脂筏与人类疾病的毕业论文

这个是不会的，银本身对人体的毒性就很小，即使纳米银作为药物内服时，因为银含量小（为耐受剂量的几千分之一），对人体几乎没有影响。至少体外使用是没有问度题的。虽然纳米银对人体健康的影响目前还没有直接的证据，但从一些体外试验我们可以看到银可能具有的潜在危害。有研究表明，银纳米颗粒的接触可导致炎症反应，氧化应激，遗传毒性（对生殖细胞有影响）以及细胞毒性。纳米尺度的银要比大尺度的银毒性更强，这可能是由于小尺寸导致的比表面积增大所致。但仍需要实验来证明纳米银的毒性作用是来自与小尺寸效应还是来自于其释放的银离子，或者两者都起作用。

细胞的基本共性：1，相似的化学组成，各细胞的基本构成元素都是C, H, O, N, P,S,等几种，这些元素所形成的氨基酸，核苷酸，脂质和糖类是构成细胞的基本构件。                                 2，脂-蛋白体系的生物膜                                 3，相同的遗传装置                                 4，一分为二的分裂方式 整个生物界最基本的类群包括3个域：原核生物界，古核生物界，真核生物界。 与真核细胞相比，原核细胞的基因组很小，仅为10^6~10^7 bp，大部分原核细胞的主要遗传物质仅为一个环装DNA。 最小最简单的细胞--支原体，支原体能寄生于细胞内繁殖，因此是细胞培养中常见又难以去除的污染源。 革兰氏阳性和阴性菌细胞壁如下图 青霉素的抑菌作用主要通过抑制肽聚糖的合成，从而抑制细胞壁的形成阳性菌因此对青霉素敏感，反之，阴性菌因肽聚糖含量极少，对青霉素不敏感。 细菌细胞质膜：选择性交换物质，细胞质膜内侧含有电子传递与氧化磷酸化的酶系，可以进行有氧呼吸，细胞质膜内侧含有一些酶，与核糖体共同执行合成向外分泌蛋白质的功能。细胞质膜还含有细胞色谱酶与合成细胞壁成分的酶。因此，细胞质膜可以完成内质网，高尔基体和线粒体所承担的大部分工作。此外，细菌细胞膜外侧有受体蛋白，参与细菌对周围环境的应答反应。 中膜体又称间体或质膜体，由细胞膜内陷形成的囊泡状，管状，包层状膜结构，每个细胞内有一个或数个中膜体，其功能尚不明确。 人们延用了真核细胞的染色体概念，也把细菌的核区DNA称为染色体，实际上它没有真正的染色体结构。 细菌细胞核外DNA，细菌细胞中，除核区DNA外，还存在可自主复制的质粒。 细菌细胞的核糖体：核糖体充满于细胞中，少部分附着在细胞膜内侧，合成运输到胞外的蛋白。 细菌细胞内生孢子：很多革兰氏阳性菌处于不利环境或耗尽营养时，容易形成内生孢子，又称芽孢，是对不良环境有抵抗力的休眠体。 细菌细胞的增殖及其调控：DnaA蛋白是复制起点(OriC)的结合蛋白，大约10个DnaA蛋白携带ATP结合于OriC, ATP 水解促使此处富含AT碱基对的区域解链，开启DNA复制。 古细菌又称古核生物，常发现于极端特殊环境。 一，生物膜系统 二，遗传信息传递与表达调控 核小体盘绕与折叠成紧密程度不同的常染色质与异染色质，细胞分裂阶段又进一步包装成染色体。核仁主要是转录rRNA与核糖体亚单位装配的场所。 三，细胞骨架系统 细胞骨架系统是由一系列特异的结构蛋白装配而成的网架系统，对细胞形态与内部结构的合理排布起支架作用。细胞骨架可分为胞质骨架与核骨架。胞质骨架主要由微丝，微管与中等纤维等构成。 核骨架包括核纤层( nuclear lamina)与核基质( nuclear matrix)。核纤层的成分是核纤层蛋白，核基质的成分比较复杂。它们与基因表达，染色质构建与排布有关。 细胞的大小及其影响因素： 细胞的尺寸取决于核糖体的活性，因为蛋白质的量由核糖体来决定。 从果蝇到哺乳动物的各种生物，都有一套几乎完全相同的信号网络来调控细胞的大小。哺乳动物中这一网络的中心叫mTOR              ( mammalian target of rapamycin)的蛋白激酶，因其能被雷帕霉素( rapamycin)抑制而得名，果蝇等生物中也存在同源蛋白质TOR。在小鼠或果蝇中，该蛋白质的失活会导致细胞体积变小。 细胞外部氨基酸，葡萄糖等营养物质，以及胰岛素等生长因子—活化—mTOR(或TOR) 活化的mTOR有两个功能：活化核糖体蛋白S6( rpS6)的激酶( S6K)，导致rpS6磷酸化，从而可能加强核糖体的翻译效率，因而使细胞增大。活化的mTOR将翻译抑制因子    4E-BP 磷酸化，解除其对翻译起始因子4E的抑制。增强蛋白质的翻译，促使蛋白质积累。 细胞大小的决定是复杂的，还受到其他多种因素的影响。如DNA含量越大，核糖体越多，因而翻译的蛋白质越多，细胞就越大。 原核细胞与真核细胞的比较： 植物细胞与动物细胞的比较： 植物细胞特有结构：细胞壁，液泡，叶绿体。 非细胞生物——病毒： 病毒很小 遗传载体多样性 彻底的寄生性 病毒以复制和装配的方式进行增殖病毒在细胞内繁殖： 病毒识别和入侵细胞，病毒表面蛋白质与细胞表面特异受体相互作用，病毒与细胞发生特异性的吸附。