細(xì)胞生物學(xué)名詞解釋

　　1. 細(xì)胞(cell)

　　細(xì)胞是由膜包圍著含有細(xì)胞核(或擬核)的原生質(zhì)所組成, 是生物體的結(jié)構(gòu)和功能的基本單位, 也是生命活動的基本單位。細(xì)胞能夠通過分裂而增殖，是生物體個體發(fā)育和系統(tǒng)發(fā)育的基礎(chǔ)。細(xì)胞或是獨(dú)立的作為生命單位, 或是多個細(xì)胞組成細(xì)胞群體或組織、或器官和機(jī)體;細(xì)胞還能夠進(jìn)行分裂和繁殖;細(xì)胞是遺傳的基本單位，并具有遺傳的全能性。

　　2. 細(xì)胞質(zhì)(cell plasma)

　　是細(xì)胞內(nèi)除核以外的原生質(zhì), 即細(xì)胞中細(xì)胞核以外和細(xì)胞膜以內(nèi)的原生質(zhì)部分, 包括透明的粘液狀的胞質(zhì)溶膠及懸浮于其中的細(xì)胞器。

　　3. 原生質(zhì)(protoplasm)

　　生活細(xì)胞中所有的生活物質(zhì), 包括細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)。

　　4. 原生質(zhì)體(potoplast)

　　脫去細(xì)胞壁的細(xì)胞叫原生質(zhì)體, 是一生物工程學(xué)的概念。如植物細(xì)胞和細(xì)菌(或其它有細(xì)胞壁的細(xì)胞)通過酶解使細(xì)胞壁溶解而得到的具有質(zhì)膜的原生質(zhì)球狀體。動物細(xì)胞就相當(dāng)于原生質(zhì)體。

　　5. 細(xì)胞生物學(xué)(cell biology)

　　細(xì)胞生物學(xué)是以細(xì)胞為研究對象, 從細(xì)胞的整體水平、亞顯微水平、分子水平等三個層次，以動態(tài)的觀點(diǎn), 研究細(xì)胞和細(xì)胞器的結(jié)構(gòu)和功能、細(xì)胞的生活史和各種生命活動規(guī)律的學(xué)科。細(xì)胞生物學(xué)是現(xiàn)代生命科學(xué)的前沿分支學(xué)科之一，主要是從細(xì)胞的不同結(jié)構(gòu)層次來研究細(xì)胞的生命活動的基本規(guī)律。從生命結(jié)構(gòu)層次看，細(xì)胞生物學(xué)位于分子生物學(xué)與發(fā)育生物學(xué)之間，同它們相互銜接，互相滲透。

　　6. 細(xì)胞學(xué)說(cell theory)

　　細(xì)胞學(xué)說是1838～1839年間由德國的植物學(xué)家施萊登和動物學(xué)家施旺所提出,直到1858年才較完善。它是關(guān)于生物有機(jī)體組成的學(xué)說，主要內(nèi)容有：

　�、� 細(xì)胞是有機(jī)體， 一切動植物都是由單細(xì)胞發(fā)育而來， 即生物是由細(xì)胞和細(xì)胞的產(chǎn)物所組成;

　　② 所有細(xì)胞在結(jié)構(gòu)和組成上基本相似;

　�、� 新細(xì)胞是由已存在的細(xì)胞分裂而來;

　　④ 生物的疾病是因?yàn)槠浼?xì)胞機(jī)能失常。

　　7. 原生質(zhì)理論(protoplasm theory)

　　1861年由舒爾策(Max Schultze)提出, 認(rèn)為有機(jī)體的組織單位是一小團(tuán)原生質(zhì),這種物質(zhì)在一般有機(jī)體中是相似的,并把細(xì)胞明確地定義為:“細(xì)胞是具有細(xì)胞核和細(xì)胞膜的活物質(zhì)”。1880年 Hanstain將細(xì)胞概念演變成由細(xì)胞膜包圍著的原生質(zhì), 分化為細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)。

　　8. 細(xì)胞遺傳學(xué)(cytogenetics)

　　遺傳學(xué)和細(xì)胞學(xué)結(jié)合建立了細(xì)胞遺傳學(xué)，主要是從細(xì)胞學(xué)的角度, 特別是從染色體的結(jié)構(gòu)和功能, 以及染色體和其他細(xì)胞器的關(guān)系來研究遺傳現(xiàn)象, 闡明遺傳和變異的機(jī)制。

　　9. 細(xì)胞生理學(xué)(cytophysiology)

　　細(xì)胞學(xué)同生理學(xué)結(jié)合建立了細(xì)胞生理學(xué)，主要研究內(nèi)容包括細(xì)胞從周圍環(huán)境中攝取營養(yǎng)的能力、代謝功能、能量的獲取、生長、發(fā)育與繁殖機(jī)理, 以及細(xì)胞受環(huán)境的影響而產(chǎn)生適應(yīng)性和運(yùn)動性的活動。細(xì)胞的離體培養(yǎng)技術(shù)對細(xì)胞生理學(xué)的研究具有巨大貢獻(xiàn)。

　　10.細(xì)胞化學(xué)(cytochemistry)

　　細(xì)胞學(xué)和化學(xué)的結(jié)合產(chǎn)生了細(xì)胞化學(xué),主要是研究細(xì)胞結(jié)構(gòu)的化學(xué)組成及化學(xué)分子的定位、分布及其生理功能, 包括定性和定量分析。如1943年克勞德(Claude)用高速離心法從細(xì)胞勻漿液中分離線粒體，然后研究它的化學(xué)組成和生理功能并得出結(jié)論: 線粒體是細(xì)胞氧化中心。1924年Feulgen發(fā)明的DNA的特殊染色方法---Feulgen反應(yīng)開創(chuàng)了DNA的定性和定量分析。

　　11. 分子生物學(xué)(molecular biology)

　　在分子水平上研究生命現(xiàn)象的科學(xué)。研究生物大分子(核酸、蛋白質(zhì))的結(jié) 構(gòu)、功能和生物合成等方面來闡明各種生命現(xiàn)象的本質(zhì)。研究內(nèi)容包括各種生命過程如光合作用、發(fā)育的分子機(jī)制、神經(jīng)活動的機(jī)理、癌的發(fā)生等。

　　12. 分子細(xì)胞生物學(xué)(molecular biology of the cell)

　　以細(xì)胞為對象, 主要在分子水平上研究細(xì)胞生命活動的分子機(jī)制, 即研究細(xì)胞器、生物大分子與生命活動之間的變化發(fā)展過程, 研究它們之間的相互關(guān)系, 以及它們與環(huán)境之間的相互關(guān)系。

　　13. 支原體(mycoplasma)

　　又稱霉形體，是最簡單的原核細(xì)胞，支原體的大小介于細(xì)菌與病毒之間,直徑為0.1～0.3 um, 約為細(xì)菌的十分之一, 能夠通過濾菌器。支原體形態(tài)多變,有圓形、絲狀或梨形，光鏡下難以看清其結(jié)構(gòu)。支原體具有細(xì)胞膜，但沒有細(xì)胞壁。它有一環(huán)狀雙螺旋DNA，沒有類似細(xì)菌的核區(qū)(擬核), 能指導(dǎo)合成700多種蛋白質(zhì)。支原體細(xì)胞中惟一可見的細(xì)胞器是核糖體，每個細(xì)胞中約有800～1500個。支原體可以在培養(yǎng)基上培養(yǎng)，也能在寄主細(xì)胞中繁殖。

　　支原體沒有鞭毛,無活動能力,可以通過分裂法繁殖，也有進(jìn)行出芽增殖的。

　　14. 結(jié)構(gòu)域(domain)∶

　　生物大分子中具有特異結(jié)構(gòu)和獨(dú)立功能的區(qū)域,特別指蛋白質(zhì)中這樣的區(qū)域。在球形蛋白中，結(jié)構(gòu)域具有自己特定的四級結(jié)構(gòu),其功能部依賴于蛋白質(zhì)分子中的其余部分,但是同一種蛋白質(zhì)中不同結(jié)構(gòu)域間常可通過不具二級結(jié)構(gòu)的短序列連接起來。蛋白質(zhì)分子中不同的結(jié)構(gòu)域常由基因的不同外顯子所編碼。

