细胞质膜与跨膜运输

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1、细胞质膜与跨膜运输张文举上海大学生命学院2014.101细胞的膜结构膜——分割两个空间的薄的结构细胞膜（cellmemberane）质膜（plasmamembrane）：包围细胞表层的一层膜内膜：内膜构成各种细胞器，如核膜、内质网膜、高尔基体膜，构成一个“膜系统”。“活细胞就像一个装在容器内的分子自我复制系统，而该容器就是质膜”2作为细胞膜所需要的特点：作为屏障；通过质膜输入营养和输出废物，需要一些高度选择性的通道贯穿细胞膜，以允许输入和排出一些特殊的物质；膜上必须要有一些敏感的“传感器”来对周围环境的应答；膜需要具备一系列的机械性质当细胞生长或形状发生变化时，膜也相应地发生变化，也即通

2、过增加新膜且不失去其连续性而扩大其面积，以及能变形而不破裂。膜如果破裂，它能够不像气球一样迅速崩溃，而是迅速地重新封闭起来。3细胞质膜的功能界膜和区室化;调节运输;功能定位与组织化;信号检测与传递；参与细胞间的相互作用;能量转换。4研究细胞膜的好材料——红细胞红细胞将O2运送到身体各部分而将CO2带出；为什么选择红细胞作为研究对象？容易获得；结构简单，污染少，无细胞核，无线粒体，只有血红蛋白一种非膜蛋白生命周期长易分离5“血影”——ghost分离红细胞膜蛋白的最好材料；在低渗透下，红细胞吸水破裂，释放出内容物，成了没有内容物的“空壳”；具有很大的变形性、柔韧性和可塑性6膜结构的早期研究脂

3、单层概念的提出；Langmuir用苯将脂溶解，挥发后，发现脂在水面上形成脂单层结构Langmuir水盘7红细胞膜结构研究1925年，Gorter和Grendel提出红细胞膜的基本结构是脂双层；根据运用Langmuir水盘法测出脂铺展后的面积与实际测量的红细胞的表面积之比约为2:1；进一步推测，这种脂双层具有热力学的特点（能量最低）H2OH2O极性极性非极性极性极性8红细胞膜骨架红细胞一生“命运多舛”120天的寿命“跋涉”500km经历多种严酷考验——挤压、低氧、低pH仅仅双脂层结构很难承受这种压力必定有特别的结构维持红细胞的形态稳定！——细胞膜骨架9红细胞的膜骨架细胞膜内侧的特殊结构膜蛋

4、白和纤维蛋白组成的网架——红细胞膜骨架作用：维持细胞形态，协助质膜完成多种生理功能胞外胞内10红细胞膜蛋白的组成SDS-PAGE分析膜蛋白组成血影蛋白血型糖蛋白带3蛋白肌动蛋白锚定蛋白带4.1蛋白内收蛋白（根据分子大小分离蛋白质）SDS-PAGE11红细胞膜骨架的形成三种连接方式：血影蛋白+肌动蛋白+带4.1蛋白带4.1蛋白+血型糖蛋白锚定蛋白+带３蛋白+血影蛋白膜骨架赋予红细胞质膜既有很好的弹性又具有较高强度。(1)(2)(3)血影蛋白12膜的化学组成膜的化学成分包括：蛋白质（40%）：被蛋白酶处理后溶解脂类（50%）：被脂类溶剂溶解糖类（2-10%）不同的膜含量不同红细胞质膜：蛋白4

5、9脂43糖8神经鞘质膜：蛋白18脂79糖313膜脂三大类：磷脂：含有磷酸基团鞘脂：鞘氨醇为基础的衍生物，如糖脂胆固醇：动物中有植物中无，调节膜的稳定性膜脂分子均“两亲”，具有亲水头和一或两条疏水尾。亲水头（极性）疏水尾（非极性）14磷脂具有一个极性头，两条非极性尾巴；尾巴一般含有14-24个偶数碳原子；其中一条尾含有一个或两个双键，造成链的扭转；链的长度和不饱和度可以影响膜的流动性。15膜脂的特性与功能两亲分子受制于两种力量，亲水头部吸引水，疏水尾部避开水而试图与其他疏水分子聚集——脂双层的结构在能量上最有利，解决了这种对抗。自发形成球状微团——“自组织”受到损伤时会自动修复并再封闭上。

6、总是形成连续不断不破裂的结构——细胞在分裂时的形变、解体、重建、受精过程16脂质体脂类在水中自动装配成脂双层结构；作为生物膜的研究模型，并可作为生物大分子（DNA等）和药物的载体。17膜糖膜上的糖占膜的2-10%，很多蛋白和脂类都有糖与之连接；膜糖都位于质膜外表面，而内膜系统中的糖则位于内表面（均在非胞质面）18膜糖的种类自然界单糖及衍生物100多种，膜糖只有9种，动物细胞膜上主要是7种；葡糖糖半乳糖甘露糖岩藻糖N-乙酰半乳糖胺N-乙酰葡萄糖胺唾液酸19膜糖的存在方式通过共价键同膜脂或膜蛋白相连，以糖脂或糖蛋白形式存在；糖蛋白中，以短的分支寡聚糖形式存在，支链一般15个单糖分子以下；以两

7、种方式连接：O-连接和N-连接；O-连接是糖与丝氨酸或苏氨酸残基相连，链较短，大约4个糖基；N-连接是糖与天冬酰胺残基相连，一般有10个以上糖基糖蛋白是细胞膜中最丰富的蛋白质；真核细胞膜上几乎都是糖蛋白，其主要存在于质膜上，内膜系统糖蛋白极少；动物细胞中，糖蛋白是糖萼的主要成分，而在植物细胞中，主要由糖脂构成膜包被；糖蛋白和糖脂在内质网和高尔基体中合成。20膜糖的功能提高膜的稳定性；增强膜蛋白对细胞外基质中蛋白酶的抗性参与细胞的信号