动物病毒进入细胞的方式有两种：一是细胞以主动胞饮的方式使病毒进入，二是某些有囊膜的病毒，通过其囊膜与细胞质膜融合呃呃呃方式进入细胞，如HIV，或通过胞饮进入细胞，然后与胞饮囊泡的膜融合进入细胞质中。噬菌体侵染细菌时仅将其核酸注入细胞。植物病毒难以穿越坚韧的细胞壁，常常借住于昆虫进食过程侵染植物细胞。 细胞生物学研究方法 研究特异DNA，RNA片段或蛋白质所常用的Southern杂交，Northern杂交和蛋白免疫印迹等。 光学显微镜： 普通复式光学显微镜，相差显微镜和微分干涉显微镜，荧光显微镜，激光扫描共焦显微镜 电子显微镜： 电镜制样技术：超薄切片技术，负染色技术，冷冻蚀刻技术，电镜三维重构与低温电镜技术。 扫描隧道显微镜 细胞及其组分的分析方法： 超离心技术分离细胞组分：密度剃度离心是将要分离的细胞组分小心地铺放在含有密度逐渐增加的，高溶解性的惰性物质(如蔗糖)形成的密度梯度溶液表面，通过重力或离心力的作用使样品中不同组分以不同的沉降率沉降。各组分的沉降率与它们的大小形状有关，通常以沉降系数表示。 速度沉降主要用于分离密度相近而大小不一的细胞组分。 等密度沉降用于分离不同密度的细胞组分。 细胞成分的细胞化学显示方法：                            为了测定蛋白质，核酸，多糖和脂质等细胞组分通常利用一些显色剂与所检测物质中一些特殊集团特异性结合的特征。 福尔根反应可以特异显示呈紫红色的DNA的分布。其原理是：酸水解可以去除RNA，仅保留DNA，并去除DNA上嘌呤脱氧核糖核苷键的嘌呤。使脱氧核糖的醛基暴露。所暴露的自由醛基与希夫试剂反应呈紫红色。 PAS反应则利用过碘酸氧化作用生成醛基，醛基与碱性品红反应产生紫红色化合物，用于确定多糖的存在。 四氧化锇与不饱和脂肪酸反应呈黑色，用以证明脂滴的存在。苏丹Ⅲ(深红色)染色则通过扩散进入脂滴中，使脂滴着色。 蛋白质检测方法：米伦反应，氮汞试剂与组织中的蛋白质侧链上的酪氨酸残基反应，形成红色沉淀。重氮反应中，氢氧化重氮与酪氨酸，色氨酸和组氨酸起反应形成有色复合物。蛋白质中的-SH基可用形成硫醇盐共价键的试剂进行检测。 由于大多数固定剂对酶都有失活或钝化作用，所以，在进行细胞中某种酶的定性研究时，样品制备常采用冰冻切片，或以冷丙酮，甲醛进行短时间固定，以尽量保持酶的活性。 特异蛋白抗原的定位与定性： 免疫荧光与免疫电镜是最常见的研究细胞内蛋白质分子定位的重要技术。对蛋白质组分进行体外分析定性通常采用免疫印迹，放射免疫沉淀和蛋白质芯片，质谱分析等技术。 1，免疫荧光技术就是将免疫学方法(抗原-抗体特异结合)与荧光标记技术相结合用于研究特异蛋白抗原在细胞内分布的方法。包括直接和间接免疫荧光技术两种。 2，免疫电镜技术： 免疫电镜技术可分为免疫铁蛋白技术，免疫酶标技术与免疫胶体金技术，其主要区别是与抗体结合的标志物不同。 细胞内特异核酸的定位与定性： 细胞内特异核酸( DNA或RNA)的定性与定位的研究，通常采用原位杂交技术。用标记的核酸探针通过分子杂交确定特异核苷酸序列在染色体上或在细胞中位置的方法称为原位杂交。 定量细胞化学分析与细胞分选技术： 流式细胞术可定量地测定某一细胞中的DNA，RNA或某一特异的标记蛋白的含量，以及细胞群体中上述成分含量不同的细胞的数量，它还可将某一特异染色的细胞从数以万计的细胞群体中分离出来，以及将DNA含量不同的中期染色体分离出来，甚至可用于细胞的分选。 细胞培养与细胞工程： 动物细胞培养，原代培养细胞一般传至10代左右就传不下去了，细胞生长出现停滞，大部分细胞衰老死亡。极少数细胞度过危机，又可传代40~50代次，传至50代以后又出现危机。 植物细胞培养：单倍体细胞培养，用花药在人工培养基上进行培养。可以从小孢子(雄性生殖细胞)直接发育成胚状体，然后长成单倍体植株。或者通过愈伤组织诱导分化。 原生质体培养，一般用植物的体细胞，先用纤维素酶处理去掉细胞壁，去壁的细胞称为原生质体。原生质体可以在无菌培养基中生长分裂。 细胞融合与单克隆抗体技术： 两个或多个细胞融合为一个双核或者多核细胞的现象称为细胞融合。介导动物细胞融合常用的促融剂有灭活的病毒或化学物质(如聚乙二醇，PEG);植物细胞融合时，要先用纤维素去掉细胞壁，然后才便于原生质体融合。20世纪80年代又挡发明了电融合技术(electronfusion method)。将悬浮细胞在低压交流电场中聚集成串珠状细胞群，或对相互接触的单层培养细胞，再施加高压电脉冲处理使其融合。 基因型相同的细胞融合称为同核体，基因型不同的融合后称为异核体。 B淋巴细胞杂交瘤技术用于制备单克隆抗体(monoclonal antibody) 制备过程：将小鼠骨髓瘤细胞与经绵阳红细胞免疫过的小鼠脾细胞( B淋巴细胞)在聚乙二醇或灭活的病毒介导下发生融合。由于骨髓瘤细胞缺乏TK或HGPRT,在含氨基蝶呤的培养液内不能成活。