　　15. 模板組裝(template assembly)

　　由模板指導(dǎo),在一系列酶的催化下,合成新的、與模板完全相同的分子。這是細(xì)胞內(nèi)一種極其重要的組裝方式, DNA和RNA的分子組裝就屬于此類。

　　16. 酶效應(yīng)組裝(enzymatic assembly)

　　相同的單體分子在不同的酶系作用下, 生成不同的產(chǎn)物。如以葡萄糖為原料既可合成纖維素,也可合成淀粉,就看進(jìn)入那條酶促反應(yīng)途徑。

　　17. 自體組裝(self assembly)

　　生物大分子借助本身的力量自行裝配成高級結(jié)構(gòu)，現(xiàn)代的概念應(yīng)理解為不需要模板和酶系的催化, 以別于模板組裝和酶效應(yīng)組裝。其實(shí)，這種組裝也需要一種稱為分子伴侶的蛋白介導(dǎo), 如核小體的組裝就需要核質(zhì)素的介導(dǎo)。

　　18. 引發(fā)體(primosome)

　　是蛋白復(fù)合體, 主要成份是引物酶和DNA解旋酶,是在合成用于DNA復(fù)制的RNA引物時裝配的。引發(fā)體與DNA結(jié)合后隨即由引物酶合成RNA引物。

　　19. 剪接體(splicesome)

　　進(jìn)行hnRNA剪接時形成的多組分復(fù)合物, 主要是有小分子的核RNA和蛋白質(zhì)組成。

　　20 原核細(xì)胞(prokaryotic cell)

　　組成原核生物的細(xì)胞。這類細(xì)胞主要特征是沒有明顯可見的細(xì)胞核, 同時也沒有核膜和核仁, 只有擬核，進(jìn)化地位較低。

　　21. 古細(xì)菌(archaebacteria)

　　一類特殊細(xì)菌，在系統(tǒng)發(fā)育上既不屬真核生物，也不屬原核生物。它們具有原核生物的某些特征(如無細(xì)胞核及細(xì)胞器)，也有真核生物的特征(如以甲硫氨酸起始蛋白質(zhì)的合成，核糖體對氯霉素不敏感)，還具有它們獨(dú)有的一些特征(如細(xì)胞壁的組成，膜脂質(zhì)的類型)。因之有人認(rèn)為古細(xì)菌代表由一共同祖先傳來的第三界生物(古細(xì)菌，原核生物，真核生物)。它們包括酸性嗜熱菌，極端嗜鹽菌及甲烷微生物�？赡艽�表了活細(xì)胞的某些最早期的形式。

　　22. 真細(xì)菌(Bacteria, eubacteria)

　　除古細(xì)菌以外的所有細(xì)菌均稱為真細(xì)菌。最初用于表示“真”細(xì)菌的名詞主要是為了與其他細(xì)菌相區(qū)別。

　　23. 中膜體(mesosome)

　　中膜體又稱間體或質(zhì)膜體, 是細(xì)菌細(xì)胞質(zhì)膜向細(xì)胞質(zhì)內(nèi)陷折皺形成的。每個細(xì)胞有一個或數(shù)個中膜體，其中含有細(xì)胞色素和琥珀酸脫氫酶, 為細(xì)胞提供呼吸酶, 具有類似線粒體的作用, 故又稱為擬線粒體。

　　24. 真核細(xì)胞(eucaryotic cell)

　　構(gòu)成真核生物的細(xì)胞稱為真核細(xì)胞，具有典型的細(xì)胞結(jié)構(gòu), 有明顯的細(xì)胞核、核膜、核仁和核基質(zhì); 遺傳信息量大，并且有特化的膜相結(jié)構(gòu)。真核細(xì)胞的種類繁多, 既包括大量的單細(xì)胞生物和原生生物(如原生動物和一些藻類細(xì)胞), 又包括全部的多細(xì)胞生物(一切動植物)的細(xì)胞。

　　25. 生物膜結(jié)構(gòu)體系(biomembrane system)

　　細(xì)胞內(nèi)具有膜包被結(jié)構(gòu)的總稱, 包括細(xì)胞質(zhì)膜、核膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、溶酶體、線粒體和葉綠體等。

　　膜結(jié)構(gòu)體系的基本作用是為細(xì)胞提供保護(hù)。質(zhì)膜將整個細(xì)胞的生命活動保護(hù)起來，并進(jìn)行選擇性的物質(zhì)交換;核膜將遺傳物質(zhì)保護(hù)起來，使細(xì)胞核的活動更加有效;線粒體和葉綠體的膜將細(xì)胞的能量發(fā)生同其它的生化反應(yīng)隔離開來，更好地進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換。

　　膜結(jié)構(gòu)體系為細(xì)胞提供較多的質(zhì)膜表面，使細(xì)胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)區(qū)室化。由于大多數(shù)酶定位在膜上，大多數(shù)生化反應(yīng)也是在膜表面進(jìn)行的，膜表面積的擴(kuò)大和區(qū)室化使這些反應(yīng)有了相應(yīng)的隔離，效率更高。

　　另外，膜結(jié)構(gòu)體系為細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)運(yùn)輸提供了特殊的運(yùn)輸通道，保證了各種功能蛋白及時準(zhǔn)確地到位而又互不干擾。例如溶酶體的酶合成之后不僅立即被保護(hù)起來，而且一直處于監(jiān)護(hù)之下被運(yùn)送到溶酶體小泡。

　　26. 遺傳信息表達(dá)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)(genetic expression system)

　　該系統(tǒng)又稱為顆粒纖維結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，包括細(xì)胞核和核糖體。細(xì)胞核中的染色質(zhì)是纖維結(jié)構(gòu)，由DNA和組蛋白構(gòu)成。染色體的一級結(jié)構(gòu)是由核小體組成的串珠結(jié)構(gòu)，其直徑為10nm,又稱為10納米纖維。核糖體是由RNA和蛋白質(zhì)構(gòu)成的顆粒結(jié)構(gòu)，直徑為15～25nm，由大小兩個亞基組成，它是細(xì)胞內(nèi)合成蛋白質(zhì)的場所。

　　27. 細(xì)胞骨架系統(tǒng)(cytoskeletonic system)

　　細(xì)胞骨架是由蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)搭建起的骨架網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，包括細(xì)胞質(zhì)骨架和細(xì)胞核骨架。細(xì)胞骨架系統(tǒng)的主要作用是維持細(xì)胞的一定形態(tài)，使細(xì)胞得以安居樂業(yè)。細(xì)胞骨架對于細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸和細(xì)胞器的移動來說又起交通動脈的作用; 細(xì)胞骨架還將細(xì)胞內(nèi)基質(zhì)區(qū)域化;此外，細(xì)胞骨架還具有幫助細(xì)胞移動行走的功能。細(xì)胞骨架的主要成分是微管、微絲和中間纖維。

　　28. 細(xì)胞社會學(xué)(cell sociology)

　　細(xì)胞社會學(xué)是從系統(tǒng)論的觀點(diǎn)出發(fā)，研究細(xì)胞整體和細(xì)胞群體中細(xì)胞間的社會行為(包括細(xì)胞間識別、通訊、集合和相互作用等)，以及整體和細(xì)胞群對細(xì)胞的生長、分化和死亡等活動的調(diào)節(jié)控制。細(xì)胞社會學(xué)主要是在體外研究細(xì)胞的社會行為，用人工的細(xì)胞組合研究不同發(fā)育時期的相同細(xì)胞或不同細(xì)胞的行為; 研究細(xì)胞之間的識別、粘連、通訊以及由此產(chǎn)生的相互作用、作用本質(zhì)、以及對形態(tài)發(fā)生的影響等。

