年細胞膜的功能說課優(yōu)質(zhì)
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細胞膜的功能說課篇一
細胞膜結(jié)構(gòu)的研究進程
發(fā)現(xiàn)細胞表面有阻礙染料進入的現(xiàn)象，提示膜結(jié)構(gòu)的存在；n發(fā)現(xiàn)脂溶性大的物質(zhì)易入胞，推想應(yīng)為脂類屏障。l用丙酮抽提紅細胞膜結(jié)構(gòu)，計算出紅細胞膜平鋪面積約為其表面積的兩倍，提出脂質(zhì)雙分子層模型.成立前提：
a.紅細胞的全部脂質(zhì)都在膜上；
b.丙酮法抽提完全；
平均表面積估算正確。（70%~80%偏低）；40年后bar重復(fù)這一試驗發(fā)現(xiàn)紅細胞膜平鋪面積應(yīng)不是70%～80%，而是1.5倍還有蛋白質(zhì)表面，同時干膜面積是99μm，濕膜面積則為145μm。兩項誤差相抵，結(jié)果基本正確。
根據(jù)細胞的生理生化特征，曾先后推測質(zhì)膜是一種脂肪柵、脂類雙分子層和由蛋白質(zhì)-磷脂-蛋白質(zhì)構(gòu)成的三夾板結(jié)構(gòu)。同時電鏡觀察也證實質(zhì)膜確實呈暗-明-暗三層結(jié)構(gòu)。隨后冷凍蝕刻技術(shù)顯示雙層膜中存在蛋白質(zhì)顆粒；免疫熒光技術(shù)證明質(zhì)膜中蛋白質(zhì)是流動的。等人在1972年提出生物膜的流動鑲嵌模型，結(jié)構(gòu)特征是：生物膜的骨架是磷脂類雙分子層，蛋白質(zhì)分子以不同的方式鑲嵌其中，細胞膜的表面還有糖類分子，形成糖脂、糖蛋白；生物膜的內(nèi)外表面上，脂類和蛋白質(zhì)的分布不平衡，反映了膜兩側(cè)的功能不同；脂雙層具有流動性，其脂類分子可以自由移動，蛋白質(zhì)分子也可以在脂雙層中橫向移動。
盡管還沒有一種能夠直接觀察膜的分子結(jié)構(gòu)的較為方便的技術(shù)和方法，但從研究中30年代以來提出了各種假說有數(shù)十種，som于1972年提出的流體鑲嵌模型（fluid mosaic model）。這一假想模型的基本內(nèi)容是：膜的共同結(jié)構(gòu)特點是以液態(tài)脂質(zhì)雙分子層為基架，其中鑲嵌著具有不同分子結(jié)構(gòu)、因而也具有不同生理功能的蛋白質(zhì)，后者主要以α-螺旋或球型蛋白質(zhì)的形式存在。其局限性在于未表達出流動性不均一，jain與white提出了“板塊與鑲嵌模型”。
三明治模型和單位膜模型
j. danielli & h. davson1925 發(fā)現(xiàn)質(zhì)膜的表面張力比油－水界面的張力低得多，推測膜中含有蛋白質(zhì)，從而提出了”蛋白質(zhì)-脂類-蛋白質(zhì)”的三明治模型。認為質(zhì)膜由雙層脂類分子及其內(nèi)外表面附著的蛋白質(zhì)構(gòu)成的。1959年在上述基礎(chǔ)上提出了修正模型，認為膜上還具有貫穿脂雙層的蛋白質(zhì)通道，供親水物質(zhì)通過。
j. d. robertson1959用超薄切片技術(shù)獲得了清晰的細胞膜照片，顯示暗-明-暗三層結(jié)構(gòu)，厚約7.5nm。這就是所謂的“單位膜”模型。它由厚約3.5nm的雙層脂分子和內(nèi)外表面各厚約2nm的蛋白質(zhì)構(gòu)成。
不足之處：