只有融合细胞才能在HAT(次黄嘌呤，氨基蝶呤和胸腺嘧啶核苷)的培养液内通过旁路合成核酸而得以生存。通过HAT选择培养和细胞克隆，可以获得大量分泌单克隆抗体的杂交瘤细胞株。 为了探明核质相互作用的机制，科学家们创建了细胞拆合技术。所谓细胞拆合技术就是把细胞核与细胞质分离开来，然后把不同来源的胞质体(cytoplast)和核体( karyoplast)相互组合，形成核质杂交细胞。 细胞拆合可以分为物理法和化学法两种类型。物理法就是用机械方法或短波光把细胞核去掉或使之失活，然后用微吸管吸取其他细胞的核，注入去核的细胞质中，组成新的杂交细胞。这种核移植必须用显微操纵仪进行操作。化学法是用细胞松弛B (cytochalasin B)处理细胞，细胞出现排核现象，再结合离心技术，将细胞拆分为核体和胞质体两部分。显微操作技术是在显微镜下，用显微操作装置对细胞进行解剖和向核内注入基因。 荧光漂白恢复技术(fluorescence photobleaching recovery, FPR)技术是使用亲脂性或亲水性的荧光分子，如荧光素，绿色荧光蛋白等与蛋白或脂质藕联，用于检测所标记分子在活体细胞表面或细胞内部的运动及其迁移速率。FPR技术的原理是：利用高能激光束照射细胞的某一特定区域，使该区域内标记的荧光分子发生不可逆的淬灭，这一区域称光漂白( photobleaching)区。随后，由于细胞中脂质分子或蛋白质分子的运动，周围非漂白区的荧光强度逐渐恢复到原有水平。这一过程称为荧光恢复。荧光恢复的速度在很大程度上反映荧光标记蛋白或脂质在细胞中运动速率。 单分子技术与细胞生命活动的研究： 与生命科学相关的单分子技术是在细胞内实时观测单一生物分子运动规律的技术。 酵母双杂交技术： 酵母双杂交技术( yeast two-hybrid system)是一种利用单细胞真核生物酵母在体内分析蛋白质-蛋白质相互作用的系统。细胞基因转录起始需要转录激活因子的参与，转录激活因子一般由两个或两个以上相互独立的结构域构成，即DNA结合域( DNA binding domain, DB)和转录激活域( activation domain, AD)。前者可以识别DNA上特异转录调控序列并与之结合；后者可与其他成分作用形成转录复合体，从而启动它所调节基因的转录。如果要证明蛋白A是否与蛋白B在细胞内相互作用，则可分别制备DB与蛋白A的融合蛋白(又称"诱饵"，bait)，以及AD与蛋白B的融合蛋白(又称猎物，prey)。如果蛋白A与蛋白B在细胞内相互结合，则可形成与转录激活因子类似的具有DB和AD结构域的复合物，从而启动报告基因的表达。反之，则报告基因不表达。 荧光共振能量转移技术: 荧光共振能量转移(fluorescence resonance energy transfer, FRET)技术是用来检测活细胞内两种蛋白质分子是否直接相互作用的重要手段。其基本原理是：在一定波长的激发光照射下，只有携带发光集团A的供体分子可被激发出波长为A的荧光，而同一激发光不能激发携带发光集团B的受体分子发出波长为B的荧光。然而，当供体所发出的荧光光谱A与受体上的发光集团的吸收光谱相互重叠，并且两个发光集团之间距离小到一定程度时，就会发生不同程度的能量转移，即受体分子的发光集团吸收了供体所发出的荧光，结果受体分子放出了波长为B的荧光，这种现象称为FRET现象。如下图： 如果两个蛋白质分子的距离在10nm之内，就可能发生FRET现象，由此认为这两个蛋白质存在着直接的相互作用。 放射自显影技术： 利用放射性同位素的电离射线对乳胶(含AgBr或AgCl)的感光作用，对细胞内生物大分子进行定性，定位与半定量研究的一种细胞化学技术。对细胞或生物体内生物大分子进行动态研究和追踪(pulse-chase)是这一技术独具的特征。放射自显影技术包括两个主要步骤：即同位素标记的生物大分子前体的掺入和细胞内同位素所在位置的显示。 生物信息学( bioinformatics) 细胞生物学常用模式生物：大肠杆菌，酵母，线虫，果蝇，斑马鱼，小鼠，拟南芥 突变体制备：DNA和RNA两个水平制备，从RNA水平主要是RNA干扰技术。RNAi技术是指利用一段特异的双链RNA或单链反义RNA通过注射，转染或转基因的方法导入到细胞或模式生物体中，这样的RNA可以启动一套信号通路来最终降解与这段RNA对应的，通常是包含这段序列的mRNA，使该mRNA无法翻译成相关的蛋白质。 基因敲除(knock out)是在DNA水平制备突变体的一种方法。通常DNA水平突变体的制备方法有三种(以果蝇为例)：化学诱变法(给果蝇喂食化学诱变剂，造成随机的点突变或者DNA片段丢失)，P因子介导的突变(利用转座子的转座特性及转座子的移动过程中可以带走部分基因组DNA序列的特性)和基于同源重组的定点突变。 蛋白质组学技术： 1，双向凝胶电泳 双相凝胶电泳的第一相是等电聚焦( IEF)电泳，采用pH梯度，根据蛋白质等电点不同进行分离。