　　細(xì)胞質(zhì)膜與跨膜運(yùn)輸

　　1. 膜(membrane)

　　通常是指分割兩個隔間的一層薄薄的結(jié)構(gòu),可以是自然形成的或是人造的,有時很柔軟。存在于細(xì)胞結(jié)構(gòu)中的膜不僅薄,而且具有半透性(semipermeable membrane),允許一些不帶電的小分子自由通過。

　　2. 細(xì)胞膜(cell membrane)

　　細(xì)胞膜是細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的總稱,它包括細(xì)胞外層的膜和存在于細(xì)胞質(zhì)中的膜,有時也特指細(xì)胞質(zhì)膜。

　　3. 胞質(zhì)膜(cytoplasmic membrane)

　　存在于細(xì)胞質(zhì)中各膜結(jié)合細(xì)胞器中的膜，包括核膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜、高爾基體膜、溶酶體膜、線粒體膜、葉綠體膜、過氧化物酶體膜等。

　　4. 細(xì)胞質(zhì)膜(plasma membrane)

　　是指包圍在細(xì)胞表面的一層極薄的膜，主要由膜脂和膜蛋白所組成。質(zhì)膜的基本作用是維護(hù)細(xì)胞內(nèi)微環(huán)境的相對穩(wěn)定,并參與同外界環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)交換、能量和信息傳遞。另外, 在細(xì)胞的生存、生長、分裂、分化中起重要作用。

　　真核生物除了具有細(xì)胞表面膜外，細(xì)胞質(zhì)中還有許多由膜分隔成的各種細(xì)胞器，這些細(xì)胞器的膜結(jié)構(gòu)與質(zhì)膜相似，但功能有所不同，這些膜稱為內(nèi)膜 (internal membrane),或胞質(zhì)膜(cytoplasmic membrane)。內(nèi)膜包括細(xì)胞核膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜、高爾基體膜等。由于細(xì)菌沒有內(nèi)膜,所以細(xì)菌的細(xì)胞質(zhì)膜代行胞質(zhì)膜的作用。

　　5. 生物膜(biomembrane,or biological membrane)

　　是細(xì)胞內(nèi)膜和質(zhì)膜的總稱。生物膜是細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)，它不僅具有界膜的功能,還參與全部的生命活動。

　　6. 膜骨架(membrane skeleton)

　　細(xì)胞質(zhì)膜的一種特別結(jié)構(gòu)，是由膜蛋白和纖維蛋白組成的網(wǎng)架，它參與維持細(xì)胞質(zhì)膜的形狀并協(xié)助質(zhì)膜完成多種生理功能,這種結(jié)構(gòu)稱為膜骨架。膜骨架首先是通過紅細(xì)胞膜研究出來的。紅細(xì)胞的外周蛋白主要位于紅細(xì)胞膜的內(nèi)表面,并編織成纖維狀的骨架結(jié)構(gòu),以維持紅細(xì)胞的形態(tài),限制膜整合蛋白的移動。

　　7. 血影蛋白(spectrin)

　　又稱收縮蛋白，是紅細(xì)胞膜骨架的主要成份,但不是紅細(xì)胞膜蛋白的成份,約占膜提取蛋白的30%。血影蛋白屬紅細(xì)胞的膜下蛋白，這種蛋白是一種長的、可伸縮的纖維狀蛋白,長約100 nm,由兩條相似的亞基∶β亞基(相對分子質(zhì)量220kDa)和α亞基(相對分子質(zhì)量200kDa)構(gòu)成。兩個亞基鏈呈現(xiàn)反向平行排列, 扭曲成麻花狀，形成異二聚體, 兩個異二聚體頭-頭連接成200nm長的四聚體。5個或6個四聚體的尾端一起連接于短的肌動蛋白纖維并通過非共價鍵與外帶4.1蛋白結(jié)合,而帶4.1 蛋白又通過非共價鍵與跨膜蛋白帶3蛋白的細(xì)胞質(zhì)面結(jié)合, 形成“連接復(fù)合物”。這些血影蛋白在整個細(xì)胞膜的細(xì)胞質(zhì)面下面形成可變形的網(wǎng)架結(jié)構(gòu),以維持紅細(xì)胞的雙凹圓盤形狀。

　　8. 血型糖蛋白(glycophorin )

　　血型糖蛋白又稱涎糖蛋白(sialo glycoprotein),因它富含唾液酸。血型糖蛋白是第一個被測定氨基酸序列的蛋白質(zhì),有幾種類型，包括A、B、C、D。血型糖蛋白B、C、D在紅細(xì)胞膜中濃度較低。血型糖蛋白A是一種單次跨膜糖蛋白, 由131個氨基酸組成, 其親水的氨基端露在膜的外側(cè), 結(jié)合16個低聚糖側(cè)鏈。血型糖蛋白的基本功能可能是在它的唾液酸中含有大量負(fù)電荷,防止了紅細(xì)胞在循環(huán)過程中經(jīng)過狹小血管時相互聚集沉積在血管中。

　　9. 帶3蛋白(band 3 protein)

　　與血型糖蛋白一樣都是紅細(xì)胞的膜蛋白,因其在PAGE電泳分部時位于第三條帶而得名。帶3蛋白在紅細(xì)胞膜中含量很高，約為紅細(xì)胞膜蛋白的25%。由于帶3 蛋白具有陰離子轉(zhuǎn)運(yùn)功能，所以帶3蛋白又被稱為“陰離子通道”。帶3蛋白是由兩個相同的亞基組成的二聚體, 每條亞基含929個氨基酸,它是一種糖蛋白，在質(zhì)膜中穿越12～14次,因此,是一種多次跨膜蛋白。

　　10. 錨定蛋白(ankyrin)

　　又稱2.1蛋白。錨定蛋白是一種比較大的細(xì)胞內(nèi)連接蛋白, 每個紅細(xì)胞約含10萬個錨定蛋白，相對分子質(zhì)量為215,000。錨定蛋白一方面與血影蛋白相連, 另一方面與跨膜的帶3蛋白的細(xì)胞質(zhì)結(jié)構(gòu)域部分相連, 這樣，錨定蛋白借助于帶3蛋白將血影蛋白連接到細(xì)胞膜上，也就將骨架固定到質(zhì)膜上。

　　11. 帶4.1蛋白(band 4.1 protein)

　　是由兩個亞基組成的球形蛋白，它在膜骨架中的作用是通過同血影蛋白結(jié)合，促使血影蛋白同肌動蛋白結(jié)合。帶4.1蛋白本身不同肌動蛋白相連，因?yàn)樗鼪]有與肌動蛋白連接的位點(diǎn)。

　　12. 內(nèi)收蛋白(adducin)

　　是由兩個亞基組成的二聚體，每個紅細(xì)胞約有30，000個分子。它的形態(tài)似不規(guī)則的盤狀物，高5.4nm,直徑12.4nm。內(nèi)收蛋白可與肌動蛋白及血影蛋白復(fù)合體結(jié)合，并且通過Ca2+和鈣調(diào)蛋白的作用影響骨架蛋白的穩(wěn)定性，從而影響紅細(xì)胞的形態(tài)。

　　13. 磷脂(phospholipids)

　　含有磷酸基團(tuán)的脂稱為磷脂,是細(xì)胞膜中含量最豐富和最具特性的脂。動、植物細(xì)胞膜上都有磷脂, 是膜脂的基本成分, 約占膜脂的50%以上。磷脂分子的極性端是各種磷脂酰堿基, 稱作頭部。它們多數(shù)通過甘油基團(tuán)與非極性端相連。磷脂又分為兩大類: 甘油磷脂和鞘磷脂。甘油磷脂包括磷脂酰乙醇胺、磷脂酰膽堿(卵磷脂)、磷脂酰肌醇等。

