细胞质膜思维导图

丁明孝等人编写的第五版细胞生物学 第三章 细胞质膜思维导图，包含了结构模型和基本成分，基本特征和功能，概念等内容。

第三章 细胞质膜

• 结构模型和基本成分
  • 细胞质膜的结构模型
    • 对于细胞膜的探索
      • 脂双层：蛋白质-脂质-蛋白质
      • 三明治模型：暗-明-暗结构
      • 随着膜流动性和不对称性的研究，确定了流动镶嵌模型
      • 脂筏模型
        • 在甘油磷脂为主体，其他固醇富集形成的相对有序的脂相承载某种生物学功能的膜蛋白
    • 细胞膜的结构
      • 磷脂分子
        • 以疏水性尾部相对，极性头部朝水相形成磷脂双分子层
      • 蛋白质
        • 以不同的方式镶嵌在脂双层分子或结合在其表面
      • 脂筏、纤毛和微绒毛限制膜蛋白和膜脂的流动性
      • 生物膜可以出现弯曲、折叠、延伸等
  • 膜脂
    • 功能
      • 不仅能帮助膜蛋白锚定在生物膜上，而且能影响到膜的形态特性和生物学功能
    • 成分
      • 甘油磷脂
        • 组成
          • 是膜脂的基本成分，占整个膜脂的50%以上，是3-磷酸甘油的衍生物，包括磷脂酰丝氨酸（PS）、磷脂酰胆碱（PC，最丰富）、磷脂酰乙醇胺（PE）、磷脂酰肌醇（PI），由内质网构成
        • 特点
          • 具有一个与磷酸集团相结合的极性头和两个非极性的尾，线粒体膜上的心磷脂除外
        • 作用
          • 不仅是生物膜的基本成分，而且其中某些成分在细胞信号中起重要作用
      • 鞘脂
        • 总特点
          • 均为鞘氨醇的衍生物，主要在高尔基体合成
        • 分类
          • 鞘磷脂（SM）
          • 糖脂，也称鞘糖脂，神经细胞含量较高
      • 固醇
        • 插入磷脂分子之间参与生物膜的形成
        • 存在动物细胞和少数的原核细胞中
      • 甘油磷脂和鞘磷脂统称为磷脂，共同构成生物膜
    • 运动方式
      • 沿膜平面的侧向运动
      • 膜分子围绕轴心的自旋运动
      • 脂分子尾部的摆动
      • 双层脂分子之间的翻转运动
    • 脂质体
      • 概念
        • 根据磷脂分子可在水相中形成稳定的脂双层膜的现象而制备的人工膜
      • 可用单一或混合的磷脂制备，还可以嵌入不同的蛋白质
      • 可望用于治疗多种疾病
  • 膜蛋白
    • 概念
      • 位于脂双层之中或表面的蛋白质的总称
    • 类型
      • 外在膜蛋白（周边膜蛋白）
        • 靠离子键结合，结合不紧密
      • 整合膜蛋白（内在膜蛋白）
        • 整合膜蛋白均为跨膜蛋白
        • 结构
          • 胞质外结构域
          • 跨膜结构域
          • 胞质内结构域
        • 与膜结合的方式
          • 跨膜结构域与脂双层分子的疏水核心的相互作用（最主要结合方式）
          • 跨膜结构域两端携带正电荷的氨基酸残基与带负电的磷脂极性头部相互作用
          • 某些膜蛋白通过自身在胞质一侧的半胱氨酸残基共价结合到磷脂酸分子上，后者插入脂双层
      • 脂锚定膜蛋白
        • 通过共价键插入到脂分子中
        • 分类
          • 脂肪酸结合到膜蛋白N端的甘氨酸残基上
          • 由15或20个烃链结合到膜蛋白C端的半胱氨酸残基上
          • 通过糖脂锚定在细胞质膜上
    • 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
      • 分类
        • 离子型去垢剂
          • SDS，十二烷基硫酸钠，可是细胞膜崩解
        • 非离子型去垢剂
          • X-Triton X-100,可使细胞膜崩解，但对蛋白质较温和
• 基本特征和功能
  • 膜的流动性
    • 膜脂的流动性
      • 主要指脂分子的侧向运动
      • 由脂分子本身决定，脂肪酸链越短，不饱和程度越高，膜脂的流动性越大
      • 温度有明显影响，鞘脂的相变温度高于磷脂，温度低于相变温度磷脂流动性会骤然降低
      • 一般细胞对流动性的调控通过胆固醇和不饱和酸的含量
    • 膜蛋白的流动性
      • 温度影响其流动性
      • 膜蛋白的流动根据细胞的不同，可流动蛋白的含量也不同
    • 膜脂和膜蛋白运动速率的检测
      • 荧光漂白恢复
  • 膜的不对称性
    • 细胞质膜各膜面
      • 与细胞外环境接触的膜称质膜的细胞外表面（ES），这一层脂分子和膜蛋白称细胞膜的外小叶
      • 与细胞质基质接触的膜面称质膜的原生质表面（PS），这一层脂分子和膜蛋白称细胞膜的内小叶
    • 膜脂的不对称性
      • 同一种膜脂分子在膜的脂双层种呈不均匀分布
      • 多数磷脂存在于脂双层内外两侧
    • 膜蛋白的不对称性
      • 是指每种膜蛋白分子在质膜上都具有明确的方向性
  • 细胞质膜相关的膜骨架
    • 概念
      • 是指细胞质膜下与膜蛋白相连的由纤维蛋白组成的网架结构。因为膜骨架多与肌动蛋白相关联，因此也称基于肌动蛋白的膜骨架
    • 红细胞
      • 生物学特性
        • 有很好的弹性和很高的强度
        • 红细胞的骨架和质膜较难纯化和分析
      • 血影
        • 细胞低渗处理后释放血红蛋白和其他可溶性蛋白质，此时的红细胞保持原有的形态，称为血影
      • 红细胞膜蛋白
        • 血影蛋白（红膜肽）
        • 锚蛋白
        • 带3蛋白
          • 子主题
        • 带4.1蛋白
        • 带4.2蛋白
        • 肌动蛋白
  • 细胞质膜的基本功能
    • 为细胞的生命活动提供相对稳定的内环境
    • 选择性的运输物质，包括代谢底物的输入与代谢产物的排除，其中伴随能量物质的传递
    • 提供细胞识别的锚点，并完成细胞内信息跨膜传导
    • 为多种酶提供结合位点，使酶促反应高效有序进行
    • 介导细胞与细胞、细胞与细胞基质之间的连接
    • 质膜参与形成具有不同功能的细胞表面特化结构
    • 膜蛋白的异常与某些遗传病、恶性肿瘤、自身免疫甚至神经退化性疾病有关
• 概念
  • 也称细胞膜，是指围绕在细胞最外层，由脂质、蛋白质和糖类组成的生物膜