1）把膜結(jié)構(gòu)描寫成靜止不變的；
2）無法解釋膜的功能活動；
3）各種膜有各自的特定厚度，并不都是7.5nm；
4）蛋白質(zhì)提取的難易程度不同；
5）各種膜的蛋白質(zhì)和脂類的比率不同。
流動鑲嵌模型
流動鑲嵌模型突出了膜的流動性和不對稱性，認為細胞膜由流動的脂雙層和蛋白質(zhì)組成。磷脂分子以疏水性尾部相對，極性頭部朝向水相組成生物膜骨架，蛋白質(zhì)或嵌在脂雙層表面，或嵌在其內(nèi)部，或橫跨整個脂雙層，表現(xiàn)出分布的不對稱性。
不足之處：
1）不能說明膜在變化過程中如何保持膜的完整性和穩(wěn)定性；
2）忽略了蛋白質(zhì)對脂質(zhì)分子流動性的控制作用；
3）忽略了膜各部分流動性的不均勻性。
晶格模型
1975年，wallach提出晶格模型。晶格模型是對流動鑲嵌模型的補充，強調(diào)流動的`整體性。用膜脂可逆地進行無序（液態(tài)）和有序（晶態(tài)）的相變來解釋生物膜的流動性。膜鑲嵌蛋白對脂類分子的運動具控制作用。鑲嵌蛋白和它周圍的脂類分子形成晶格狀態(tài)，這些不移動的脂類分子稱界面脂質(zhì)，而流動的脂質(zhì)呈小片、點狀分布。所以脂質(zhì)的流動是局部的，并非整個脂雙層都在流動。
板塊鑲嵌模型
1977年，jain和white提出生物膜是由具有不同流動性的板塊鑲嵌而成的動態(tài)結(jié)構(gòu)。
脂筏模型
脂筏（lipid raft）是質(zhì)膜上富含膽固醇和鞘磷脂的微結(jié)構(gòu)域（microdomain）。大小約70nm左右，是一種動態(tài)結(jié)構(gòu)，位于質(zhì)膜的外小頁。由于鞘磷脂具有較長的飽和脂肪酸鏈，分子間的作用力較強，所以這些區(qū)域結(jié)構(gòu)致密，介于無序液體與液晶之間，稱為有序液體（liquid-ordered）。在低溫下這些區(qū)域能抵抗非離子去垢劑的抽提，所以又稱為抗去垢劑膜（detergent-resistant membranes，drms）。脂筏就像一個蛋白質(zhì)停泊的平臺，與膜的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、蛋白質(zhì)分選均有密切的關(guān)系。
從脂筏的角度來看，膜蛋白可以分為三類：
①存在于脂筏中的蛋白質(zhì)；包括糖磷脂酰肌醇錨定蛋白（gpi anchored protein），某些跨膜蛋白，hedgehog蛋白，雙乙酰化蛋白（doubly acylated protein）如：非受體酪氨酸激酶src、g蛋白的gα亞基、血管內(nèi)皮細胞的一氧化氮合酶（nos）；
②存在于脂筏之外無序液相的蛋白質(zhì)；
③介于兩者之間的蛋白質(zhì)，如某些蛋白在沒有接受到配體時，對脂筏的親和力低，當結(jié)合配體，發(fā)生寡聚化時就會轉(zhuǎn)移到脂筏中。
脂筏中的膽固醇就像膠水一樣，它對具有飽和脂肪酸鏈的鞘磷脂親和力很高，而對不飽和脂肪酸鏈的親和力低，用甲基-β-環(huán)糊精（methyl-β-cyclodextrin）去除膽固醇，抗去垢劑的蛋白就變得易于提取。膜中的鞘磷脂主要位于外小頁，而且大部分都參與形成脂筏。