　　磷脂分子的疏水端是兩條長短不一的烴鏈, 稱為尾部, 一般含有14～24個偶數(shù)碳原子。其中一條烴鏈常含有一個或數(shù)個雙鍵, 雙鍵的存在造成這條不飽和鏈有一定角度的扭轉(zhuǎn)。

　　磷脂烴鏈的長度和不飽和度的不同可以影響磷脂的相互位置, 進(jìn)而影響膜的流動性。各種磷脂頭部基團(tuán)的大小、形狀、電荷的不同則與磷脂-蛋白質(zhì)的相互作用有關(guān)。

　　14. 膽固醇(cholesterol)

　　膽固醇存在于真核細(xì)胞膜中。膽固醇分子由三部分組成: 極性的頭部、非極性的類固醇環(huán)結(jié)構(gòu)和一個非極性的碳?xì)湮膊�。膽固醇的分子較其他膜脂要小, 雙親媒性也較低。膽固醇的親水頭部朝向膜的外側(cè),疏水的尾部埋在脂雙層的中央。膽固醇分子是扁平和環(huán)狀的,對磷脂的脂肪酸尾部的運(yùn)動具有干擾作用,所以膽固醇對調(diào)節(jié)膜的流動性、加強(qiáng)膜的穩(wěn)定性有重要作用。

　　動物細(xì)胞膜膽固醇的含量較高,有的占膜脂的50%,大多數(shù)植物細(xì)胞和細(xì)菌細(xì)胞質(zhì)膜中沒有膽固醇,酵母細(xì)胞膜中是麥角固醇。

　　15. 脂質(zhì)體(liposome)

　　將少量的磷脂放在水溶液中,它能夠自我裝配成脂雙層的球狀結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)稱為脂質(zhì)體，所以脂質(zhì)體是人工制備的連續(xù)脂雙層的球形脂質(zhì)小囊。脂質(zhì)體可作為生物膜的研究模型，并可作為生物大分子(DNA分子)和藥物的運(yùn)載體，因此脂質(zhì)體是研究膜脂與膜蛋白及其生物學(xué)性質(zhì)的極好材料。在構(gòu)建導(dǎo)彈人工脂質(zhì)體時,不僅要將被運(yùn)載的分子或藥物包入脂質(zhì)體的內(nèi)部水相,同時要在脂質(zhì)體的膜上做些修飾,如插入抗體便于脂質(zhì)體進(jìn)入機(jī)體后尋靶。

　　16. 整合蛋白(integral protein)

　　又稱內(nèi)在蛋白(intrinsic protein)、跨膜蛋白(transmembrane protein), 部分或全部鑲嵌在細(xì)胞膜中或內(nèi)外兩側(cè)，以非極性氨基酸與脂雙分子層的非極性疏水區(qū)相互作用而結(jié)合在質(zhì)膜上。實(shí)際上,整合蛋白幾乎都是完全穿過脂雙層的蛋白,親水部分暴露在膜的一側(cè)或兩側(cè)表面; 疏水區(qū)同脂雙分子層的疏水尾部相互作用;整合蛋白所含疏水氨基酸的成分較高。跨膜蛋白可再分為單次跨膜、多次跨膜、多亞基跨膜等�？缒さ鞍滓话愫�25% ～50%的α螺旋, 也有β折疊，如線粒體外膜和細(xì)菌質(zhì)膜中的孔蛋白。

　　17. 外周蛋白(peripheral protein)

　　又稱附著蛋白((protein-attached)。這種蛋白完全外露在脂雙層的內(nèi)外兩側(cè),主要是通過非共價健附著在脂的極性頭部, 或整合蛋白親水區(qū)的一側(cè), 間接與膜結(jié)合。

　　外周蛋白可用高鹽或堿性pH條件分離。實(shí)際上,有時外周蛋白與整合蛋白是難以區(qū)分的,因?yàn)樵S多膜蛋白是由多亞基組成的,其中有的亞基插入在脂雙層,有些亞基則是外周蛋白。

　　外周蛋白為水溶性, 占膜蛋白總量的20%～30%, 在紅細(xì)胞中占50%, 如紅細(xì)胞的血影蛋白和錨定蛋白都是外周蛋白。外周蛋白可以增加膜的強(qiáng)度,或是作為酶起某種特定的反應(yīng),或是參與信號分子的識別和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。

　　18. 脂錨定蛋白(lipid-anchored)

　　又稱脂連接蛋白(lipid-linked protein),通過共價健的方式同脂分子結(jié)合，位于脂雙層的外側(cè)。同脂的結(jié)合有兩種方式，一種是蛋白質(zhì)直接結(jié)合于脂雙分子層，另一種方式是蛋白并不直接同脂結(jié)合，而是通過一個糖分子間接同脂結(jié)合。

　　通過與糖的連接被錨定在膜脂上的蛋白質(zhì)主要是通過短的寡糖與包埋在脂雙層外葉中的糖基磷脂酰肌醇 (glycosylphophatidylionositol,GPI)相連而被錨定在質(zhì)膜的外側(cè)。之所以能夠在膜上發(fā)現(xiàn)這類脂錨定蛋白,是因?yàn)橛锰禺愖R別和切割含有肌醇磷脂的磷脂酶處理細(xì)胞膜能釋放出蛋白質(zhì)。這類脂錨定蛋白通常是膜受體、酶和細(xì)胞粘著分子。一種很少見的貧血�陣發(fā)性血紅蛋白夜尿就是GPI合成缺陷,導(dǎo)致紅細(xì)胞容易破裂所至。

　　另一類存在于細(xì)胞質(zhì)面脂錨定蛋白是通過長的包埋在脂雙層中的碳?xì)滏溸M(jìn)行錨定的。目前至少發(fā)現(xiàn)兩種蛋白(Src 和Ras)是通過這種方式被錨定在質(zhì)膜的細(xì)胞質(zhì)面,提示這種錨定方式與細(xì)胞從正常狀態(tài)向惡性狀態(tài)轉(zhuǎn)化有關(guān)。

　　19. 片層結(jié)構(gòu)模型(Lamella structure model)

　　1935年James Danielli和Hugh Davson所提出，又稱或三明治式模型。該模型認(rèn)為膜的骨架是脂肪形成的脂雙層結(jié)構(gòu),脂雙層的內(nèi)外兩側(cè)都是由一層蛋白質(zhì)包被,即蛋白質(zhì)-脂-蛋白質(zhì)的三層結(jié)構(gòu),內(nèi)外兩層的蛋白質(zhì)層都非常薄。并且,蛋白層是以非折疊、完全伸展的肽鏈形式包在脂雙層的內(nèi)外兩側(cè)。1954年對該模型進(jìn)行了修改：膜上有一些二維伸展的孔,孔的表面也是由蛋白質(zhì)包被的,這樣使孔具有極性,可提高水對膜的通透性。

　　這一模型是第一次用分子術(shù)語描述的結(jié)構(gòu), 并將膜結(jié)構(gòu)同所觀察到的生物學(xué)理化性質(zhì)聯(lián)系起來, 對后來的研究有很大的啟發(fā)。

　　20. 單位膜模型(unit membrane model)

　　1959年J.D.Robertson所提出。主要是根據(jù)電子顯微鏡的觀察，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞膜是類似鐵軌結(jié)構(gòu)(“railroad track”), 兩條暗線被一條明亮的帶隔開,顯示暗---明---暗的三層，總厚度為7.5 nm，中間層為3.5 nm，內(nèi)外兩層各為2 nm。并推測:暗層是蛋白質(zhì), 透明層是脂,并建議將這種結(jié)構(gòu)稱為單位膜。