第二相是SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳( SDS-PAGE)，根据蛋白质相对分子质量大小进行分离。 2，色谱技术 3，质谱 4，蛋白质芯片 5，生物信息学 细胞质膜(plasma membrane)曾称细胞膜( cell membrane)。真核细胞，细胞内的膜系统与细胞质膜统称为生物膜 流动镶嵌模型主要强调：1，膜的流动性 2，膜蛋白分布的不对称性，有的分布于膜表面 ，有的嵌入或横跨脂双分子层。 近些年提出的脂筏模型 ( lipid raft model)是对膜流动性的新的理解。该模型认为甘油磷脂为主体的生物膜上，胆固醇，鞘磷脂等富集区域形成相对有序的脂相，如同漂浮在脂双层上的"脂筏"一样载着执行某些特定生物学功能的各种膜蛋白。脂筏最初可能是在高尔基体上形成，最终转移到细胞质膜上。有些脂筏可以在不同程度上与膜下细胞骨架蛋白交联。据推测，一个直径100nm的脂筏可载有600个蛋白质分子 目前对生物膜结构的认识可归纳如下： 1，具有极性头部和非极性尾部的磷脂分子在水相中具有自发形成封闭的膜系统的性质，磷脂分子以疏水性尾部相对，极性头部朝水相形成脂双分子层，每层磷脂分子称为一层小叶( leaflet)。 2，蛋白质分子以不同的方式镶嵌在脂双层分子中或结合在其表面，蛋白质的类型，蛋白质分布的不对称性及其与脂分子的协同作用赋予生物膜各自的特性与功能。 3，生物膜可看成是蛋白质在双层脂分子中的二维溶液。然而膜蛋白与膜脂之间，膜蛋白与膜蛋白之间及其与膜两侧其他生物大分子的复杂的相互作用，在不同程度上限制了膜蛋白和膜脂的流动性。同时也形成了赖以完成多种膜功能的脂筏，纤毛和微绒毛等结构。 4，在细胞生长和分裂等整个生命活动中，生物膜在三维空间上可出现弯曲，折叠，延伸等改变，处于不断地动态变化中。从而保证了诸如细胞运动，细胞增殖等代谢活动的进行。 膜脂：主要包括甘油磷脂(glycerophosphatide),鞘脂(sphingolipid)和固醇( sterol)三种基本类型。生物膜上还有少量的糖脂( glycolipid),鉴于绝大多数的糖脂都属于鞘氨醇的衍生物，因此，目前人们多将糖脂归于鞘脂质。 1，甘油磷脂 甘油磷脂构成了脂膜的基本成分，占整个脂膜的50%以上。甘油磷脂为3-磷酸甘油的衍生物，包括磷脂酰胆碱(卵磷脂，phosphatidylserine , PS),磷脂酰乙醇胺(phosphatidylethanolamine, PE)和磷脂酰肌醇( phosphatidylinositol, PI)等，主要在内质网上合成。组成生物膜的甘油磷脂分子主要特征是：1，具有一个与磷酸基团相结合的极性头和两个非极性的尾(脂肪酸链)，但存在于线粒体内膜和某些细菌脂膜上的心磷脂除外，它具有4个非极性的尾部。2，脂肪酸碳链为偶数，多数碳链由16或18个碳原子组成。3，除饱和脂肪酸外，常常还含有1~2个双键的不饱和脂肪酸。 2，鞘脂 3，固醇 胆固醇及其类似物统称为固醇，它是一类含有4个闭环的碳氢化合物，其亲水的头部为一个羟基，是一种分子刚性很强的两性化合物。膜蛋白： 根据膜蛋白分离的难易程度及其与脂分子的结合方式，膜蛋白可分为3种基本类型：外在膜蛋白(extrinsic membrane protein)或称外周膜蛋白(peripheral membrane protein)，内在膜蛋白或称整合膜蛋白(intergral membrane protein)，脂锚定膜蛋白( lipid anchored protein)。 外在膜蛋白为水溶性蛋白质，靠离子键或其他较弱的键与膜表面的膜蛋白分子或膜脂分子结合，因此只要改变溶液的离子强度甚至提高温度就可以从膜上分离下来，但膜结构并不被破坏。磷脂酶就是其中一例。它也是蛇毒的活性成分。 脂锚定膜蛋白是通过与之共价相连的脂分子(脂肪酸或糖脂)插入膜的脂双分子中，而锚定在细胞质膜上，其水溶性的蛋白质部分位于脂双层外。 内在膜蛋白与膜结合比较紧密，只有用去垢剂处理使膜崩解后才可分离出来。内在膜蛋白占整个膜蛋白的70%~80%，据估计人类基因中，1/4~1/3基因编码的蛋白质为内在膜蛋白。 内在膜蛋白与膜脂结合的方式： 目前所了解的内在膜蛋白均为跨膜蛋白，跨膜蛋白在结构上可分为：胞质外结构域，跨膜结构域和胞质内结构域等3个组成部分。它与膜结合的主要方式有： 1，膜蛋白的跨膜结构域与脂双层分子的疏水核心相互作用，这是内在膜蛋白与膜脂结合的最主要和最基本的结合方式。 2，跨膜结构域两端携带正电荷的氨基酸残基，如精氨酸，赖氨酸等与磷脂分子带负电的极性头部形成离子键，或带负电的氨基酸残基通过Ca2+，Mg2+等阳离子与带负电的磷脂极性头部相互作用。 3，某些膜蛋白通过自身在胞质一侧的半胱氨酸残基共价结合到脂肪酸分子上，后者插入脂双层中进一步加强膜蛋白与脂双层的结合力。 去垢剂( detergent)是一端亲水，一段疏水的两性小分子，是分离与研究膜蛋白的常用试剂。