导图社区 第七章 细胞膜(完结)
时间比较早的一张,手法粗糙,将就着看。细胞膜主要是由磷脂构成的富有弹性的半透性膜,膜厚7~8nm,对于动物细胞来说,其膜外侧与外界环境相接触。
编辑于2021-06-04 16:14:35细胞膜(质膜)
1 | 区域化(小室化compartmentation)
将某一功能相关的酶系统集中于一定区域之内,形成若干专一的功能区
2 | 细胞膜的化学组成
脂质
磷脂(约占整个细胞膜脂总量的一半以上)
双亲性分子(兼性分子)
甘油磷脂
磷脂酰胆碱
又名卵磷脂
蛋黄中含有丰富的卵磷脂,牛奶、动物的脑、骨髓、心脏、肺脏、肝脏、肾脏以及大豆和酵母中都含有卵磷脂
营养功效
人体营养需要。人体所需的外源性胆碱90%是由卵磷脂提供
对血清脂质的调节作用
包囊纤维变性时对吸收脂肪的影响
健康心脏
有益大脑
润滑皮肤
延缓衰老
磷脂酰乙醇胺
磷脂酰丝氨酸
在凋亡发生早期,正常存在于细胞膜磷脂双分子层内层的磷脂酰丝氨酸(PS)翻转到脂双分子层外层,暴露于细胞外环境中,这一标志性的变化,有利于邻近细胞或巨噬细胞对凋亡细胞的识别和吞噬,暴露于细胞膜外表面的磷脂酰丝氨酸可以用荧光素标记的Annexin—V来检测
凝血酶使血小板活化:在未激活的血小板,带负电荷的磷脂(如磷脂酰丝氨酸等)存在于膜的内表面,当血小板活化后,带负电荷的磷脂酰丝氨酸翻转到外表面,为凝血因子Ⅹ酶复合物和凝血酶原酶复合物的形成提供有效的表面,也可加速凝血
磷脂酰肌醇
鞘磷脂
存在于大多数哺乳动物细胞的质膜内,是髓鞘的主要成分。高等动物组织中含量较丰富。
胆固醇
胆固醇是动物组织细胞所不可缺少的重要物质,它不仅参与形成细胞膜,而且是合成胆汁酸,维生素D以及甾体激素的原料。
成人每日胆固醇的摄入量不应超过300mg,鸡蛋黄约 50mg/个。
糖脂
红细胞质膜上的鞘糖脂是ABO血型系统的血型抗原,血型免疫活性特异性的分子基础是糖链的糖基组成。A、B、O三种血型的的糖链结构基本相同,只是糖链末端的糖基有所不同,A型血的糖链末端为N—乙酰半乳糖,B型血的糖链末端为半乳糖,AB型两种糖基都有,O型血则缺少这两种糖基。
一般认为所有膜脂都是兼性分子
对于锥形分子,可形成球形脂肪微团,疏水尾位于内部。这种球状小泡也称为脂小体。
对于圆柱形分子,则形成脂质双分子层。
蛋白质
根据蛋白分离的难易及在膜中分布的位置,膜蛋白基本可分为三大类
外在膜蛋白或称外周膜蛋白
内在膜蛋白或称整合膜蛋白
脂锚定蛋白
膜蛋白的功能
参与物质运输,有些膜蛋白主要负责转运特定的分子和离子出入细胞,如载体蛋白、离子通道蛋白。
起催化作用,有些膜蛋白是酶,能催化细胞内各种代谢反应。
转导胞外信号,有些膜蛋白是受体能接受和转导细胞外信号。
黏附作用,有些膜蛋白是连接蛋白能将细胞骨架与相邻细胞或细胞外基质连接起来。
糖类
细胞外被
细胞膜中糖蛋白和糖脂伸出细胞表面的分枝或不分枝的寡糖链,其蛋白质和脂质部分参加了细胞膜本身的构成
作用:保护细胞抵御各种物理、化学损伤,消化道上皮细胞的细胞外被有利于润滑、防止机械损伤保护黏膜上皮不受消化酶作用。
细胞外被的基本功能
减少机械摩擦,阻止细菌的侵袭;阻止消化酶对上皮细胞的消化
形成细胞膜上的抗原
作为细胞的化学天线参与细胞识别、免疫应答、物质运输和细胞间信号传送。
3 | 细胞膜模型
流动镶嵌模型
流动的脂质双分子层构成膜的连续主体,既有晶体分子排列的有序性,又有液体的流动性。
膜蛋白以各种镶嵌形式与脂双分子层相结合,有的蛋白质嵌入或横跨脂质双层,有的蛋白质则附着在脂双层表面。
该模型既保持了单位膜模型中磷脂双分子层的排列方式,又强调了膜的流动性及不对称性
脂筏模型
脂筏是质膜上富含胆固醇和鞘磷脂的微结构区域,其流动性较差。
许多蛋白质聚集在脂筏内,便于相互作用
脂筏提供一个有利于蛋白质变构的环境
4 | 细胞膜的特性
膜的不对称性
概念
细胞膜的不对称性是指细胞膜脂双层中各种成分不是均匀分布的,包括数量和种类的不均匀
表现
膜的主要成分是糖、脂和蛋白,膜的不对称性主要是指这些成分分布的不对称以及这些分子在方向上的不对称性。