　　單位膜模型是在片層結(jié)構(gòu)模型的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的另一個重要模型。它與片層結(jié)構(gòu)模型有許多相同之處，最重要的修改是膜脂雙分子層內(nèi)外兩側(cè)蛋白質(zhì)存在的方式不同。單位膜模型強(qiáng)調(diào)的是蛋白質(zhì)為單層伸展的β折疊片狀, 而不是球形蛋白。另外,單位膜模型還認(rèn)為膜的外側(cè)表面的膜蛋白是糖蛋白,而且膜蛋白在兩側(cè)的分布是不對稱的。這一模型能夠解釋細(xì)胞質(zhì)膜的一些基本特性，例如質(zhì)膜有很高的電阻，這是由于膜脂的非極性端的碳?xì)浠�合物是不良�?dǎo)體的緣故;再如由于膜脂的存在，使它對脂溶性強(qiáng)的非極性分子有較高的通透性，而脂溶性弱的小分子則不易透過膜。

　　單位膜也有一些不足∶首先該模型把膜看成是靜止的,無法說明膜如何適應(yīng)細(xì)胞生命活動的變化;其二，不同的膜其厚度不都是7.5 nm,一般在5～10 nm之間;其三，如果蛋白質(zhì)是伸展的, 則不能解釋酶的活性同構(gòu)型的關(guān)系。還有，該模型也不能解釋為什么有的膜蛋白很容易被分離，有些則很難。

　　21. 流動鑲嵌模型(fluid mosaic model)

　　1972年Singer 和Nicolson 總結(jié)了當(dāng)時有關(guān)膜結(jié)構(gòu)模型及各種研究新技術(shù)的成就，提出了流動鑲嵌模型，認(rèn)為球形膜蛋白分子以各種鑲嵌形式與脂雙分子層相結(jié)合, 有的附在內(nèi)外表面, 有的全部或部分嵌入膜中, 有的貫穿膜的全層, 這些大多是功能蛋白。

　　流動相嵌模型有兩個主要特點(diǎn)。其一,蛋白質(zhì)不是伸展的片層,而是以折疊的球形鑲嵌在脂雙層中,蛋白質(zhì)與膜脂的結(jié)合程度取決于膜蛋白中氨基酸的性質(zhì)。第二個特點(diǎn)就是膜具有一定的流動性,不再是封閉的片狀結(jié)構(gòu),以適應(yīng)細(xì)胞各種功能的需要。

　　這一模型強(qiáng)調(diào)了膜的流動由性和不對稱性,較好地體現(xiàn)細(xì)胞的功能特點(diǎn),被廣泛接受,也得到許多實(shí)驗(yàn)的支持。后來又發(fā)現(xiàn)碳水化合物是以糖脂或糖蛋白的形式存在于膜的外側(cè)表面。

　　22. 孔蛋白(porin)

　　孔蛋白是存在于細(xì)菌質(zhì)膜的外膜、線粒體和葉綠體的外膜上的通道蛋白,它們允許較大的分子通過,其中線粒體孔蛋白可通過的最大分子為6000道爾頓,而葉綠體的孔蛋白則可通過相對分子質(zhì)量在10,000到13,000之間的物質(zhì)。

　　孔蛋白是膜整合蛋白,它的膜脂結(jié)合區(qū)與其他的跨膜蛋白不同,不是α螺旋,而是β折疊。

　　23. 冰凍斷裂(freeze fracture)

　　一種制備電子顯微鏡樣品的方法。將組織放在液氮中快速下冷凍，然后用冰刀使樣品斷裂分割，通過金屬復(fù)形可進(jìn)行電鏡觀察。

　　24. 膜蛋白放射性標(biāo)記法(radioactive labeling procedure)

　　研究細(xì)胞膜蛋白分布不對稱的一種方法。

　　實(shí)驗(yàn)中首先要分離細(xì)胞膜,然后用乳過氧化物酶進(jìn)行膜蛋白標(biāo)記。由于過氧化物酶的分子較大而不能透過細(xì)胞膜,這樣可以用于標(biāo)記膜外表面的蛋白,包括外周蛋白和整合蛋白的外部分。標(biāo)記后,分離膜蛋白,電泳分離和放射自顯影進(jìn)行鑒定。若是要標(biāo)記膜內(nèi)側(cè)的蛋白,則需將膜置于低離子強(qiáng)度的溶液中以提高膜的通透性,使乳過氧化物酶進(jìn)入膜泡進(jìn)行內(nèi)側(cè)蛋白的標(biāo)記。

　　25. 相變(phase transition)

　　膜的流動鑲嵌模型說明生物膜是一種動態(tài)的結(jié)構(gòu), 具有膜脂的流動性(fluidity)和膜蛋白的運(yùn)動性(mobility)。

　　膜的流動性主要是由膜的雙脂層的狀態(tài)變化引起的。在生理?xiàng)l件下, 膜脂多呈液晶態(tài), 溫度下降至某點(diǎn), 則變?yōu)榫�態(tài)。一定溫度下, 晶態(tài)又可溶解再變成液晶態(tài)。這種臨界溫度稱為相變溫度, 在不同溫度下發(fā)生的膜脂狀態(tài)的改變稱為相變(phase transition)。

　　26. 側(cè)向擴(kuò)散(lateral diffusion)

　　又稱側(cè)向遷移。在同一單層內(nèi)的脂分子經(jīng)�；ハ鄵Q位, 其速度相當(dāng)快, 有人推測磷脂以這種方式從細(xì)胞一端擴(kuò)散到另一端只需1～2秒。這種運(yùn)動始終保持脂分子在質(zhì)膜中的排布方向，親水的基團(tuán)朝向膜表面，疏水的尾指向膜的內(nèi)部。

　　27. 翻轉(zhuǎn)擴(kuò)散(transverse diffusion)

　　又稱為翻轉(zhuǎn)(flip-flop)。它是指脂分子從脂雙層的一個層面翻轉(zhuǎn)至另一個層面的運(yùn)動。磷脂發(fā)生翻轉(zhuǎn)運(yùn)動時,磷脂的親水頭部基團(tuán)必須克服內(nèi)部疏水區(qū)的阻力,這在熱力學(xué)上是不利的。但是有些細(xì)胞含有翻轉(zhuǎn)酶(flipase)能夠促使某些磷脂從膜脂的一葉翻轉(zhuǎn)到另一葉，所以這些酶在維持膜脂的不對稱分布中起重要作用。

　　28. 細(xì)胞融合(cell fusion)

　　自發(fā)條件下或人工誘導(dǎo)下, 兩個不同基因型的細(xì)胞或原生質(zhì)體融合形成一個雜種細(xì)胞。基本過程包括細(xì)胞融合導(dǎo)致異核體(heterokaryon)的形成, 異核體通過細(xì)胞有絲分裂導(dǎo)致核的融合, 形成單核的雜種細(xì)胞。有性生殖時發(fā)生正常的細(xì)胞融合, 即由兩個配子融合成一個合子。

　　人、鼠細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)分三步進(jìn)行∶首先用熒光染料標(biāo)記抗體∶將小鼠的抗體與發(fā)綠色熒光的熒光素(fluorescin)結(jié)合, 人的抗體與發(fā)紅色熒光的羅丹明(rhodamine)結(jié)合;第二步是將小鼠細(xì)胞和人細(xì)胞在滅活的仙臺病毒的誘導(dǎo)下進(jìn)行融合;最后一步將標(biāo)記的抗體加入到融合的人、鼠細(xì)胞中，讓這些標(biāo)記抗體同融合細(xì)胞膜上相應(yīng)的抗原結(jié)合。開始,融合的細(xì)胞一半是紅色, 一半是綠色。在37℃下40分鐘后, 兩種顏色的熒光在融合的雜種細(xì)胞表面呈均勻分布，這說明抗原蛋白在膜平面內(nèi)經(jīng)擴(kuò)散運(yùn)動而重新分布。這種過程不需要ATP。如果將對照實(shí)驗(yàn)的融合細(xì)胞置于低溫(1℃)下培育, 則抗原蛋白基本停止運(yùn)動。這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果令人信服地證明了膜整合蛋白的側(cè)向擴(kuò)散運(yùn)動。