去垢剂可以插入膜脂，与膜脂或膜蛋白的跨膜结构域等疏水部位结合，形成可溶性的颗粒。去垢剂分为离子型去垢剂和非离子型去垢剂两种类型。常用的离子型去垢剂如十二烷基硫酸钠( SDS)具有带电荷的基团，其分子式如下： SDS可使细胞膜崩解，与膜蛋白疏水部分结合并使其与膜分离，高浓度的SDS还可以破坏蛋白质中的离子键和氢键等非共价键，甚至改变蛋白质亲水部分的构象。这一特性常用于蛋白质成分分析的SDS凝胶电泳。由于SDS对蛋白质的作用较为剧烈，可引起蛋白质变性，因此在纯化膜蛋白时，特别是为获得有生物活性膜蛋白时，常常采用不带电荷的非离子去垢剂。 常用的非离子去垢剂Triton X-100分子式如下： 非离子去垢剂也可使细胞膜崩解，但对蛋白质的作用比较温和，它不仅用于膜蛋白的分离纯化，也用于除去细胞的膜系统，以便对细胞骨架蛋白和其他蛋白质进行研究。 膜脂的流动性主要指脂分子的侧向运动，它在很大程度上是由脂分子本身的性质决定的，一般来说，脂肪酸链越短，不饱和程度越高，膜脂的流动性越大(猜想植物油和动物油，手动滑稽) 膜蛋白的流动性 膜脂和膜蛋白运动速率的检测 荧光漂白恢复技术( FPR)是研究膜蛋白或膜脂流动性的基本实验技术之一。 膜脂和膜蛋白在生物膜上呈不对称分布，糖蛋白和糖脂的糖基部分均位于细胞质膜的外侧。 为了便于研究个了解细胞质膜以及其他生物膜的不对称性，人们将细胞质的各个膜面命名如下：与细胞外环境接触的膜面称质膜的细胞外表面(extrocytoplasmic surface, ES)，这一层脂分子和膜蛋白称细胞膜的外小叶( out leaf),与细胞质基质接触的膜面称质膜的原生质表面(protoplasmic surface, PS)。 膜蛋白的不对称性 细胞质膜相关的膜骨架 细胞质膜特别是膜蛋白常常与膜下结构(主要是细胞骨架系统)相互联系，协同作用，并形成细胞表面的某些特化结构以完成特定的功能。这些特化结构包括膜骨架( membrane associated cytoskeleton)，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，细胞的物质交换和信息传递等功能有关。 膜骨架：膜骨架是指细胞质膜下与膜蛋白相连的由纤维蛋白组成的网架结构，它从力学上参与维持细胞质膜的形状并协助质膜完成多种生理功能。 红细胞质膜蛋白及膜骨架 SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳分析血影的蛋白质成分显示：红细胞膜蛋白主要包括血影蛋白或称血膜肽(spectrin),锚蛋白( ankyrin),带3蛋白，带蛋白，带蛋白和肌动蛋白( actin)，此外还有一些血型糖蛋白(glycoprotein)。 膜骨架蛋白主要成分包括血影蛋白，肌动蛋白，锚蛋白和带蛋白等。 细胞质膜的基本功能 1，为细胞的生命活动提供相对稳定的内环境 2，选择性的物质运输 3，提供细胞识别位点，并完成细胞内外信息跨膜传导 4，为多种酶提供结合位点，使酶促反应高效而有序地进行 5，介导细胞与细胞，细胞与胞外基质之间的连接 6，质膜参与形成具有不同功能的细胞表面特化结构 7，膜蛋白的异常与某些遗传病，恶性肿瘤，自身免疫病甚至神经退行性疾病相关，很多膜蛋白可作为疾病治疗的药物靶标。

生物膜相关疾病： 在细胞生命形成的早期，正是由于细胞膜的出现，才使得生命的化学反应从周围的环境 体系中脱离出来，成为独立的反应体系。生物膜成为了分割细胞内外的界限，成为了划分生 命单位的基础。细胞生命通过膜结构与外界分割，同时，也要通过膜结构与外界接触，来完 成物质能量交换和信号的传导。 人体作为一个复杂的多细胞生物，其疾病的发生很难说仅 仅局限于单个细胞内。而只要涉及到多细胞间的关系，肯定就要涉及细胞膜。因此可以毫不 夸张的说，几乎所有人类疾病都要与生物膜发生或多或少的联系。 这里讨论生物膜相关的疾病，感觉题目很大，很难说清楚说全面。 因此仅仅举几个疾病 的例子作为说明。 1．脂筏与阿尔茨海默症： 阿尔茨海默症是一种大脑神经退行性疾病，其病理学特征有细胞外的淀粉样斑，细胞内 的非正常 tau 蛋白螺旋丝形成的神经纤维缠结，神经元的缺失和多种神经递质系统的改变。著的特征是细胞外大量的弥散性老年斑，淀粉样斑由多种蛋白质组成，其主要成分是 Aβ，研究发现可溶性的，非毒性的 Aβ转换为聚集的毒性的富含β-片层结构是阿尔茨海默症发 生的关键步骤。APP 经过两个连续的蛋白酶切过程产生 Aβ，涉及二个酶:β-分泌酶和γ- 分泌酶，β-分泌酶将 APP 剪切为可溶的 sAPPβ和C 端片断CTFβ,然后 CTFβ被 γ-分泌酶酶切掉形成 Aβ。因为 APP，β-分泌酶和γ-分泌酶都是存在于脂筏中。因此 Aβ的产生和聚集主要发生在脂筏中。研究表明 APP 酶切为 Aβ的过程主要发生在脂筏中，而且β-分泌酶是该过程的限速酶。 