单位

1、一切有机体都由细胞构成，细胞是构成有机体的基本单位。

2、细胞具有独立的、有序的自控代谢体系，细胞是代谢与功能的基本单位

3、细胞是有机体生长与发育的基础

£细胞是遗传的基本单位。细胞具有遗传的全能性

5、没漕情就没有完整的生命_________原核细胞真核细胞

6o细胭厩愚的信遢薪思考少多

（1）细胭）楚多喔^E线性的复杂结构体系12个以上

细胞具加篇触兽腥和组织性环状线状

In2n,多n

（2）细月端粒（结构）、能量与信息过程精巧结盾率综合体

大于几万，十万

1、细胞^辰嬷R复”十

2、窗跑需।要福利用能量；

3、细月簪却夷避的啸活动；十

4、细胞处耨璃悟朝后不与或与少量类组蛋白结与5种组蛋白结合

（3）细感管高覆邕等岛软翼省普组装器力与自组织体系。十

T魏标叫雌色质

十

2、零褊!3赁篇扃筋聂周期性

复杂性，多层次性

二、细胞勺调控主要以操纵子方式核内转录，细胞质内翻

1o所:森的蛔&都南招金施蔡学组成转录与翻译同时同地译

2»脂-蛋白体系的生物膜进行严格的阶段性与区域

醉舜胸毓膻烂词有衡璘月旨双分子层与镶嵌蛋白质构成的生物膜，即细胞膜.

3。的神I冬与麻嘴遗传装置十

上、箫赞鬲羽南御耨辆物虹即DNAj-作为遗传信息复照

4「谯祢狼/£器一核糖体

一切细胞均存在合成蛋白质的基本结构体一核糖体.

-----------5.一分为二|偿分秋■万丸。--------------------------

埸孩细胞与产.核细胞基本特展繇的夔真核细胞

细胞膜有（多功能性）有

核膜无有

染色体由一个环状DNA分子构成的单2个染色体以上，染色体由线状DNA与蛋白

个染色体，DNA不与或很少与蛋质组成

核仁白质结合

线粒体

内质网

高体

溶酶体

核糖体

光合作用结70S（包括50S与30S的大小亚80S（包括60S与40S的大小亚单位,

构单位）植物叶绿体具有叶绿素a与b

蓝藻含有叶绿素a的膜层结构，

核夕卜DNA细菌具有菌色素线米立体DNA,叶绿体DNA

细胞壁细菌具有裸露的质粒DNA动物细胞无细胞壁，植物细胞壁的主要成分

主要成分是氨基糖与壁酸为纤维素与果胶

细胞骨架有

细胞增殖〈分裂）：无以有丝分裂（间接分裂）为主

式无丝分裂（直接分裂）

原核细胞与真核细胞的遗传结构装置和基因表达的比较

细胞的体积受什么因素控制？

可以从3个方面进行探讨：

1、不论细胞体积相差多大，各种细胞核的大小相差不大。

2、细胞的表面积限制了细胞的大小

(1)细胞体积相对细胞表面积呈反比关系，体积越大，表面积就越小

(2)细胞体积比表面积增大速度快

3、细胞内物质的交流运输与细胞体积有关，细胞内的物质从一端向另一端运输或扩散是有时间与空间关系

的。

4.细胞形态结构与功能的关系

细胞的形态有球形、星形、扁平、立方形、长柱形、梭形等.

细胞形态结构与功能的相关性与一致性是很多细胞的共同特点，在分化程度较高的细胞中更为明显，这

是生物漫长进化过程的产物。

5.植物细胞和动物细胞的比较

细胞器动物细胞植物细胞

细胞wall)无有

o+^^/t^^diloroplasts)无有

无有

溶酶体有无

中心粒有无

通讯连接方式间隙连胞同逢丝

胞质分裂方式收缩环细胞板

第四章细胞质膜

Plasmmembrane

细胞质膜(plasmmembrane)曾称细胞膜(ceIImembrane),是指围绕在细胞最外层，由脂质(lipid)

和蛋白质(protein)组成的生物膜。

质膜不仅是细胞结构的边界，使细胞具有一个相对稳定的内环境，同时在细胞与环境之间的物质运输、

能量转换及信息传递过程中也起着重要作用.

细胞内的膜与细胞质膜统称为生物膜(biomembrane)。

它是围绕细胞的保护层，一层薄而透明的油层，允许食物，氧气和水份进入细胞，废物排出细胞。

第一节细胞质膜的结构模型

生物膜的结构模型

膜脂

膜蛋白

一、生物膜的结构模型

单位膜模型(UnitmembranemodeI)

用超薄切片技术获得了清晰的细胞膜照片，显示暗-明一暗三层结构，它由厚约3o5nm的双层脂分子和

内外表面各厚约2nm的蛋白质构成，总厚约7。5nm.