　　29. 成斑(patching)、成帽(capping)反應(yīng)

　　淋巴細(xì)胞通過產(chǎn)生抗體對外源蛋白進(jìn)行應(yīng)答,抗體分子位于細(xì)胞質(zhì)膜上。蛋白質(zhì)能夠在不同的動物中誘導(dǎo)產(chǎn)生抗體，如果將小鼠的抗體注入兔子中,兔子將會產(chǎn)生抗小鼠抗體的抗體�？梢詮耐米拥难�液中分離這種抗體,并將這種抗體共價連接到熒光染料上,就可以通過熒光顯微鏡進(jìn)行觀察。

　　當(dāng)兔子的抗小鼠的抗體與小鼠的淋巴細(xì)胞混合時,帶有標(biāo)記的抗體就會同小鼠淋巴細(xì)胞質(zhì)膜上的抗體結(jié)合,并分布在整個淋巴細(xì)胞的表面,但很快就會成塊或成斑。導(dǎo)致這種現(xiàn)象的原因是抗體是多價的,每一個兔子的抗體能夠同小鼠細(xì)胞質(zhì)膜表面的多個抗體分子反應(yīng),也就是說小鼠的每一個膜抗體將同多個兔子的抗體反應(yīng)。這樣, 在小鼠淋巴細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)膜表面形成“兔抗小鼠抗體分子-小鼠膜結(jié)合抗體”的斑。斑逐漸聚集擴(kuò)大,當(dāng)小鼠淋巴細(xì)胞質(zhì)膜表面抗體全部同兔子的抗小鼠抗體結(jié)合后,將會在細(xì)胞表面的一側(cè)形成“帽子”結(jié)構(gòu),最后通過內(nèi)吞作用進(jìn)入細(xì)胞。很顯然,如果小鼠細(xì)胞質(zhì)膜中的抗體蛋白不能自由的進(jìn)行側(cè)向擴(kuò)散的話,斑和帽都是不能形成的。

　　30. 光脫色熒光恢復(fù)技術(shù)(fluorescence recovery after photobleaching FRAP)

　　研究膜流動性的一種方法。首先用熒光物質(zhì)標(biāo)記膜蛋白或膜脂, 然后用激光束照射細(xì)胞表面某一區(qū)域, 使被照射區(qū)域的熒光淬滅變暗形成一個漂白斑。由于膜的流動性,漂白斑周圍的熒光物質(zhì)隨著膜蛋白或膜脂的流動逐漸將漂白斑覆蓋，使淬滅區(qū)域的亮度逐漸增加, 最后恢復(fù)到與周圍的熒光光強(qiáng)度相等。

　　細(xì)胞膜蛋白的標(biāo)記方法有很多種�？梢杂梅翘禺愋缘娜玖�,如異硫氰酸熒光素(fluorescein isothiocyanate,FITC)將細(xì)胞膜蛋白全部進(jìn)行標(biāo)記。也可用特異性的探針,如熒光抗體,標(biāo)記特異的膜蛋白。膜蛋白一旦被標(biāo)記就可用激光束進(jìn)行局部照射處理,使熒光脫色,形成直徑約為1μm的白斑。若是可移動的膜蛋白,則會因蛋白的移動,使白斑消失,若是不能移動的蛋白.則白斑不會消失。

　　根據(jù)熒光恢復(fù)的速度, 可推算膜脂的擴(kuò)散速度為每秒鐘為幾個微米，而膜蛋白的擴(kuò)散速度變化幅度較大，少數(shù)膜蛋白的擴(kuò)散速度可達(dá)到膜脂的速度，大多數(shù)蛋白的擴(kuò)散速度都比膜脂慢，還有一些膜蛋白完全限于某一個區(qū)域。正是這種限制，使膜形成一些特定的膜微區(qū)(membrane domain),這些微區(qū)具有不同的蛋白組成和功能。這實(shí)際上是膜蛋白不對稱分布帶來膜功能的不對稱。

　　FRAP技術(shù)也有它的不足之處。第一,它只能檢測膜蛋白的群體移動,而不能觀察單個蛋白的移動。其次,它不能證明膜蛋白在移動時是否受局部條件的限制。為了克服這些不足,發(fā)展了單顆粒示綜(single-particle tracking,SPT)技術(shù),可以用抗體金(直徑15～40 nm)來標(biāo)記單個膜蛋白,然后通過計(jì)算機(jī)控制的攝像顯微鏡進(jìn)行觀察。

　　31. 電子自旋共振譜技術(shù)(electron spin-resonance spectroscopy,ESR)

　　證明膜脂流動性的一種方法。在該技術(shù)中將一個含有不配對的電子基團(tuán)(通常是硝基氧基團(tuán))加到磷脂的脂肪酸尾端，這就是所謂的自旋標(biāo)記(spin- label )。當(dāng)將這種脂暴露于外加磁場時，由于不配對電子基團(tuán)的存在，它能夠自旋產(chǎn)生順磁場信號，這種共振能夠被儀器檢測獲得共振譜。如果被標(biāo)記的脂位于脂雙層，根據(jù)共振譜就可以判斷膜脂的流動性。

　　32. 細(xì)胞運(yùn)輸(cellular transport)

　　這種運(yùn)輸主要是細(xì)胞與環(huán)境間的物質(zhì)交換,包括細(xì)胞對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收、原材料的攝取和代謝廢物的排除及產(chǎn)物的分泌。如細(xì)胞從血液中吸收葡萄糖以及細(xì)胞質(zhì)膜上的離子泵將Na+泵出、將K+泵入細(xì)胞都屬于這種運(yùn)輸范疇。

　　33. 胞內(nèi)運(yùn)輸(intracellular transport)

　　是真核生物細(xì)胞內(nèi)膜結(jié)合細(xì)胞器與細(xì)胞內(nèi)環(huán)境進(jìn)行的物質(zhì)交換。包括細(xì)胞核、線粒體、葉綠體、溶酶體、過氧化物酶體、高爾基體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)等與細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)交換。

　　34. 轉(zhuǎn)細(xì)胞運(yùn)輸(transcellular transport)

　　這種運(yùn)輸不僅僅是物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞,而是從細(xì)胞的一側(cè)進(jìn)入,從另一側(cè)出去,實(shí)際上是穿越細(xì)胞的運(yùn)輸。在多細(xì)胞生物中,整個細(xì)胞層作為半滲透性的障礙，而不僅僅是細(xì)胞質(zhì)膜。如植物的根部細(xì)胞負(fù)責(zé)吸收水份和礦物鹽, 然后將它們運(yùn)輸?shù)狡渌�組織即是這種運(yùn)輸。

　　35. 膜運(yùn)輸?shù)鞍?membrane transport protein)

　　膜運(yùn)輸?shù)鞍资悄ふ�合蛋�? 或是大的跨膜分子復(fù)合物, 功能是參與被動運(yùn)輸(促進(jìn)擴(kuò)散)或主動運(yùn)輸(運(yùn)輸泵)。參與促進(jìn)擴(kuò)散的膜運(yùn)輸?shù)鞍纂m然沒有酶活性, 但是具有酶催化的特點(diǎn),如可達(dá)到最高速率、具有特異性和競爭抑制等,因此,運(yùn)輸?shù)鞍子直环Q為透性酶(permease)。

　　36. 離子載體(ionophore)

