流动镶嵌模型的结构特性

如题所述

流动性概述
膜的流动性是细胞膜结构的基本特征之一,同时也是细胞膜表现其正常功能的必要条件。膜的流动性是指膜结构分子的运动性,它包括膜脂的运动和膜蛋白的运动。多年来,人们借助于不断创新的实验技术,对于膜结构特性的研究进一步加深,并不断取得进展。
膜脂的流动性在正常生理状况下,膜脂分子处于运动状态。膜脂的运动方式主要有侧向扩散、旋转运动、旋转异构运动、左右摆动以及翻转运动等。膜脂的流动性受着一些因素的影响,主要影响因素有:
①温度:在一定温度下,脂分子从液晶态(能流动具有一定形状和体积的物态)转变为凝胶状(不流动)的晶态。 这一能引起物相变化的温度称为相变温度。 当环境温度在相变温度以上时,膜脂分子处于流动的液晶态; 而在相变温度以下时, 则处于不流动的晶态。 膜脂相变温度越低,膜脂流动性就越大;反之,相变温度越高,膜脂的流动性也就越小。
②膜脂的脂肪酸链:饱和程度高的脂肪酸链因紧密有序地排列,因而流动性小;而不饱和脂肪酸链由于不饱和键的存在,使分子间排列疏松而无序,相变温度降低,从而增强了膜的流动性。脂肪酸链的长度对膜脂的流动性也有影响:随着脂肪酸链的增长,链尾相互作用的机会增多,易于凝集(相变温度增高),流动性下降。
③胆固醇:胆固醇对膜脂流动性的调节作用随温度的不同而改变。在相变温度以上,它能使磷脂的脂肪酸链的运动性减弱,从而降低膜脂的流动性。而在相变温度以下时,胆固醇可通过阻止磷脂脂肪酸链的相互作用,缓解低温所引起的膜脂流动性剧烈下降。
除以上因素外,膜脂与膜蛋白的结合程度、环境中的离子强度、pH 值等都会影响膜脂的流动性。
膜脂的流动是造成细胞膜流动的主要因素,概括起来,膜脂的运动方式主要有六种。
① 侧向扩散(lateral diffusion);
② 旋转运动(rotation);
③ 伸缩运动(flex);
④ 翻转扩散(transverse diffusion), 又称为翻转(flip-flop);
⑤ 左右摆动;
⑥ 旋转异构运动。
膜蛋白的流动性
细胞膜中的蛋白质也能以侧向扩散等方式运动。人们通过实验已充分证实了膜蛋白的流动性。David Frye和 Michael Edidin利用荧光抗体免疫标记来测定细胞表面抗原的分布。 首先用绿色荧光标记的抗体处理培养的小鼠细胞, 用红色荧光标记的另一种抗体处理人细胞。 由于抗体与细胞膜上抗原的特异性结合, 使得处理后的小鼠细胞和人细胞分别发出绿色、红色荧光。在灭活的仙台病毒介导作用下,小鼠细胞与人细胞融合,所形成的杂交细胞一半呈绿色一半呈红色。在 37℃温育40 分钟后,双色荧光均匀分布于杂交细胞表面。荧光点的均匀分布,主要是由于结合有荧光抗体的抗原在膜平面经侧向扩散而重新分布。
膜蛋白的运动也受很多因素影响。 膜中蛋白质与脂类的相互作用、 内在蛋白与外在蛋白相互作用、膜蛋白复合体的形成、膜蛋白与细胞骨架的作用等都影响和限制蛋白质的流动。
膜蛋白主要有以下几种运动形式:
① 随机移动 有些蛋白质能够在整个膜上随机移动。移动的速率比用人工脂双层测得的要低。
② 定向移动 有些蛋白比较特别,在膜中作定向移动。例如,有些膜蛋白在膜上可以从细胞的头部移向尾部。
③ 局部扩散 有些蛋白虽然能够在膜上自由扩散,但只能在局部范围内扩散。 概述
细胞质膜的不对称性(membrane asymmetry)是指细胞质膜脂双层中各种成分不是均匀分布的,包括种类和数量的不均匀。(以脂双层分子的疏水端为界,生物膜可分为近胞质面和非胞质面内外两层。生物膜内外二层的结构和功能有很大差异,这种差异称为生物膜的不对称性。)
膜的主要成分是蛋白、脂和糖,膜的不对称性主要是指这些成分分布的不对称以及这些分子在方向上的不对称。
膜脂的不对称性
膜脂的不对称性表现在脂双层中分布的各类脂的比例不同,各种细胞的膜脂不对称性差异很大。
膜蛋白的不对称
每种膜蛋白在膜中都有特定的排布方向,与其功能相适应,这是膜蛋白不对称性的主要因素。膜蛋白的不对称性包括外周蛋白分布的不对称以及整合蛋白内外两侧氨基酸残基数目的不对称。
膜糖的不对称性
膜糖以糖蛋白或糖脂的形式存在,无论是糖蛋白还是糖脂的糖基都是位于膜的外表面。
不对称性的意义
膜脂、膜蛋白及膜糖分布的不对称性导致了膜功能的不对称性和方向性,保证了生命活动的高度有序性。

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第1个回答  2021-01-08

细胞膜的流体镶嵌模型

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