“生物膜的流动镶嵌模型"

这种模型认为细胞膜是由流动的脂双分层子和嵌在其中的蛋白质构成的。

该模型主要强调：1)膜的流动性，膜蛋白和膜脂均可侧向运动；2)膜蛋白分布的不对称性，有的镶

在膜表面，有的嵌入或横跨脂双分子层。

r

KoSimonsetal(1997)：lipidraftsmodel(脂筏模型)

生物膜结构的特征

具有极性头部和非极性尾部的磷脂分子在水相中具有自发形成封闭的膜系统的性质。磷脂双分子层是组

成生物膜的基本结构成分，尚未发现膜结构中起组织作用的蛋白；

蛋白分试不同方式镶嵌在脂双层分子中或结合在其表面，膜蛋白是赋予生物膜功能的主要决定者；

生物膜可｝成是在双层脂分子中嵌有蛋白质的二维溶液。

二、膜的化学组成

MembraneLipid（膜脂）

PhosphoIipids（phosphogIycerides,磷脂）

GIycolipid（糖脂类）

Cholesterol（胆固醇）

MembraneProtein（膜蛋白）

IntegraIproteins（膜内在蛋白）

ChanneIProteins（通道蛋白）

CarrierProteins（载体蛋白）

PeripheraIproteins（膜外周蛋白）

Lipid-anchoredproteins（脂锚定蛋白）

MembraneCarbohydrates（膜碳水化合物）

1.膜脂(MembraneLipid):

膜脂主要包括磷脂、糖脂和胆固醇三种类型

磷脂(phospholipids):膜脂的基本成分(50%以上)

分为二类：甘油磷脂(phosphoglycerides)和鞘磷脂(sphingolipids)

主要特征：

①具有一个极性头部和两个非极性的尾部(心磷脂除外)；

②脂肪酸碳链碳原子为偶数，大多数由16,18或20个组成；

③饱和脂肪酸(如软脂酸)及不饱和脂肪酸(如油酸)；

糖脂(glycolipids):

糖脂普遍存在于原核和真核细胞的质膜上(5%以下)，神经细胞膜上糖脂含量较高；

胆固醇(Cholesterol)和中性脂质：

存在于真核细胞膜上，其含量不超过膜脂的1/3o细菌质膜不含有胆固醇，但某些细菌的膜脂中含有甘

油脂等中性脂。

Features(特征):

FcholesterolVpathic...............................

Functismallhydrophilic（亲水性）hydroxylgroup（羟基）

到towardthemembranesurface亲水的羟基对着膜表面

theremainderofthemoleculeembeddedinthelipidbilayer

其余的部分埋在脂双层间'

TheNatureoftheLipid

膜脂的基本性质是两性物质，能够自我装配成双层结构或自我封闭成球状。

膜脂的功能

♦构成膜的基本骨架，去除膜脂，则使膜解体；

♦是膜蛋白的溶剂，一些蛋白通过疏水端同膜脂作用，使蛋白镶嵌在膜上，得以执行特殊的功能；

♦膜脂为某些膜蛋白(酶)维持构象、表现活性提供环境，一般膜脂本身不参与反应(细菌的膜脂参与反应)；

♦膜上有很多酶的活性依赖于膜脂的存在.有些膜蛋白只有在特异的磷脂头部基团存在时才有功能。

20膜脂的运动方式

Fourkindsofmovement:

沿膜平面的侧向运动(LateraIdiffusionbyexchangingplaces):基本运动方式，其扩散系数为10—

8cm2/s;

脂分子围绕轴心的自旋运动(RotationaboutitsIongaxis);

脂分子尾部的摆动(Wave);

双层脂分子之间的翻转运动(Transversediffusion,or"flip-flop"fromonemonoIayertothe

other):发生频率还不到脂分子侧向交换频率的10-10o但在内质网膜上，新合成的磷脂分子翻转运动发生

频率很高。

3.Liposome脂质体

脂质体是根据磷脂分子可在水相中形成稳定的脂双层膜的趋势而制备的人工膜。

脂质体的应用：

(1)研究膜脂与膜蛋白及其生物学性质；

(2)脂质体中裹入DNA可用于基因转移；

(3)在临床治疗中，脂质体作为药物或酶等载体

(二)膜蛋白(MembraneProtein)

The“Mosaic"PartoftheModeI

Functi

TranspNa+-K+pump

Metabo•••lipid

•••••••bilayer

IonsaCYTOSOLTheuse0fmild

Anchordetergentsforsolubilizing.