　　離子載體是一些能夠極大提高膜對某些離子通透性的載體分子。大多數(shù)離子載體是細(xì)菌產(chǎn)生的抗生素,它們能夠殺死某些微生物,其作用機(jī)制就是提高了靶細(xì)胞膜通透性,使得靶細(xì)胞無法維持細(xì)胞內(nèi)離子的正常濃度梯度而死亡,所以離子載體并非是自然狀態(tài)下存在于膜中的運(yùn)輸?shù)鞍?而是人工用來研究膜運(yùn)輸?shù)鞍椎囊粋�概念。根據(jù)改變離子通透性的機(jī)制不同,將離子載體分為兩種類型:通道形成離子載體(channel-forming ionophore)和離子運(yùn)載的離子載體(ion-carrying ionophore)。

　　37. 短桿菌肽 A(gramicidin A)

　　是一種由15個氨基酸組成的線性肽,其中8個是L-氨基酸,7個是D-氨基酸, 它具有疏水的側(cè)鏈, 兩個分子在一起形成跨膜的通道, 所以是一種形成通道的離子載體，它能夠有選擇地將單價陽離子順電化學(xué)梯度通過膜，不過它并不顯著提高運(yùn)輸速度�？杀欢虠U菌肽 A離子通道運(yùn)輸?shù)年栯x子有∶H+ 〉NH4+〉K+ 〉Na+ 〉Li+。

　　38. 纈氨霉素(valinomycin)

　　是一種由12個氨基酸組成的環(huán)形小肽，它是一種脂溶性的抗生素。將纈氨霉素插入脂質(zhì)體后，通過環(huán)的疏水面與脂雙層相連, 極性的內(nèi)部能精確地固定K+。它在一側(cè)結(jié)合K+,然后向內(nèi)側(cè)移動通過脂雙層, 在另一側(cè)將K+釋放到細(xì)胞內(nèi)。纈氨酶素可使K+的擴(kuò)散速率提高100，000倍，但是它不能有效地提高Na+的擴(kuò)散速度。

　　39. 擴(kuò)散(diffusion)

　　是指物質(zhì)沿著濃度梯度從半透性膜濃度高的一側(cè)向低濃度一側(cè)移動的過程，通常把這種過程稱為簡單擴(kuò)散。這種移動方式是單個分子的隨機(jī)運(yùn)動，無論開始的濃度有多高，擴(kuò)散的結(jié)果是兩邊的濃度達(dá)到平衡。雖然這種移動不需要消耗能量，主要是依靠擴(kuò)散物質(zhì)自身的力量，但從熱力學(xué)考慮，它利用的是自由能。如果改變膜兩側(cè)的條件，如加熱或加壓，就有可能改變物質(zhì)的流動方向，其原因就是改變了自由能。所以，擴(kuò)散是物質(zhì)從自由能高的一側(cè)向自由能低的一側(cè)流動。

　　40.滲透(osmosis)

　　是指水分子以及溶劑通過半透性膜的擴(kuò)散。水的擴(kuò)散同樣是從自由能高的地方向自由能低的地方動，如果考慮到溶質(zhì)的話，水是從溶質(zhì)濃度低的地方向溶質(zhì)濃度高的地方流動。

　　41. 簡單擴(kuò)散(simple diffusion)

　　簡單擴(kuò)散是被動運(yùn)輸?shù)幕�本方�?不需要膜蛋白的幫助,也不消耗ATP,而只靠膜兩側(cè)保持一定的濃度差,通過擴(kuò)散發(fā)生的物質(zhì)運(yùn)輸。

　　簡單擴(kuò)散的限制因素是物質(zhì)的脂溶性、分子大小和帶電性。

　　一般說來, 氣體分子(如O2、CO2、N2)、小的不帶電的極性分子(如尿素、乙醇)、脂溶性的分子等易通過質(zhì)膜，大的不帶電的極性分子(如葡萄糖)和各種帶電的極性分子都難以通過質(zhì)膜。

　　42. 促進(jìn)擴(kuò)散(facilitated diffusion)

　　促進(jìn)擴(kuò)散又稱易化擴(kuò)散、協(xié)助擴(kuò)散，或幫助擴(kuò)散。是指非脂溶性物質(zhì)或親水性物質(zhì), 如氨基酸、糖和金屬離子等借助細(xì)胞膜上的膜蛋白的幫助順濃度梯度或順電化學(xué)濃度梯度, 不消耗ATP進(jìn)入膜內(nèi)的一種運(yùn)輸方式。

　　促進(jìn)擴(kuò)散同簡單擴(kuò)散相比，具有以下一些特點(diǎn)∶

　　① 促進(jìn)擴(kuò)散需要膜蛋白的幫助,并且比簡單擴(kuò)散的速度要快幾個數(shù)量級。

　�、� 簡單擴(kuò)散的速率與溶質(zhì)的濃度成正比，而膜蛋白幫助的促進(jìn)擴(kuò)散可以達(dá)到最大值, 當(dāng)溶質(zhì)的跨膜濃度差達(dá)到一定程度時,促進(jìn)擴(kuò)散的速度不再提高。

　　③ 在簡單擴(kuò)散中,結(jié)構(gòu)上相似的分子以基本相同的速度通過膜,而在促進(jìn)擴(kuò)散中,運(yùn)輸?shù)鞍拙哂懈叨鹊倪x擇性。如運(yùn)輸?shù)鞍啄軌驇椭�葡萄糖快速運(yùn)輸,但不幫助與葡萄糖結(jié)構(gòu)類似的糖類運(yùn)輸。

　　④ 與簡單擴(kuò)散不同,運(yùn)輸?shù)鞍椎拇龠M(jìn)擴(kuò)散作用也會受到各種抑制。膜運(yùn)輸?shù)鞍椎倪\(yùn)輸作用也會受到類似于酶的競爭性抑制,以及蛋白質(zhì)變性劑的抑制作用。

　　43. 通道蛋白(channel protein)

　　通道蛋白是一類橫跨質(zhì)膜,能使適宜大小的分子及帶電荷的分子通過簡單的自由擴(kuò)散運(yùn)動, 從質(zhì)膜的一側(cè)轉(zhuǎn)運(yùn)到另一側(cè)。通道蛋白可以是單體蛋白,也可以是多亞基組成的蛋白,它們都是通過疏水的氨基酸鏈進(jìn)行重排,形成水性通道。通道蛋白本身并不直接與小的帶電荷的分子相互作用, 這些小的帶電荷的分子可以自由的擴(kuò)散通過由脂雙層中膜蛋白帶電荷的親水區(qū)所形成的水性通道。通道蛋白的運(yùn)輸作用具有選擇性,所以在細(xì)胞膜中有各種不同的通道蛋白。通道蛋白參與的只是被動運(yùn)輸,在運(yùn)輸過程中并不與被運(yùn)輸?shù)姆肿咏Y(jié)合,也不會移動,并且是從高濃度向低濃度運(yùn)輸,所以運(yùn)輸時不消耗能量。

　　44. 電位-門控通道(voltage-gated channels)

　　這類通道的構(gòu)型變化依據(jù)細(xì)胞內(nèi)外帶電離子的狀態(tài)，主要是通過膜電位的變化使其構(gòu)型發(fā)生改變, 從而將“門”打開。在很多情況下, 門通道有其自己的關(guān)閉機(jī)制, 它能快速地自發(fā)關(guān)閉。開放往往只有幾毫秒時間。在這短暫瞬息時間里,一些離子、代謝物或其它溶質(zhì)順著濃度梯度自由擴(kuò)散通過細(xì)胞膜。

　　電位-門控通道在神經(jīng)細(xì)胞的信號傳導(dǎo)中起主要作用, 電位�門控通道也存在于其他的一些細(xì)胞,包括肌細(xì)胞、卵細(xì)胞、原生動物和植物細(xì)胞。

　　45. 配體-門控通道(ligand gated channel)

　　這類通道在其細(xì)胞內(nèi)或外的特定配體(ligand)與膜受體結(jié)合時發(fā)生反應(yīng), 引起門通道蛋白的一種成分發(fā)生構(gòu)型變化, 結(jié)果使“門”打開。因此這類通道被稱為配體-門控通道，它分為細(xì)胞內(nèi)配體和細(xì)胞外配體兩種類型。

