质膜

1. E. Overton 1895年推测细胞膜由连续的脂类物质组成，具有疏水性（hydrophobic）。

2. E. Gorter & F. Grendel 1925年推测细胞膜由双层脂分子组成。

3. J. Danielli & H. Davson 1935年提出了“蛋白质-脂类-蛋白质”的三明治模型，认为质膜由双层脂类分子及其内外表面附着的蛋白质构成。1959年提出了修正模型，认为膜上还具有贯穿脂双层的蛋白质通道，供亲水物质通过。

4. J. D. Robertson 1959年用超薄切片技术获得了清晰的细胞膜照片，显示暗-明-暗三层结构，厚约7.5 nm，这就是所谓的“单位膜”模型。它由厚约3.5 nm的双层脂分子和内外表面各厚约2 nm的蛋白质构成。

5. S. J. Singer & G. Nicolson 1972年根据免疫荧光技术、冰冻蚀刻技术的研究结果，在“单位膜”模型的基础上提出“流动镶嵌模型”。

组成成分：主要组成成分为脂类和蛋白质，还含有少量的糖类。

不对称性：蛋白质或嵌在脂双层表面，或嵌在其内部，或横跨整个脂双层，表现出分布的不对称性。

流动性：膜蛋白和膜脂可作各向运动。

• 侧向扩散运动
• 旋转运动
• 摆动运动
• 伸缩震荡运动
• 翻转运动
• 旋转异构化运动

主要有侧向扩散和旋转扩散两种运动方式。旋转扩散指膜蛋白围绕与膜平面垂直的轴进行旋转运动。膜蛋白的侧向运动受细胞骨架的限制，破坏微丝的药物如细胞松弛素B能促进膜蛋白的侧向运动。可用荧光标记技术和光脱色恢复技术检测膜蛋白的流动性。

通过细胞融合技术观察蛋白质运动，以及光脱色恢复技术（FRAP）。

质膜的流动性是保证其正常功能的必要条件。例如跨膜物质运输、细胞信息传递、细胞识别、细胞免疫、细胞分化以及激素的作用等都与膜的流动性密切相关。当膜的流动性低于一定的阈值时，许多酶的活动和跨膜运输将停止；反之如果流动性过高，又会造成膜的溶解。

• 为细胞的生命活动提供相对稳定的内环境；
• 选择性的物质运输，包括代谢底物的输入与代谢产物的排除，其中伴随着能量的传递；
• 提供细胞识别位点，并完成细胞内外信息跨膜传递；
• 为多种酶提供结合位点，使酶促反应高效而有序地进行；
• 介导细胞与细胞、细胞与基质之间的连接；
• 质膜参与形成具有不同功能的细胞表面特化结构。

细胞表面的特化结构是为适应某种环境而形成的特殊表面结构，如：膜骨架、鞭毛和纤毛、微绒毛及细胞的变形足等，分别与细胞形态的维持、细胞运动、细胞的物质交换等功能有关。

红细胞质膜蛋白及膜骨架主要包括以下成分：

1. 血影蛋白（收缩蛋白，spectrin）：红细胞膜骨架的主要成分，但不是红细胞膜蛋白的成份，约占膜提取蛋白的30%。血影蛋白属红细胞的膜下蛋白，是一种长的可伸缩的纤维状蛋白，长约100 nm，由两条相似的亚基（β亚基220 kDa和α亚基200 kDa）构成。两个亚基链反向平行排列，扭曲成麻花状，形成异二聚体；两个异二聚体头-头连接成200 nm长的四聚体。5个或6个四聚体的尾端一起连接于短的肌动蛋白纤维，并通过非共价键与带4.1蛋白结合，而带4.1蛋白又通过非共价键与跨膜蛋白带3蛋白的细胞质面结合，形成“连接复合物”。这些血影蛋白在整个细胞膜的细胞质面下面形成可变形的网架结构，以维持红细胞的双凹圆盘形状。

2. 锚蛋白（ankyrin，又称2.1蛋白）：一种较大的细胞内连接蛋白，每个红细胞约含10万个锚定蛋白，相对分子质量215,000。锚蛋白一方面与血影蛋白相连，另一方面与跨膜的带3蛋白的细胞质结构域部分相连，从而将血影蛋白连接到细胞膜上。它属于联结蛋白家族，广泛存在于各种组织细胞中，在多种细胞功能活动中起关键作用，包括生长、发育、细胞内蛋白转运、细胞极性的建立和维持、细胞黏附、信号传导以及mRNA转录等。

3. 带3蛋白（Band3蛋白）：与血型糖蛋白一样都是红细胞的膜蛋白，因在PAGE电泳分部时位于第三条带而得名。带3蛋白在红细胞膜中含量很高，约为红细胞膜蛋白的25%。具有阴离子转运功能，故又称“阴离子通道”。带3蛋白是由两个相同的亚基组成的二聚体，每条亚基含929个氨基酸，是一种糖蛋白，在质膜中穿越12～14次，为多次跨膜蛋白。

4. 带4.1蛋白（band 4.1 protein）：由两个亚基组成的球形蛋白，通过同血影蛋白结合，促使血影蛋白同肌动蛋白结合。带4.1蛋白本身不同肌动蛋白相连，因为它没有与肌动蛋白连接的位点。

5. 血型糖蛋白（glycophorin）：又称涎糖蛋白（sialo glycoprotein），富含唾液酸。血型糖蛋白是第一个被测定氨基酸序列的蛋白质，有A、B、C、D几种类型。血型糖蛋白A是一种单次跨膜糖蛋白，由131个氨基酸组成，其亲水的氨基端露在膜的外侧，结合16个低聚糖侧链。基本功能可能是在它的唾液酸中含有大量负电荷，防止了红细胞在循环过程中经过狭小血管时相互聚集沉积在血管中。

膜骨架蛋白主要成分包括：血影蛋白、肌动蛋白、锚蛋白和带4.1蛋白等。

概念：是指细胞间或细胞与细胞基质之间的联系结构。

类型：根据行使功能的不同进行分类：

• 封闭连接（occluding junctions）
• 锚定连接（anchoring junctions）
• 通讯连接（communicating junctions）

一、封闭连接（occluding junctions）

封闭连接将相邻的质膜紧密连接在一起，阻止溶液中的分子沿细胞间隙渗入体内。

（一）紧密连接（tight junction）：又称封闭小带（zonula occludens），是封闭连接的主要形式，存在于脊椎动物的上皮细胞。连接区域由蛋白质形成的嵴线，嵴线主要由两种跨膜蛋白claudin和occludin以及外周蛋白ZO组成。紧密连接具有封闭（阻止可溶性物质的扩散）、隔离（将上表皮细胞的游离端与基底面细胞膜上的膜蛋白相互隔离）和支持功能。

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• Gorter E, Grendel F. On bimolecular layers of lipoids on the chromocytes of the blood. J Exp Med, 1925, 41(4): 439-443.
• Danielli JF, Davson H. A contribution to the theory of permeability of thin films. J Cell Comp Physiol, 1935, 5(4): 495-508.
• Robertson JD. The ultrastructure of cell membranes and their derivatives. Biochem Soc Symp, 1959, 16: 3-43.
• Singer SJ, Nicolson GL. The fluid mosaic model of the structure of cell membranes. Science, 1972, 175(4023): 720-731.
• Alberts B, Johnson A, Lewis J, et al. Molecular Biology of the Cell. 6th ed. Garland Science, 2014.
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• 张玉静. 细胞生物学. 第4版. 高等教育出版社, 2016.