細胞膜的構造與功能MembraneStructureand課件

一、細胞膜的構造1.細胞膜是由脂類、蛋白質及醣類三者組成分所組成(Fig.8.2)。2.細胞膜是由雙層原生質膜(two-layerplasmamembrane)構成，它的細微構造可利用冰凍裂解與冰凍蝕刻(Freeze-fractureandFreeze-etchmethod)處理再以EM觀察(Fig.8.3)。

一、細胞膜的構造3.細胞膜是流體(fluid)：原生質膜在逆境下轉變成硬化(solidifies)膜系的通透性(permeability)會改變，它的酵素蛋白質會變成沒活性。

4.細胞膜的醣類(carbohydrates)在細胞與細胞之間的辨認(cell-cellrecognition)是很重要的。

5.脂類：細胞膜之脂類是雙層(bilayer)；由磷脂類、膽固醇等所組成(Fig.8-2，8-3及8-4)。

一、細胞膜的構造6.膜蛋白(membraneproteins)：可分為嵌入蛋白(integralproteins)及周邊蛋白(peripheralproteins)二類(Fig.8-6)。當兩種不同的動物細胞混合時，兩種膜系蛋白質會互相混合(intermingle)，形成雜合細胞(hybridcell)(Fig.8-5)。二、細胞膜的功能

(membranefunctions)1.細胞膜的構造組成形成選擇性通透膜(selectivepermeability)。2.原生質膜是具有內外之方位(sideness)(Fig.8.3及8.8)。二、細胞膜的功能(membranefunctions)3.

細胞膜蛋白的功能：

(1)物質進出細胞之調控。

(2)細胞膜上有接受蛋白(recerptorproteins)能接收各項環(huán)境或荷爾蒙等訊息，引發(fā)細胞的反應(Fig.11-5)。

(3)物質的運輸：運輸?shù)鞍?transportproteins)

(Fig.8-7)。通道蛋白(channelproteins)。4.細胞間的黏著及辨識等：尤其膜系上的醣類(oligosaccharides)(原生質膜外側上的寡醣)當作細胞的標誌(marker)及互相辨識。三、被動運輸(passivetransport)：

A.以擴散(diffusion)原理通過細胞膜(Fig.8.10)。

B.水的被動運輸：滲透(osmosis)(Fig.8.11)三、被動運輸(passivetransport)：C.活細胞內水的平衡(Fig.8-12)高張溶液(hypertonicsolution)低張溶液(hypotonicsolution)等張溶液(isotonicsolution)

三、被動運輸(passivetransport)：D.促進擴散作用(faciliateddiffusion)：膜系上的特殊蛋白質可加速特定溶質之被動運輸之速率(Fig.8.1，F(xiàn)ig.8-14)。四、自動運輸(activetransport)

A.藉運輸?shù)鞍准跋哪芰緼TP下，逆濃度及電位等差異(electrochemicalgradient)而運輸(Fig.8.16)。例如紅血球K+及Na+之交換為例(Fig.8.15)。在Na+-K+pump過程中，每2個K+離子幫浦進入細胞膜時會帶送出3個Na+離子。四、自動運輸(activetransport)B.產(chǎn)生電的幫浦(electrogenicpump)：

H+通過細胞膜需藉由“protonpump”來“幫浦”而產(chǎn)生電化學梯度(eletrochemicalgradient)，在此過程中需消耗ATP，最後膜的兩側產(chǎn)生電荷及H+的等差(Fig.8.17)。四、自動運輸(activetransport)C.主動運輸之型式：

1.單向運輸(unitransport)(Fig.8.16)。

2.協(xié)同運輸(cotransport或symtransport)(Fig.8.18)。

3.反向運輸(antitransport)。五、開啟細胞電生理的新紀元A.奈爾(ErwinNeher)及沙克曼(BerfSakmann)首創(chuàng)膜片箝制術(patch-clamping)，開啟細胞電生理的新紀元，於1991年獲Nobel生理醫(yī)學獎(參考科學月刊1991年11月份)(P.761)(Fig.36.14)。五、開啟細胞電生理的新紀元B.藉此技術：

1.可瞭解離子如何進入細胞。

2.利用單一細胞從事電生理研究。

3.幫助瞭解疾病的成因。六、大分子的運輸(transportlargemolecules)：大分子的運輸藉由細胞外泌(exocytosis)及內吞作用(endocytosis)（Fig.8.10）。A.細胞外分泌或反胞飲作用：藉細胞液胞和細胞膜融合而將大分子排到細胞外之過程。

B.內吞作用可分為三大類：

1.吞噬作用(phagocytosis)。

2.胞飲作用(pinocytosis)。

3.接受物質媒介之內吞作用(receptor-mediatedendocytosis)六、大分子的運輸(transportlargemolecules)：3.接受物質媒介之內吞作用(receptor-mediatedendocytosis)：在細胞膜上有特定的蛋白質，能對細胞內某些物質做專一性的接合，以膽固醇為例，在細胞膜上的接受分子(receptor)是clathrin，而膽固醇在血液中的運輸是以“l(fā)ow-densitylipoproteins，簡稱為LDLs”的小顆粒形式，此小顆粒能與clathrin接合後，而進入細胞(Fig.8-19)。

六、大分子的運輸(transportlargemolecules)：六、大分子的運輸(transportlargemolecules)：家族性的膽固醇血癥(Hypercholesterolemia)，是一種人類的遺傳性疾病，患者的血液中含有高量的膽固醇，此乃因他的血液中缺乏clathrin，因此LDLs粒子不能進入細胞，造成膽固醇大量累積在血液中。七、膜系上的特殊蛋白扮演接受細胞外的信息並傳送到細胞內

A.膜系蛋白扮演信息傳遞之功能。

1.一級信息(firstmessenger)，如荷爾蒙、光及各種生物性或非生物性所引起的刺激等

(Fig.11.15及11.18)。

2.二級信息(secondmessenger)，如G-protein(Fig.11.7)，cyclicAMP(Fig.11.12)。Fig11.12七、膜系上的特殊蛋白扮演接受細胞外的信息並傳送到細胞內B.以肝醣分解作用(glycogenolysis)為例：1930年代柯里(Cori)：肝醣分解機理，1947年榮獲Nobel

生理醫(yī)學獎。1971年邵斯蘭(Southland)：發(fā)現(xiàn)腎上腺素必須先在膜上作用，活化AMP環(huán)(adenylatecyclase)，再將ATP轉換成cyclicAMP，簡稱cAMP（1971年榮獲Nobel生理醫(yī)學獎）。七、膜系上的特殊蛋白扮演接受細胞外的信息並傳送到細胞內B.以肝醣分解作用(glycogenolysis)為例：1992年克列氏(Krebs)及費希爾(Fisher)證明cAMP需經(jīng)過一連串蛋白質磷酸化(phosphorylation)，才能使一個訊號(signal)一級級放大。蛋白質磷酸化為細胞內一個重要的調控機制，成為當代生物醫(yī)學研究的重點(1992