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细胞膜的结构和功能(第五、七、八、十章) 细胞生物学及遗传学教研室 蒲淑萍 2012年2月 生物膜 主要有脂类、蛋白质、糖、水、无机盐、金属离子等。 一、膜脂(membrane lipid) ◆种类：包括磷脂、胆固醇(CI)、糖脂三类，以磷脂含量最多，不同的生物膜中它们含量不同。 ?内在膜蛋白 ?多为两性分子。 ?水不溶性蛋白，多以α-螺旋单次或多次穿膜，与膜结合紧密，需用去垢剂使膜崩解才能分离下来。 ?位于膜两侧，以共价键与脂双层分子结合，称脂质锚定蛋白(lipid-anchored protein)。 ?外在膜蛋白 ?水溶性蛋白,位于膜两侧，靠离子键、氢键与脂分子极性头部或膜表面的蛋白质分子非共价结合，易从膜上分离。 三、膜糖 ?主要与膜蛋白和膜脂分子共价结合，而形成糖蛋白、糖脂，所有糖链伸向细胞膜外表面，膜糖以短的寡糖链（直链、分支链）形式存在。 ?构成细胞外被(衣)(cell coat)或糖萼(glycocalyx) （p51，自学第六章） ?功能：保护、细胞识别、决定血型等 脂筏模型（lipid rafts model） 脂筏是质膜上富含胆固醇和鞘磷脂的微结构域，其中聚集一些特定种类的蛋白质。这些区域较膜的其它部分厚，更有秩序且较少流动，其周围是富含不饱和磷脂的流动性较高的液态区。脂筏直径约70nm左右，是一种动态结构，位于质膜的脂双分子层的外层。 脂筏与小窝蛋白（caveloin）结合后内陷形成小窝，参与跨膜物质转运，同时与膜的信号转导、蛋白质分选均有密切的关系。 特点：一是许多蛋白质聚集在脂筏内，便于相互作用；二是脂筏提供一个有利于蛋白质变构的环境，使形成有效的构象。 一、膜的不对称性 膜蛋白分布的不对称 膜脂分布的不对称 膜糖分布的不对称 （二）膜蛋白的运动性 ?运动方式：侧向扩散、旋转扩散、构象变化、 蛋白多聚体的聚合及解聚等 ?实验证据：荧光标记技术和细胞融合技术等 第七章 细胞膜与物质运输 一、被动运输（passive transport） ?特点：运输方向、跨膜动力、能量消耗、膜转运蛋白 ?类型：简单扩散、离子通道扩散、易化扩散 ?膜转运蛋白 ?通道蛋白（channel protein）——只介导被动运输；具有离子选择性；转运速率高，瞬间进行；离子通道是门控的，包括电压门通道、配体门通道、机械门通道。 ?载体蛋白（carrier protein）——介导被动运输与主动运输；通过蛋白质构象变化转运物质。 二、主动运输（active transport） ●特点：运输方向、能量消耗、载体蛋白 ●类型： ?离子泵，由ATP直接提供能量的主动运输 ?钠钾泵(Na+_K+ _ ATPase, 结构、机制与意义？) ?钙泵(Ca2+-ATP酶) ?质子泵(H+-ATP酶) ?伴随或协同运输（cotransport） 由Na+-K+泵（或H+泵）与载体蛋白协同作用， 靠间接消耗ATP所完成的主动运输方式。 完成大分子与颗粒性物质的跨膜运输，又称囊泡运输。属于主动运输。包括胞吞作用（endocytosis）与胞吐作用（exocytosis）。 一、胞吞作用 ●吞噬作用(phagocytosis):多细胞的动物具有专门的吞噬细胞，即巨噬细胞、中性粒细胞等。 ●胞饮作用(pinocytosis)：主要存在于变形虫、小肠上皮细胞、毛细血管内皮细胞等。 ●受体介导的内吞作用(receptor mediated endocytosis)：通过细胞膜上特异性受体及膜囊泡系统完成的特异性很强的物质吸收过程。 受体介导的内吞作用（有被小泡运输） 如细胞对胆固醇的摄取： ●LDL颗粒、Apo-B protein（载脂蛋白B，LDL受体的配体） ●LDL受体 ●笼蛋白 (clathrin)（被蛋白、网格蛋白） ●有被小窝、有被小泡、无被小泡 ●(胞)内体（endosome） ●受体及笼蛋白的循环再利用 ●溶酶体的水解 （二）胞吐作用 ◆结构性分泌（constitutive secretion） ◆调节性分泌（regulated secretion） 变形虫通过胞吞作用摄取食物，消化后将残渣胞吐出胞外 受体介导的内吞过程的电镜照片 （鸟类卵细胞摄取卵黄蛋白，有被小泡的形成） 载脂蛋白B 胆固醇酯 胆固醇主要在肝细胞中合成，随后与磷脂和蛋白质形成低密度脂蛋白（LDL），释放到血液中。胆固醇是细胞合成膜的原料，也是合成胆汁酸、类固醇激素及