细胞质膜

细胞质膜的思维导图，整理了细胞质膜的结构模型与基本成分和细胞质膜的基本特征与功能的内容，可以用于练习巩固备考等哦。

细胞质膜

• 细胞质膜的结构模型与基本成分
  • 细胞膜的结构模型
    • 流动镶嵌模型
      • 膜的流动性：膜蛋白和膜脂均可侧向运动；
      • 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。
    • 脂筏模型
      • 即在以甘油磷脂为主体的生物膜上，胆固醇、鞘磷脂等形成相对有序的脂相，如同漂浮在脂双层上的“脂筏”一样载着执行某些特定生物学功能的各种膜蛋白。
    • 目前认为的生物膜结构
      • 磷脂双分子层是组成生物膜的基本组织结构成分
      • 蛋白分子以不同的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各自的特性与功能。
      • 生物膜是磷脂双分子层嵌有蛋白质的二维溶液
      • 生物膜处于不断的动态变化中
  • 膜脂
    • 成分：主要包括甘油磷脂、鞘脂和固醇三类
      • 甘油磷脂
        • 主要特征： 一个极性头、两个非极性尾（脂肪酸链）。 脂肪酸碳链为偶数，16或18个碳原子。 常含有不饱和脂肪酸（如油酸）。
      • 鞘脂
        • 鞘磷脂
        • 糖脂：只存在于细胞膜的外表面
      • 固醇（胆固醇及其类似物）
        • 功能：提高膜的稳定性、调节流动性、降低水溶性物质的通透性。
    • 膜脂的运动方式
      • 1. 沿膜平面的侧向运动 —— 是膜脂分子的基本运动方式
      • 2. 脂分子围绕轴心的自旋运动
      • 3. 脂分子尾部的摆动
      • 4. 双层脂分子之间的翻转运动
    • 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现象而制备的人工膜。
      • 人工脂质体用于： 研究生物膜的良好材料、转基因、制备药物
  • 膜蛋白
    • 类型
      • 外在膜蛋白（外周膜蛋白）
        • 靠离子键或其它较弱的键与膜表面蛋白或膜脂分子结合，改变溶液的离子强度或提高温度就可以从膜上分离下来。
      • 内在膜蛋白（整合膜蛋白）
        • 为跨膜蛋白，两性分子。跨膜结构域为1至多个疏水的螺旋。与膜的结合紧密，只有用去垢剂才能从膜上洗涤下来
      • 脂锚定蛋白
        • 可用磷脂酶C降解下来。
    • 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带负电的磷脂极性头形成离子键，或带负电的氨基酸残基通过Ca2＋、Mg2＋等阳离子与其相互作用。 3. 某些膜蛋白通过自身半胱氨酸残基共价结合的脂肪酸分子，插入到膜双层之间，加强与脂双层的结合力，还有少数蛋白与糖脂共价结合。
      • 内在膜蛋白的跨膜结构域与膜脂结合的具体作用方式：
        • 1、跨膜结构域含20个左右的AA残基形成α螺旋，其外部疏水侧链通过范德华力与脂双层分子脂肪酸链相互作用。
        • 2、某些α螺旋的外侧是非极性链，内侧是极性链，可以形成特异性的离子跨膜通道。
        • 3、某些跨膜蛋白，如E. coli外膜上的孔蛋白和线粒体外膜上的孔蛋白，其跨膜的结构域是β折叠，反向平行的β折叠相互作用形成非特异性的跨膜通道。
    • 去垢剂——是一端亲水另一端疏水的两性小分子，是分离和研究膜蛋白的常用试剂。
• 细胞质膜的基本特征与功能
  • 膜脂的流动性——主要指脂分子的侧向运动。
    • 影响膜脂分子运动的因素：
      • 脂分子类型 -脂肪酸链越短，不饱和程度越高，膜脂的流动性越大。
      • 胆固醇——双重调节作用 -胆固醇分子与磷脂分子结合——限制膜脂运动 -胆固醇分子隔开磷脂分子——增加膜脂流动 -多数情况下，保持膜脂呈液态，保证膜脂的流动性。
      • 环境因子如温度、酸碱度、离子强度等。
    • 膜蛋白的流动性
    • 膜脂和膜蛋白运动速率的检测——荧光漂白恢复技术
  • 膜的不对称性
    • 膜脂的不对称性 ——同一种膜脂分子在膜的脂双层中呈不均匀分布。
    • 糖脂的不对称性：都分布在质膜或其他内膜的外表面——是执行其生理功能的结构基础。
    • 膜蛋白的不对称性：是指每种膜蛋白分子在细胞膜上都具有明确的方向性。
  • 膜骨架——质膜下与膜蛋白相连的由纤维蛋白组成的网架结构。它参与维持质膜的形状，并协助质膜完成多种生理功能。
    • 经低渗处理破裂释放出内容物，留下一个保持原形的空壳，称为血影。
  • 细胞质膜的基本功能
    • 1. 为细胞的生命活动提供相对稳定的内环境；
    • 2. 选择性的物质运输；
    • 3. 提供细胞识别位点，并完成细胞内外信号跨膜转导；
    • 4. 为多种酶提供结合位点，使酶促反应高效而有序地进行；
    • 5. 介导细胞与细胞、细胞与胞外基质之间的连接；
    • 6. 参与形成具有不同功能的细胞表面特化结构；
    • 7. 膜蛋白的异常与某些遗传病、恶性肿瘤，甚至神经退行性疾病相关，很多膜蛋白可作为疾病治疗的药物靶标。
• 练习巩固
  • 1、流动镶嵌模型:膜的流动性：膜蛋白和膜脂均可侧向运动；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。
  • 2、血影:经低渗处理破裂释放出内容物，留下一个保持原形的空壳，称为血影。
  • 3、膜骨架
  • 4 、整合蛋白、外周蛋白、脂锚定蛋白
  • 5、人工膜
  • 6、去垢剂
  • 7、膜脂的不对称性:膜脂的不对称性 ——同一种膜脂分子在膜的脂双层中呈不均匀分布。
  • 8、膜脂有哪几种基本类型？它们各自的结构特征与功能是什么？
  • 9、何谓内在膜蛋白？它以什么方式与脂双层膜相结合？
  • 10、影响膜脂分子运动的因素。