膜脂的不对称性:脂双层中分布的各类脂的比例不同,各种细胞的膜脂不对称性差异很大。比如磷脂酰丝氨酸,正常情况下分布于脂质双分子层的内层。
膜蛋白的不对称性:每种膜蛋白在膜中都有特定的排布方向,与其功能相适应。膜蛋白的不对称性包括外周蛋白分布的不对称性以及整合蛋白内外两侧氨基酸残基数目的不对称性。
膜糖的不对称性:膜糖以糖蛋白或糖脂的形式存在,无论是糖蛋白还是糖脂都是位于膜的外表面。
流动性
概念
膜的流动性是指膜脂和膜蛋白处于不断运动的状态,即包括膜脂的流动性和膜蛋白的流动性。
相变温度和相变
相变温度
在正常生理条件下,膜脂质双分子层既有固体排列的有序性,又有液体的流动性,即膜脂多呈液晶态。
当温度下降至某一点时,膜可以从流动的液晶态转变为晶态(二维的刚体状态);而当温度升高时,晶体又可熔解再变为液晶态。这一临界温度被称为相变温度。
相变
不同温度下发生的膜脂状态的相互转变称为相变
膜脂的运动方式
侧向移动
旋转运动
翻转运动
是指脂质分子从双分子层的一个单层翻转到另一个单层,其速率很慢且很少发生,对任何一个磷脂分子而言,一个月发生少于一次
但是,胆固醇是个例外,它翻转的非常快,便于维持膜脂的不对称性
细胞膜磷脂分子主要是在内质网的内膜上合成的。如果没有翻转运动,新合成磷脂分子无法到达内质网的外膜,那么新的脂质双分子层无法形成
弯曲运动
膜蛋白的运动方式
旋转运动
侧向扩散运动
人鼠细胞杂交证明了膜蛋白的侧向移动
荧光漂白恢复技术可检测膜蛋白或膜脂的侧向扩散
影响膜流动性的因素
胆固醇
相变温度以上,降低膜的流动性
相变温度以下,增强膜的流动性
双向调节
脂肪酸链的长度
越长,流动性越差
脂肪酸链的饱和度
不饱和脂肪酸增加流动性
卵磷脂/鞘磷脂
卵磷脂,流动性强;鞘磷脂,流动性弱
膜蛋白
蛋白质镶嵌在细胞膜上以后会减弱膜的流动性
其他:温度、酸碱度、离子强度等
脑血管手术低温麻醉,减少细胞代谢,减少出血
膜的流动性的生理意义
质膜的流动性是保证其正常功能的必要条件。如物质跨膜运输、细胞信息传递、细胞识别、细胞免疫、细胞分化以及激素的作用等等都与膜的流动性有关
当膜的流动性低于一定的阈值时,许多酶的活动和跨膜运输停止。
5 | 思考题
1. 生物膜、单位膜、膜性结构、细胞外被
1. 膜性结构
包括内质网、高尔基复合体、线粒体、溶酶体和过氧化物酶体等
2. 生物膜
人们把细胞膜和细胞内各种膜性结构统称为生物膜
3. 单位膜
能在电镜下观察到的“两暗一明”的三层结构,即电子致密度高的内外两层之间夹着一层电子致密度低的中间层,称为单位膜。
4. 细胞外被
细胞外被是指细胞膜中糖蛋白和糖脂伸出细胞外表面的分枝或不分枝的寡糖链,其蛋白质和脂质部分参加了细胞膜本身的构成。在哺乳动物,小肠上皮细胞的细胞外被又被称作糖萼。
作用
1. 润滑作用,不仅可减少机械摩擦,还可阻止细菌的侵袭和保护上皮细胞不被消化酶消化。
2. 形成细胞膜上的抗原,如决定人类血型的是红细胞表面ABO血型抗原的寡糖链
3. 糖链可作为细胞的“化学天线”参与细胞识别、免疫应答、物质运输和细胞间信号传送等。
2. 流动镶嵌模型、脂筏模型
流动镶嵌模型
流动的脂质双分子层构成膜的连续主体,既有晶体分子排列的有序性,又有液体的流动性。
1. 膜蛋白以各种镶嵌形式与脂双分子层相结合,有的蛋白质嵌入或横跨脂质双层,有的蛋白质则附着在脂双层表面。
2. 该模型既保持了单位膜模型中磷脂双分子层的排列方式,又强调了膜的流动性及不对称性
脂筏模型
1. 脂筏是质膜上富含胆固醇和鞘磷脂的微结构区域,其流动性较差。
2. 许多蛋白质聚集在脂筏内,便于相互作用
3. 脂筏提供一个有利于蛋白质变构的环境
3. 影响膜流动性的因素
1. 胆固醇
相变温度以上,降低膜的流动性
相变温度以下,增强膜的流动性
双向调节
2. 脂肪酸链的长度
越长,流动性越差
3. 脂肪酸链的饱和度
不饱和脂肪酸增加流动性
4. 卵磷脂/鞘磷脂
卵磷脂,流动性强;鞘磷脂,流动性弱
5. 膜蛋白
蛋白质镶嵌在细胞膜上以后会减弱膜的流动性
6. 其他:温度、酸碱度、离子强度等
脑血管手术低温麻醉,减少细胞代谢,减少出血
生物膜,单位膜,膜性结构,内膜系统比较