據(jù)估計脂筏的面積可能占膜表面積的一半以上。脂筏的大小是可以調(diào)節(jié)的，小的獨立脂筏可能在保持信號蛋白呈關(guān)閉狀態(tài)方面具有重要作用，當必要時，這些小的脂筏聚集成大一個大的平臺，在那里信號分子（如受體）將和它們的配件相遇，啟動信號傳遞途徑。如致敏原（allergen）能夠?qū)⑦^敏患者體內(nèi)肥大細胞或嗜堿性細胞表面的ige抗體及其受體橋聯(lián)起來，形成較大的脂筏，受體被脂筏中的lyn（一種非受體酪氨酸激酶)磷酸化，啟動下游的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，最終引發(fā)過敏反應(yīng)。
細胞表面的穴樣內(nèi)陷（caveolae）具有和脂筏一樣的膜脂組成，不含籠形蛋白（clathrin），含有caveolin（一種小分子量的蛋白，21kd）。大量存在于脂肪細胞、上皮細胞和平滑肌細胞。這種結(jié)構(gòu)細胞的內(nèi)吞有關(guān)，另外穴樣內(nèi)陷中還富含某些信號分子，說明它與細胞的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)有關(guān)。
細胞膜的厚度通常為7~8nm，細胞膜最重要的特性之一是半透性或選擇性透性，即有選擇地允許物質(zhì)通過擴散，滲透和主動運輸?shù)确绞竭M入細胞，從而保證細胞正常代謝的進行。此外，大多質(zhì)膜上還存在激素的受體，抗原的結(jié)合位點以及其他有關(guān)細胞識別的位點，所以質(zhì)膜在激素作用，免疫反應(yīng)和細胞通訊等過程中起著重要的作用。
細胞膜的功能說課篇二
1、將細胞與外界環(huán)境分隔開；
2、識別和傳遞信息功能；
3、物質(zhì)轉(zhuǎn)運功能。細胞膜主要是由磷脂構(gòu)成的富有彈性的半透性膜，膜厚7～8nm，對于動物細胞來說，其膜外側(cè)與外界環(huán)境相接觸。
（1）分隔、形成細胞和細胞器，為細胞的生命活動提供相對穩(wěn)定的內(nèi)部環(huán)境，膜的面積大大增加，提高了發(fā)生在膜上的生物功能。
（2）屏障作用，膜兩側(cè)的水溶性物質(zhì)不能自由通過。
（3）選擇性物質(zhì)運輸，伴隨著能量的傳遞。
（4）生物功能：激素作用、酶促反應(yīng)、細胞識別、電子傳遞等。
（5）識別和傳遞信息功能（主要依靠糖蛋白）。
（6）物質(zhì)轉(zhuǎn)運功能：細胞與周圍環(huán)境之間的物質(zhì)交換，是通過細胞膜的轉(zhuǎn)運功能實現(xiàn)的。
1、按組成元素分：構(gòu)成細胞膜的成分有磷脂，糖蛋白，糖脂和蛋白質(zhì)。
2、按組成結(jié)構(gòu)分：磷脂雙分子層是構(gòu)成細胞膜的的基本支架。細胞膜的主要成分是蛋白質(zhì)和脂質(zhì)，含有少量糖類。其中部分脂質(zhì)和糖類結(jié)合形成糖脂，部分蛋白質(zhì)和糖類結(jié)合形成糖蛋白。
3、化學組成：細胞膜主要由脂質(zhì)（主要為磷脂）、蛋白質(zhì)和糖類等物質(zhì)組成；其中以蛋白質(zhì)和脂質(zhì)為主。在電鏡下可分為三層，即在膜的靠內(nèi)外兩側(cè)各有一條厚約2.5nm的電子致密帶，中間夾有一條厚2.5nm的透明帶，總厚度約7.0~7.5nm左右這種結(jié)構(gòu)不僅見于各種細胞膜，細胞內(nèi)的各種細胞器膜如：線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)等也具有相似的結(jié)構(gòu)。
