细胞生物学—细胞膜组成与结构

本图结合细胞膜组成与细胞表面两章内容，讲解梳理了细胞膜的组成、理化特性以及细胞表面的特化结构。

细胞膜与物质运输

• 组成：脂类、蛋白质、糖类、水、无机盐和金属离子，功能越复杂的膜，蛋白质所占比例越大
• 膜脂
  • 磷脂
    • 膜脂的基本成分（50%以上）
    • 主要是——甘油磷脂、鞘磷脂
    • 甘油磷脂：①具有一个极性头，两个非极性尾；②脂肪酸碳链碳原子为偶数，多数碳链由16、18或20个组成；③饱和脂肪酸（如软脂酸）及不饱和脂肪酸（油酸）
    • 鞘磷脂：在脑和神经细胞膜中特别丰富，一个极性头一个非极性尾。是髓鞘的主要成分，原核细胞、植物中没有
  • 胆固醇
    • 主要存在于真核细胞膜上，含量一般不超过膜脂的1/3，植物细胞膜中含量较少
    • 功能：加强细胞膜稳定性，对细胞膜流动性进行双向调节（一头一尾）
  • 糖脂
    • 存在于所有细胞膜上，约5%及以下，神经细胞糖脂含量较高
  • （脂质体）——一种人工膜
  • 共同特点——都具有亲水和疏水两部分，这种一头疏水一头亲水→“兼性分子”or“双亲媒性分子”
• 膜蛋白
  • 膜周边蛋白/膜外在蛋白——水溶性蛋白，通过非共价键与膜内的蛋白质or脂分子极性头部结合，易分离，但不可再与脂类重新聚合形成膜结构
  • 膜内在蛋白/跨膜蛋白/结合蛋白——水不溶性蛋白，形成跨膜螺旋（α螺旋/β片层），需用去垢剂（离子型SDS，非离子型Triton-X100)才能从膜上洗涤
  • 脂质锚定蛋白/脂连接蛋白——位于膜两侧，以共价键与脂双层分子结合，需用去垢剂or有机溶剂分离
• 片层结构模型→蛋白质-磷脂-蛋白质，蛋白质为球形蛋白； 单位膜模型→暗（蛋白质）-明（磷脂）-暗（蛋白质），蛋白质为β-折叠；液态镶嵌模型——生物膜是一种流动脂双分子层并镶嵌有蛋白质分子的结构。
• 脂筏模型——脂筏是指富含胆固醇和鞘磷脂的微结构域（微区），其中聚集了一些特定种类的膜蛋白。一个蛋白质停泊的平台，与膜的信号传导、蛋白质分选均有密切的关系。不仅存在于细胞膜，也存在于高尔基体膜上。
• 理化特性
  • 不对称性
    • 膜内外两层在结构和功能上有很大差异，这种差异即xx
    • 膜脂与糖脂——糖脂仅存在于质膜的ES面，膜脂内外层种类与数量不同
    • 膜蛋白与糖蛋白——膜蛋白的不对称性→每种膜蛋白分子在细胞膜上都有明确的方向性；跨膜蛋白跨越脂质双分子层有一定的方向性。 糖蛋白糖残基均分布在质膜的ES面
      • 膜蛋白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
    • 生理意义——保证膜功能的方向性，使膜两侧具有不同功能
  • 流动性
    • 膜脂与糖脂——膜脂的运动方式：旋转运动、沿膜平面的侧向运动、烃链的弯曲运动（旋转异构）、脂分子尾部的摆动、翻转运动（最难）
    • 膜蛋白与糖蛋白——膜蛋白：侧向扩散（细胞融合，即荧光抗体免疫标记实验证明，会出现成斑成帽现象；荧光漂白恢复技术）、旋转扩散
    • 影响因素——1.脂肪酸链越短，不饱和程度越高，膜脂流动性越大； 2.胆固醇对膜的流动性起双向调节的作用； 3.卵磷脂/鞘磷脂，卵磷脂越多流动性越强； 4.膜蛋白与膜脂分子的作用：膜蛋白越多流动性越差； 5.温度越高，流动性越强。
    • 意义——质膜的流动性是保证其正常功能的必要条件。当膜流动性低于一定阈值时，许多酶的活动和跨膜运输将停止；流动性过高→膜溶解
• 细胞表面
  • cell sur face,是一个复合的结构体系，细胞膜为主体结构，与质膜外侧的细胞外被和质膜内侧的胞质溶胶共同组成了细胞表面
  • 功能：参与细胞形态的维持、细胞运动、细胞的物质交换等
  • 细胞外被
    • 细胞膜中的糖蛋白和糖脂向外表面延伸出的寡糖链部分； 作用：机械性的保护作用，参与细胞的物质运输，决定细胞的识别、形态形成和分化时的选择性。
  • 细胞膜
  • 胞质溶胶
    • 细胞膜下较粘滞、无结构的液体物质，含有较高浓度的蛋白质，微管微丝直接或间接与膜蛋白相连。 与维持细胞的极性、形态及调节膜蛋白的分布和运动有关
• 细胞表面的特化结构
  • 微绒毛（微丝构成）——细胞表面伸出的细长突起，广泛存在于 动物细胞 表面 作用：扩大了细胞的表面积，有利于细胞同外环境的物质交换。
  • 细胞内褶——细胞表面的扁形突起，又“片足”，巨噬细胞表面普遍存在，与吞噬颗粒有关。
  • 纤毛和鞭毛（微管构成）——纤毛数目多；鞭毛数目少，但较之比纤毛长