Contensolubilizedmembranedetergentmicelles

proteins+monomersQurifvinciand

CIassirecocstitutinqfunctional

membraneQrotein

1.膜号

PURIFICATIONOFsystems

根据膜Na+-K+pump

外周

4

3

REMOVALOF

DETERGENT

ADDITIONOF

整WPHOSPHOLIPIDSdetergent

(mixedwithImicelles+

(1)detergent)monomers

(2)

nF,点

『^AfunctionalNa*pump

incorporatedinto

(3)才phospholipidvesicle

脂锚定言目kIipiaancnoreaproxein;

又称脂连接蛋白(IipidTinkedproteins),同脂的结合有两种方式:

・一种方式是通过一个糖分子间接同脂双层中的脂结合；

・一种是蛋白质直接与脂双层中的脂结合。

2O内在膜蛋白与膜脂结合的方式

(1)膜蛋白的跨膜结构域与脂双层分子的疏水核心的相互作用。

(2)跨膜结构域两端携带正电荷的氨基酸残基与磷脂分子带负电的极性头形成离子键，或带负电的氨基酸

残基通过Ca2+、Mg2+等阳离子与带负电的磷脂极性头相互作用.

(3)某些膜蛋白在细胞质基质一侧的半胱氨酸残基上共价结合脂肪酸分子，插入脂双层之间，进一步加强

膜蛋白与脂双层的结合力，还有少数蛋白与糖脂共价结合。

30去垢剂(detergents)

去垢剂是一端亲水一端疏水的两性小分子，是分离与研究膜蛋白的常用试剂.

离子型去垢剂(theionicdetergentSDS)和非离子型去垢剂(thenonionicdetergentTritonX—

100)

膜蛋白的研究方法

♦用去垢剂分离小的跨膜蛋白，是膜蛋白研究的重要手段：

■当它们与膜蛋白作用时，其疏水端与膜蛋白的疏水区域相结合，极性端指向水中，形成溶于水的去垢剂-膜

蛋白复合物，从而使膜蛋白在水中溶解、变性、沉淀.

■当去除去垢剂并加入磷脂后，可使膜蛋白复性并恢复功能。

■有人用这种方法研究了膜中Na+-K+—ATP酶的功能

钠钾ATP酶功能的研究图

(三)膜碳水化合物(MembraneCarbohydrates)

与脂类和蛋白质共价结合在脂双层的外表面

糖蛋白(GIycoproteins):haveshort,branchedcarbohydratesforinteractionswithothercells

andstructuresoutsidethecell.

糖脂(Glycolipids):havelargercarbohydratechainsthatmaybeceII-to-ceIIrecognitionsiteso

Fundions

与其它细胞和结构相互作用

细胞与细胞之间的识别位点

稳定细胞膜结构

识别激素和分子

第二节生物膜基本特征与功能

(Thepropertiesandfunctionsofmembranes)

膜的流动性

膜的不对称性

细胞质膜的基本功能

一、膜的流动性(Fluidity)

1.膜脂的流动性(MembraneIipidsfluidity)

影响膜流动性的因素(ThefactorsaffectonmembranefIuidity):

1)脂肪酸链长度和不饱和程度

膜脂的流动性主要由脂分子本身的性质决定的，脂肪酸链越短，不饱和程度越高，膜脂的流动性越大.

2)温度(Temperature):

温度对膜脂的运动有明显的影响.在细菌和动物细胞中常通过增加不饱和脂肪酸的含量来调节膜脂的相变温

度以维持膜脂的流动性。

相变温度(transitiontemperature)

在生理条件下，膜脂多呈拟液态(liquid-likestate)o温度下降至某点，则变为晶态(frozen

crystallinegel)o一定温度下，晶态又可熔解再变成液晶态，这种临界温度称为相变温度.

♦相变(phasetransition)

在不同温度下发生的膜脂状态的改变称为相变。

不同的膜脂由于成分不同而各有其相变温度.

3)胆固醇(Cholesterol)

在动物细胞中，胆固醇对膜的流动性起重要的双向调节作用.

■在相变温度以上，它可使磷脂分子的脂酰链末端的运动减小，即限制膜的流动性.

■在相变温度以下，可增加脂类分子脂酰链的运动，这样可以增强膜的流动性。

4)卵磷脂/鞘磷脂比值的影响

■哺乳动物膜中,卵磷脂(phosphatidycholine)和鞘磷脂(sphingomyeIin)的含量约占整个膜脂的50%;

■卵磷脂所含的脂肪酸链的不饱和程度高，链较短，相变温度低，因此卵磷脂含量高，流动性大；

■而鞘磷脂的脂肪酸链的饱和程度高，相变温度也高，因此，鞘磷脂的含量高，流动性低。

2.膜蛋白的流动(Movementofintegralmembraneproteins)

荧光抗体免疫标记实验

内在膜蛋白的运动方式

影响膜蛋白移动的因素

■整合蛋白相互间的影响

■膜骨架的影响

■细胞外基质的影响

■相邻细胞的影响

■细胞外配体、抗体、及药物大分子的影响

细胞外基质对整合蛋白移动的影响

膜骨架对膜蛋白流动性的影响

3.荧光漂白恢复技术

研究膜蛋白或膜脂流动性的基本实验技术之一.