脂筏特别是质膜外层的脂筏容易与 Aβ多肽发生相互作用，并是细胞功能紊乱和神经退化发生的原因之一。 2．朊病毒病： ○朊病毒病简介：朊病毒病是一种由朊病毒引起的神经退行性疾病。可在人和动物间传播。如人克雅氏综合症，羊瘙痒症和牛海绵样脑病，猫海绵状脑病等。 ○病理表现：患者或患病动物的脑组织在光镜下可见大量海绵状空泡，伴有星形细胞胶质化，伴有神经元死亡。临床表现为与痴呆相关的神经系统退行性疾病。 ○Prion C 是正常表达蛋白： 朊蛋白 （PrP）是一种能够在正常的哺乳动物的神经细胞表达，人的 PrP 基因位于20 号染色体，编码产生的蛋白称为 PrPC，由 GPI锚固定在细胞表面。在基因突变或环境变化或感染 Scrapie 等条件下，它的空间结构可发生变化，螺旋结构减少，β片层结构增加，称之为 PrPSc，其性质也随之发生变化，有细胞毒作用，可引起神经变性、胶质细胞增生和细胞外淀粉样沉积等病变。 ○正常 Prion c功能：PrPC的功能尚未可知，但有些报道认为它在突触传递中发挥作用，因为 PrPc 在突触部位和神经肌肉接头高表达。另外，它可能在细胞应付氧化物中起作用，PrPc 可结合铜，PrPc 的表达可帮助神经细胞摄入铜进而在突触或细胞内金属酶发挥作用。铜的结合可使 PrPC 抵抗蛋白酶 K 的消化并影响其向 PrPSC的转化。更重要的是 PrPc在结合铜方面有超氧化物歧化酶特性。不论是PrPc表达缺失的培养细胞或是成年鼠都减少了Cu/Zn过氧化物歧化酶的活性，导致细胞对氧化物的抵抗作用减弱。 剑桥大学生物化学系的 Boon-Seng Wong 等人研究发现，PrPsc 的形成是由于抗氧化剂功能的缺失。 如下图所示，假定 PrPc到 PrPsc 构象的转变是由于铜离子的不平衡所至，铜离子浓度的改变会使 PrP构象改变，从而改变了 PrP 作为抗氧化剂的功能，当铜离子的浓度达 到病理性的水平时，PrP会自身水解，成为被切除顶端的 PrP。正是由于 PrPc 和PrPsc与铜 离子结合的水平不同，决定了它们对蛋白酶 K有不同的敏感性。 ○Prion c 与prionsc 差别： (1)在非变性去污剂中 PrPSC 不溶； (2)PrPSC 具有相对的抗蛋白酶水解特性；(3)PrPC 和 PrPSC 都依赖 GPI 附着在细胞膜表面，经磷酸肌醇磷脂酶 C(PIPLC)酶解后 PrPC从膜上释放出来而 PrPSC 不释放，PrPC 溶于水而PrPSC 不溶； (4)特异的抗体 只与 PrPSC 有血清反应，而与 PrPC无反应，证明两者含有不同的构象表位。生物物理研究证实了 PrP 的不同构象。测定可知 PrPC 包含40％的α螺旋组分，很少或没有β片层，而 PrPSC 包含 50％的β片层，只有 20％的α螺旋。 ○Prion c 向prion sc 的转变是发病的关键环节： “Protein only” 假说认为 Prion 不含核酸，仅由蛋白构成。相同的氨基酸顺序采取了两 种不同的结构。PrPSC 具有自我传播的能力，通过使正常表达的 PrPC （The cellular Prion protein）发生了结构的改变而变成了另一形式即 PrPres，这一过程是导致这类疾病的关键 事件。 通过使用红外线傅里叶变换(Fourier-transform infrared, FTIR)和圆二色谱(circular dichroism, CD)分析，PrPc 含有40%的α螺旋，少量的β折叠，而 PrPsc含有 45%的β折叠 和 30%的α螺旋。两者一级结构完全相同，但高级结构的不同导致了性质的不同。 图 1，是 由 NMR 解析得到的重组人类 PrP（rPrP 90-231）的结构：其中包含α螺旋 A（残基 144-157）红色表示，B（172-193）红色表示和 C（200-227）红色表示，在 Cys-179 和 Cys-214 之间 存在一个二硫键黄色表示，113-126为一保守疏水区由红色代表，129-131，161-163类似于 PrP 的β折叠分别是绿色和蓝色。 是人类 PrPsc 的三维结构模型：红色代表 108-113 和 116-122 为 S1 β-strands，绿色代表 128-135和 138-144 为S2β-strands，灰色代表 H3 H4α螺旋。球棍模型表示四个 起到种属屏障作用的氨基酸。（Asn-108,Met-112,Met-129,Ala-133） 多聚体 PrPsc 可以形 成不同空间结构的纤维。这些纤维可以作为种子，在一定条件下诱导 PrPc 转变成 PrPsc，并聚合成为与种子纤维结构相同的纤维。 ○PrPsc 的形成：PrPsc 可以作为模板，使正常构象的 PrPc 转化成为 PrPsc 的构像，并 不断形成不溶的纤维，使反应不断向着形成 PrPsc 的方向进行。在 PrPsc 形成过程中除了作 为模板的 PrPsc 和反应底物的 PrPc 以外，还需要一些未知的物质催化反应，这些物质很可 能是一种蛋白质，被命名为蛋白质 X,这一概念的引入有助于解释 prion 传染的种属屏障。