　　46. 脅迫門控通道(stretch-gated channel)

　　這種通道的打開受一種力的作用，聽覺毛狀細(xì)胞的離子通道就是一個極好的例子。聲音的振動推開協(xié)迫門控通道，允許離子進(jìn)入毛狀細(xì)胞，這樣建立起一種電信號，并且從毛狀細(xì)胞傳遞到聽覺神經(jīng)，然后傳遞到腦。

　　47. 載體蛋白(carrier protein)

　　載體蛋白需要同被運(yùn)輸?shù)碾x子和分子結(jié)合,然后通過自身的構(gòu)型變化或移動完成物質(zhì)運(yùn)輸?shù)哪さ鞍�。載體蛋白促進(jìn)擴(kuò)散時同樣具有高度的特異性,其上有結(jié)合點(diǎn),只能與某一種物質(zhì)進(jìn)行暫時性、可逆的結(jié)合和分離。而且,一個特定的載體只運(yùn)輸一種類型的化學(xué)物質(zhì), 甚至一種分子或離子。

　　載體蛋白既參與被動的物質(zhì)運(yùn)輸，也參與主動的物質(zhì)運(yùn)輸。由載體蛋白進(jìn)行的被動物質(zhì)運(yùn)輸, 不需要ATP提供能量。載體蛋白對物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)過程具有類似于酶與底物作用的動力學(xué)曲線、可被類似物競爭性抑制、具有競爭性抑制等酶的特性。但與酶不同的是: 載體蛋白不對轉(zhuǎn)運(yùn)分子作任何共價修飾。

　　48. 水通道蛋白(aquaporin)

　　一種水的分子通道。在動物和植物細(xì)胞中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)有幾種不同的水通道蛋白。在動物細(xì)胞中已經(jīng)鑒定了水通道蛋白家族中的六個成員,在植物中發(fā)現(xiàn)了具有類似功能的蛋白質(zhì)。膜的水通道蛋白 AQP1是1988年發(fā)現(xiàn)的,開始將這種蛋白稱為通道形成整合蛋白(CHIP),是人的紅細(xì)胞膜的一種主要蛋白。它可以使紅細(xì)胞快速膨脹和收縮以適應(yīng)細(xì)胞間滲透性的變化。AQP1蛋白也存在于其他組織的細(xì)胞中。AQP1及它的同系物能夠讓水自由通過(不必結(jié)合),但是不允許離子或是其他的小分子(包括蛋白質(zhì))通過。

　　AQP1是由四個相同的亞基構(gòu)成,每個亞基的相對分子質(zhì)量為28kDa,每個亞基有六個跨膜結(jié)構(gòu)域,在跨膜結(jié)構(gòu)域2與3、5與6之間有一個環(huán)狀結(jié)構(gòu),是水通過的通道。另外,AQP1的氨基端和羧基端的氨基酸序列是嚴(yán)格對稱的,因此,同源跨膜區(qū)(1,4、2,5、3,6)在質(zhì)膜的脂雙層中的方向相反。 AQP1對水的通透性受氯化汞的可逆性抑制,對汞的敏感位點(diǎn)是結(jié)構(gòu)域5與6之間的189位的半胱氨酸。其他幾種AQP1與腎功能有關(guān)。

　　49. 運(yùn)輸ATPase(transport ATPase)

　　能夠水解ATP,并利用ATP水解釋放出的能量驅(qū)動物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)倪\(yùn)輸?shù)鞍追Q為運(yùn)輸ATPase, 由于它們能夠進(jìn)行逆濃度梯度運(yùn)輸, 所以有稱為泵。共有四種類型的運(yùn)輸ATPase:

　�、� P型離子泵(P-type ion pump),或稱P型ATPase 。此類運(yùn)輸泵運(yùn)輸時需要磷酸化(P是phosphorylation的縮寫),包括Na+-K+泵、Ca2+離子泵。

　�、� V型泵(V-type pump),或稱V型ATPase,主要位于小泡的膜上( V代表vacuole或vesicle), 如溶酶體膜中的H+泵, 運(yùn)輸時需要ATP供能, 但不需要磷酸化。

　�、� F型泵(F-type pump),或稱F型ATPase。這種泵主要存在于細(xì)菌質(zhì)膜、線粒體膜和葉綠體的膜中, 們在能量轉(zhuǎn)換中起重要作用, 是氧化磷酸化或光合磷酸化偶聯(lián)因子(F即fector的縮寫)。F型泵工作時不會消耗ATP, 而是將ADP轉(zhuǎn)化成ATP, 但是它們在一定的條件下也會具有ATPase的活性。

　　④ ABC運(yùn)輸?shù)鞍?ATP-binding cassettle transportor), 這是一大類以ATP供能的運(yùn)輸?shù)鞍? 已發(fā)現(xiàn)了100多種, 存在范圍很廣,包括細(xì)菌和人。

　　50. 協(xié)同運(yùn)輸(cotransport)

　　協(xié)同運(yùn)輸又稱偶聯(lián)主動運(yùn)輸,它不直接消耗ATP，但要間接利用自由能,并且也是逆濃度梯度的運(yùn)輸。運(yùn)輸時需要先建立電化學(xué)梯度，在動物細(xì)胞主要是靠鈉泵，在植物細(xì)胞則是由H+泵建立的H+質(zhì)子梯度。

　　動物細(xì)胞中，質(zhì)膜上的鈉泵和載體協(xié)作完成葡萄糖、氨基酸等的逆濃度梯度的協(xié)同運(yùn)輸。運(yùn)輸?shù)臋C(jī)理是: 載體蛋白有兩個結(jié)合位點(diǎn), 可分別與細(xì)胞外的Na+、糖(氨基酸)等結(jié)合。Na+ 和葡萄糖分別與載體結(jié)合后, 載體蛋白借助Na+/K+泵運(yùn)輸時建立的電位梯度, 將Na+ 與葡萄糖(或氨基酸)同時運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞內(nèi)。在細(xì)胞內(nèi)釋放的Na+又被Na+/K+泵泵出細(xì)胞外維持Na+離子的電位梯度。

　　由于協(xié)同運(yùn)輸能夠同時轉(zhuǎn)運(yùn)兩種物質(zhì),如果兩種物質(zhì)向同一方向運(yùn)輸,則稱為同向(synport),例如葡萄糖和Na+的偶聯(lián)運(yùn)輸,它是由Na+離子梯度驅(qū)動的。如果同時轉(zhuǎn)運(yùn)的兩種物質(zhì)是相反的方向,則稱為異向(antiport),如心肌細(xì)胞中Na+與Ca2+的交換,也是由Na+離子梯度驅(qū)動的。

　　51. 磷酸化運(yùn)輸(phosphorylating transport)

　　該運(yùn)輸方式最早發(fā)現(xiàn)于細(xì)菌中，后在動物細(xì)胞中也發(fā)現(xiàn)有類似的跨膜運(yùn)輸方式，又稱為基團(tuán)轉(zhuǎn)運(yùn)。其機(jī)理是通過對被轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞內(nèi)的分子進(jìn)行共價修飾(主要是進(jìn)行磷酸化)使其在細(xì)胞中始終維持“較低”的濃度, 從而保證這種物質(zhì)不斷地沿濃度梯度從細(xì)胞外向細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)。在這種運(yùn)輸系統(tǒng)中，涉及幾種酶和一個被稱為HPr小分子蛋白;被轉(zhuǎn)移的基團(tuán)是磷酸烯醇式丙酮酸的高能磷酸鍵上的磷酸基團(tuán)，運(yùn)輸中所需要的能量則由磷酸烯醇式丙酮酸的高能磷酸鍵提供。在細(xì)菌細(xì)胞中，這種運(yùn)輸作用主要是進(jìn)行一些糖的運(yùn)輸，如乳糖、葡萄糖、甘露醇等。