程序：

根据荧光恢复的速度可推算出膜蛋白或膜脂扩散速度。

TheImportanceofMembraneFluidity

♦酶活性

♦物质运输

♦信号转导

♦细胞周期

在M期，膜的流动性最大，而在G1期和S期，膜流动性最低；

♦能量转换

二、不对称性(Theasymmetryofmembranes)

1.细胞质膜各部分的名称

细胞质膜内外两个单层的组成、结构和功能有很大的差异，把这种差异称为膜的不对称性。膜脂、膜蛋

白和复合糖在膜上均呈不对称性分布，导致膜功能的不对称性和方向性。

样品经冰冻断裂处理后，细胞膜可从脂双层中央断开，各断面命名为：ES,细胞外表面(extrocytopIasmic

surface)；EF,细胞外小页断面(extrocytopIasmicface);PS,原生质表面(protoplasmicsurface)；PF,

原生质小页断面(protopIasmicface)。

2.膜脂的不对称性(Theasymmetryofmembranelipid)：

同一种脂分子在脂双层中呈不均匀分布，组成膜两个单层的膜脂种类不同。

例如在红细胞膜中：

・外层含鞘磷脂SM、磷脂酰胆碱PC较多；

•内层含磷脂酰乙醇胺PE、磷脂酰丝氨酸PS较多.

3o膜蛋白的不对称性(Theasymmetryofmembraneprotein):

每种膜蛋白分子在细胞膜上都具有明确的方向性和分布的区域性。各种生物膜的特征及功能主要由膜蛋

白决定，膜蛋白的不对称性是生物膜完成复杂的在时间与空间上有序的各种生理功能的保证。

在膜两侧分布不对称，如：

・红细胞的血型糖蛋白分子伸向膜内、外侧面的氨基酸残基的数目不对称。

・血影蛋白分布在红细胞膜的内侧面。

■一般说，细胞质面的蛋白比外表面少，一些酶和受体多处于外表面，如：

•5'-核甘酸酶、磷酸脂酶、Mg2+-ATP酶、激素受体、生长因子受体位于外表面；

•腺甘酸环化酶则处于膜的内表面.

4.复合糖的不对称性(Theasymmetryofmembranecarbohydrates):

糖脂和糖蛋白只分布于细胞膜的外表面。

糖脂的不对称分布是完成其生理功如心"川甘小

膜糖分布的不对称性|DIFFUSION|

Thebiologicalroleofasymmetry

♦膜脂、膜蛋白及膜糖分布的不对称I

♦膜不仅内外两侧的功能不同，不同

膜糖分布不对称引起的。

♦细胞间的识别、运动、物质运输、信

膜脂和膜糖来提供。

OSMOSIS

三、细胞质膜的基本功能

(CellmembraneFunctic

(1)为细胞的生命活动提供相对才

(2)选择性的物质运输，包括代成

(3)提供细胞识别位点，并完成2Water

movement

(4)为多种酶提供结合位点，使酉

(5)介导细胞与细胞、细胞与基/

质月灵参与形成具有不同功£Figure5-27ComparisonofSimpleDiffusionanti

膜蛋白可作为疾病治疗的2

扩散与渗透？

上：在简单扩散中，膜允许

溶质通过；溶质从浓度高

的一侧移向浓度低的一侧，

当达到平衡时，两侧的浓

度相等。下：在渗透中，

膜不允许溶质通过,但是，

水能够从溶质浓度低的一

侧向溶质浓度高的一侧扩

散；当达到平衡时，两侧

溶质的浓度是相等的，但

含有过多水分的一■侧具有

较高水压.

DiffusionandOsmosis

扩散(Diffusion)

是指物质沿着浓度梯度从半透性膜浓度高的一侧向浓度低的一侧移动的过程。

扩散(Diffusion)high-energy

■虽然这种移动不需要消耗

ATIL它利用的是自由能。

■如果改变膜两侧的条件,如加是改变了自由能。

■严格地说,扩散是物质从自由

渗透(Osmosis)

是指水分子以及溶剂通过半

渗透

(Osmosis)BHI

♦水的渗透同样是从自由能高£2度，水是从溶质浓度低的

地方向溶质浓度高的地方流动。

例如：细胞的膨胀(Swell)

质壁分离(pIasmoIy

♦根据水与水中溶质在膜通透力

高渗(hypertonic)

低渗(hypoosmotic)

等渗(iso-osmotic)

动物细胞和植物细胞在不同浓度的蔗糖溶液中的行为

红细胞膨胀与收缩

1o简单扩散(Simplediffusion)

也叫自由扩散(freediffusion),特点:

①沿浓度梯度(或电化学梯度)扩散；

②不需要提供能