NMR 解析显示出 PrPc 与蛋白质 X 结合面的三维结构，如图 3 所示。蛋白质 X 可能与侧链的不连续的表位结合：由残基 165-171 组成的袢和 B 螺旋的末端 （Gln-168,Gln-172）,其余的 与 C 螺旋结合。 ○发病模式： 可传播性海绵状脑病（TSE）发病过程的模式:此病的关键是正常 PrPC 错误折叠形成富 于β片层的 PrPSC。至少在体外，错误折叠的蛋白质有很高的聚集倾向，形成淀粉样朊蛋白 棒，可能是一些 TSE 病例中大脑淀粉样斑块的前体物。目前认为海绵状脑病源于脑内朊蛋白 的构象改变及随后发生的自我联合。尽管细节还不清楚，人们设想这种改变包括由基本螺旋 结构向基本β片层结构的转变。这种变化可以作为朊病毒基因突变的结果自发产生；也可以 通过引入异常变换的朊蛋白，在正常朊蛋白中传播。这种病理性朊病毒构象在个体甚至物种 间的传播可以用朊病毒的成双联合和分裂来解释，具有异常构象的朊病毒，可以在分裂前的 正常构象转变中充当模板。 ○导致疾病： TSE 在人类有库鲁病（Kuru），传染性病毒痴呆或克亚病（Creutzefeldt-Jakob disease, CJD）、吉斯特曼-斯召斯列综合征（Cerstmann-Straussler syndrome, GSS）和致死性家族 性失眠症（fatal familial insomnia, FFI）。 Kuru 病是通过食用尸体的脑组织而传播，通过改变 Fore 部落食用尸体的风俗，自 1959 年以来，在新出生的人群中没有新的 Kuru 病 产生。 CJD的发病率为年发病约 1/100 万人，平均发病年龄 64 岁。潜伏期长，一旦症状出 现则进展迅速，病程平均 5 个月。发生痴呆、肌阵挛、运动失调和暴发性脑电图。神经病理 学表现海绵状病变，神经元脱失，星状胶质细胞增生，少数病例有淀粉样斑。 ○传播途径： PrPsc对蛋白酶K有抵抗作用，因此可以通过消化道被吸收进入体内，一般认为CJD变（vCJD） 是由 BSE 通过食物传染而来。 由于PrPsc 的高稳定性，使之不能在生物体内被降解。因此，自然界中天然存在的 PrPsc 应当通过食物链聚集在高等食肉动物体内，形成生物富集现象 （biorichment），而导致大量的高等食肉动物患上 TSE 而死亡。 但是，实际的情况是，在 使用动物内脏、骨及脂肪（meat-and-bone meal，MBM）制成的人工饲料之前，并没有大规 模动物 TSE发生的报告。 Ingested prions may be absorbed across the gut wall at Peyers patches. These are a part of the MALT, or mucosal associated lymphoid tissue. It is thought that the MALT presents microorganisms to the immune system in a contained and ideal fashion, facilitating a protective immune response. Prions could be taken up in the same way. Lymphoid cells then phagocytose the particle and travel to other lymphoid sites such as nodes, the spleen and tonsils. The prion can replicate at these sites. Many of these sites are innervated and eventually the prion gains access to a nerve and then propagates back up the axon to the spinal cord and eventually the brain. PrPC 在细胞表面的聚集因素，有人认为是错误折叠的 PrPC从内质网向胞浆的逆转移、蛋白酶体降解的抑制以及有细胞毒性的 PrPC 的少量聚集是病变的引发因素；另有人则认为是 PrPC 的过表达为主要诱发因素。但不论哪种说法，至少 PrPC 在胞浆内的定位是对细胞有毒性的，可引起神经细胞变性等病变。 ○Prion 可能的感染机制： Fantini, J. 等提出了一种基于脂筏的 PrPSc 繁殖的可能机制：（1）感染的朊病毒（或者是单个的 PrPSc 分子，或者是富含 PrPSc 的小单层脂质体）从感染细胞上脱落下来，PrPSc 插入未感染细胞的质膜。（2）内源的 PrPc 和感染的 PrPSc 蛋白都可能存在于一个脂筏中，脂 筏彼此靠近，使得 PrPc和 PrPSc 紧密连接。