细胞生物学之笔记--第4章细胞膜与物质的穿膜运输..doc

细胞膜与物质的穿膜运输 细胞膜的化学组成与生物特性 细胞膜的化学组成 细胞膜上的脂类=膜脂（membrane lipid），约占膜成分的50%，主要有磷脂（phospholipid）、胆固醇（cholesterol）、和糖脂（glycolipid） 膜脂构成细胞膜的结构骨架 磷脂是膜脂的主要成分 甘油磷酸的共同特征：以甘油为骨架，甘油分子的1、2位羟基分别于脂肪酸形成酯键，3位羟基与磷酸基团形成酯键。磷酸基团结合胆碱/乙醇胺/丝氨酸/肌醇。脂肪酸链长短不一，通常14~24个碳原子，一条脂肪酸链不含双键，另一条含有一个或几个双键，形成30°弯曲。 鞘磷脂以鞘氨醇代替甘油，鞘氨醇的氨基结合长链的不饱和脂肪酸，分子末端的一个羟基与胆碱磷酸结合，另一个游离羟基可与相邻分子的极性头部、水分子或膜蛋白形成氢键。鞘磷脂及其代谢产物神经酰胺、鞘氨醇、1-磷酸鞘氨醇参与各种细胞活动。神经酰胺是第二信使；1-磷酸鞘氨醇在细胞外通过 G蛋白偶联受体起作用，在细胞内与靶蛋白作用 胆固醇能够稳定细胞膜和调节膜的流动性 胆固醇为两性极性分子。 极性头部为连接于固醇环（甾环）上的羟基，靠近相邻的磷脂分子。 固醇环疏水，富有刚性，固定在磷脂分子临近头部的烃链上，对林芝的 脂肪酸尾部的运动具有干扰作用。 尾部为疏水性烃链。埋在磷脂的疏水尾部中。 胆固醇分子调节膜的流动性和加强膜的稳定性。没有胆固醇，细胞膜会解体。 PS.不同生物膜有各自特殊的脂类组成。哺乳动物细胞膜上富含胆固醇和糖脂，线粒体膜内富含心磷脂；大肠杆菌质膜则不含胆固醇。 糖脂主要位于质膜的非胞质面 糖脂含量占膜脂总量5%以下，遍布原核、真核细胞表面 细菌和植物的糖脂 均是 甘油磷脂衍生物，一般是 磷脂酰胆碱PC 衍生来 动物糖脂都是鞘氨醇衍生物，称为鞘糖脂，糖基取代磷脂酰胆碱，成为极性头部 已发现40多种糖脂，区别在于极性头部不同，由1至几个糖残基构成 最简单的糖脂是脑苷脂，极性头部只是一个 半乳糖/葡萄糖 残基 最复杂的糖脂是神经节苷脂，极性头部有七个糖残基；在神经细胞膜中最丰富，占总膜脂5%~10% 脂质体（lipidsome）可以作运载体 膜蛋白以多种方式与脂双分子层结合 又称 含量 作用力 特点 膜内在蛋白 穿膜蛋白 70%~80% 范德华力 α-螺旋构象/β-筒 孔蛋白 膜外在蛋白 外周蛋白 20%~30% 非共价键 水溶性 脂锚定蛋白 脂连接的蛋白 共价键 运动性增大 1.内在膜蛋白 又称 跨膜蛋白，占膜蛋白总量70%~80%；分单次跨膜、多次跨膜、多亚基跨膜三种类型 跨膜区域 20~30个 疏水氨基酸残基，通常N端在细胞外侧 内在膜蛋白跨膜结构域与膜脂结合区域，作用方式：①疏水氨基酸形成α-螺旋，跨膜并与脂双层脂肪酸链通过范德华力相互作用②某些α-螺旋外侧非极性，内侧是极性链，形成特异性畸形分子的跨膜通道 多数跨膜区域是α-螺旋，也有以β-折叠片多次穿膜形成筒状结构，称β-筒，如 孔蛋白(porin) 2.外在膜蛋白 又称 外周蛋白，占膜蛋白总量20%~30%；完全在脂双层之外，胞质侧或胞外侧，通过 非共价键 附着膜脂或膜蛋白 胞质侧的外周蛋白形成纤维网络，为膜提供机械支持，也连接整合蛋白，如红细胞的血影蛋白和锚蛋白 外周蛋白为水溶性蛋白，与膜结合较弱，改变溶液 离子浓度或pH，可分离它们而不破坏膜结构 3.脂锚定蛋白 ①一种位于膜的两侧，蛋白质直接以共价键结合于脂类分子；此种锚定方式与细胞恶变有关 ②还有糖基磷脂酰肌醇锚定蛋白(GPI)，通过蛋白质C端与磷脂酰肌醇连接的糖链共价结合 脂锚定蛋白在膜上运动性增大（侧向运动），有利于结合更多蛋白，有利于更快地与胞外蛋白结合、反应 GPI-锚定蛋白分布极广，100种以上，如多种水解酶、免疫球蛋白、细胞黏附分子、膜受体等 去垢剂（detergent） 离子型去垢剂：SDS十二烷基磺酸钠 引起蛋白质变性 非离子型去垢剂：Triton X-100 对蛋白质比较温和 膜糖类覆盖细胞膜表面 细胞膜的糖类，占质膜重量2%~10%； ①大多以低聚糖或多聚糖共价结合膜蛋白，形成糖蛋白（糖蛋白中的糖基化主要发生在天冬酰胺（N-连接），其次是丝氨酸和苏氨酸（O-连接）残基上）； ②或以低聚糖共价结合膜脂，形成糖脂，所有糖链朝向细胞外表面 形成低聚糖的单糖类型：甘露糖、岩藻糖、半乳糖、半乳糖胺、葡萄糖、葡萄糖胺、唾液酸 等 A.唾液酸残基 在糖链末端，形成 细胞外表面 净负电荷 B.寡糖链中的单糖的数量、种类、排列顺序、有无支链等不同，可以出现千变万化的组合形式。Eg.人类ABO血腥抗原的差别就是血型糖蛋白在红细胞质膜外表面寡糖链的组成结构决定。 △细胞外被cell coat=糖萼glycocalyx=与质膜相连的糖类物质 功能：①保