细胞质膜思维导图

如初.

2023-03-20

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细胞质膜

生物

知识

细胞质膜知识梳理

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思维导图大纲

细胞质膜的结构模型与基本成分

结构模型

“蛋白质-脂质-蛋白质”的三明治模型——单位膜模型——流动镶嵌模型——脂伐模型

脂伐模型：在甘油磷脂为主体的生物膜上，胆固醇、鞘磷脂的富集区域形成相对有序的脂相，载着执行某种特定生物学功能的各种膜蛋白

结构特点

磷脂双分子层在水相中自发形成封闭的膜系统的性质.疏水性尾部相对，极性头部朝向水相形成磷脂双分子层，每层楼双分子称为一层小叶。

蛋白质分子以不同的方式镶嵌在脂双层分子中或结合在其表面

生物膜可看成是蛋白质在双层脂分子中的二维溶液

基本成分

脂质

成分

甘油磷脂

占比

50%以上

合成部位

高尔基体

主要特征

具有1个与Pi结合的极性头，2条非极性尾（脂肪脂链）

脂肪酸链为偶数

除饱和脂肪酸外，常常含有1-2个双键的不饱和脂肪酸(如油酸)，且多为顺式，在烃链中产生约30°的夹角的弯曲

鞘脂

均为勒氨醇的衍生物

合成部位

高尔基体

类型

鞘磷脂SM

例：神经鞘磷脂

作用：与甘油磷脂共同构成生物膜，厚度较甘油磷脂厚

糖脂

存在

普遍存在于原核和真核细胞的细胞质膜上，其含量不足膜脂总量的5%；在神经细胞质膜上含至较高，5%~10%

例：脑苷脂一般只有一个半乳糖残基/葡萄糖残基与勒氨醇连接

固醇

胆固醇及其类似物的统称

组成

含有4个闭环的碳氢化合物，亲水头部为1个-OH，是一种分子刚性很强的两性化合物

合成部位（胆固醇）

内质网、胞质（但多数来源于食物的摄入）

作用（胆固醇）

脂筏的基本结构成分

因疏水性太强只能插入磷脂分子之间，参与生物膜的形成

调节膜的流动性，增加稳定性，降低水溶性物质的通透性

植物细胞和真菌细胞中都有各自的固醇化合物

运动方式（4种）

侧向运动、自旋运动、尾部摆动、翻转运动

脂质体

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

作为药物/DNA载体

水溶性的药物结晶在脂质体腔内，脂溶性的位于脂双层膜中

通过抗体和抗原的结合释放药物

膜蛋白

类型

外在/周膜蛋白

水溶性蛋白质，靠离子键及其它较弱的键结合在膜表面的膜蛋白分子上或膜脂分子上

分离

改变溶液离子强度、提高温度分离后膜结构并不被破坏

内在/整合膜蛋白

分离

使用去垢剂，使膜崩解后才能分离出来

3结构域

属跨膜蛋白，分胞质外结构域、跨膜结构域、胞质内结构域

脂锚定蛋白

通过与其共价连接的脂分子(脂肪酸或糖脂)插入膜的脂双层分子中

类型

脂肪酸结合到膜蛋白N端Gly残基上

15/20C）烃链结合到膜蛋白C端Cys残基上，有时还有烃链结合在同一膜蛋白的近C端的Cys残基上

通过糖脂锚定在细胞质膜上 GPI锚定方式

整合膜蛋白（跨膜蛋白）与膜脂结合的方式

跨膜结构域与脂双层分子疏水核心相互作用范德华力

跨膜结构域两端携带正电荷的氨基酸残基与磷脂负电极性头部形成离子键，带负电荷的氨基酸残基通过Ca2+、Mg2+等阳离子与磷脂负电极性头部形成离子键

通过其胞质一侧的Cys残基结合脂肪酸链加强结合力度共价键

去垢剂

定义

一端亲水一端疏水端两性小分子；通过插入膜脂，与膜脂或膜蛋白的跨膜结构域等硫水部位结合，形成可溶性微粒

存在形式

少的去垢剂能以单分子状态溶解在水中

达到CMC(微团临界浓度)，去垢剂在水中会形成微团micelle

类型

离子型去垢剂

例：SDS(十二烷基磺酸钠）

作用剧烈，引起蛋白质变性；破坏离子键、氢键等非共价键，改变蛋白质亲水部分构象（常用于SDS凝胶电泳）

非离子型去垢剂

例：TritonX-100

作用温和；用于膜蛋白的分离纯化（有活性），也用于除去细胞的膜系统，以便对细胞骨架蛋白及其它蛋白的研究

细胞质膜的基本特征与功能

膜的流动性（是细胞质膜和所有的生物膜的基本特征）

膜脂的流动性（侧向运动）

大程度上取决于脂分子本身的性质和温度，温度越高，脂肪酸链越短，不饱和度越高，膜质流动性越大

胆固醇对流动性的调节（双重调节）

膜蛋白的流动性（侧向扩散和旋转扩散）

荧光抗体免疫标记成班/成帽现象

膜脂和膜蛋白运动速率的检测

荧光漂白技术FPR

膜的不对称性

细胞质膜各膜面的名称

质膜细胞外表面ES (这一层脂分子和膜蛋白称细胞膜的外小叶)

原生质表面PS（这一层脂分子和膜蛋白称为细胞膜小叶）

细胞外小叶断裂面EF

原生质小叶断裂面PF

膜脂的不对称性

糖脂的分布表现出完全不对称性，其糖链都在质膜或其他内膜的ES面

胆固醇在生物膜内外小叶的分布一般比较均匀

膜蛋白的不对称性（倾向于外侧）

形成原因：与其在内质网、高尔基体复合物上的合成和加工有关

每种膜蛋白分子在质膜导航都具有明确的方向性，其不对称性在合成时就已确定

膜骨架（红细胞为例）

血影细胞经过低渗处理后，质膜破裂，同时释放出血红蛋白和胞内其它可溶性蛋白此时红细胞仍然保持原来的大小和形状，这种结构称为血影

红细胞膜骨架和细胞质膜之间的连接主要通过锚蛋白

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

选择性地运输物质，包括代谢底物的输入与代年谢产物的排除，其中伴随着能量物质的传递

提供细胞识别位点，并完成细胞内外信息跨膜传导；病毒等病原微生物识别和侵染特异的宿主细胞的受体也存在于质膜上

为多种酶提供结合位点，使酶促反应高效而有序地进行

介导细胞与细胞、细胞与胞外基质之间的连接

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、自身免疫病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

第四章物质的跨膜运输思维导图

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1.37

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