（3）在脂筏中发生 PrPc 向PrPSc 的构象转换。 (4)产生的 PrPSc 继续去感染其他的 PrPcc，从而引起 PrPSc 大量的产生。 3．人类免疫缺陷综合征： 从一些多次接触 HIV 一 1 而未感染个体所分离的 CD4+T 细胞，在体外实验中能抵抗 HIV 一 1 侵人，其原因是协同受体 CCRS缺陷。CCR5△32是 1 个缺失了 32 个核昔酸的 CCR5 等位基因，由于核昔酸的缺失，读码框架发生错位，严重影响了受体结构。在感染 HIV-1 的人群 中，CCR5△32 杂合子个体的发病进程明显慢于正常 CCR5 纯合子的个体。说明 CCR5△32 确能保护人体抵抗 HIV 的感染。 The discovery of a 32-bp deletion within the coding sequence of the CCR5 gene (CCR5-D32) provided the first conclusive evidence of genetically based resistance to HIV infection。 Two-stage interaction of the HIVenvelope with its cellular receptors. The native, unbound envelope homotrimer (left panel; structurederived from Chen et al, 2005) exposes the CD4-binding surface but maintains the coreceptor-binding surface in a cryptic conformation. After binding to CD4, gp120 undergoes dramatic conformational changes (right panel; structure derived from Huang et al, 2005) that lead to de novoformation and/or unshielding of the high-affinity coreceptor-binding site. HIV has evolved a unique strategy of interaction with its cellular receptors, which provides an effective mechanism for concealing highly conserved neutralization epitopes from the attack of host antibodies. On the virion surface, the viral envelope is arranged in spike-like structures formed by trimeric complexes of gp120, the external subunit that mediates virion attachment, and gp41, the transmembrane subunit that mediates the fusion process. To trigger HIV entry, gp120 must sequentially engage two cellular receptor molecules: the CD4 glycoprotein and a coreceptor such as CCR5 or CXCR4. This two-stage receptor-interaction strategy allows HIV-1 to maintain the highly conserved coreceptor-binding surface in a cryptic conformation, unraveling it only upon binding of gp120 to CD4 (Figure 1). However, this occurs in a sterically and temporally constrained setting in close proximity to the cellular membrane, beyond the reach of complete antibody molecules.

脂筏是膜脂双层内含有特殊脂质及蛋白质的微区.小窝是脂筏的一种类型,由胆固醇、鞘脂及蛋白质组成,以小窝蛋白为标记蛋白.脂筏的组分和结构特点有利于蛋白质之间相互作用和构象转化,可以参与信号转导和细胞蛋白质运转.一些感染性疾病、心血管疾病、肿瘤、肌营养不良症及朊病毒病等可能与脂筏功能紊乱有着密切的关系.