膜蛋白

  生物膜所含的蛋白叫膜蛋白,是生物膜功能的主要承擔者。 根據蛋白分離的難易及在膜中分布的位置,膜蛋白基本可分為三大類:外在膜蛋白或稱外周膜蛋白、內在膜蛋白或稱整合膜蛋白和脂錨定蛋白。膜蛋白包括糖蛋白,載體蛋白和酶等。通常在膜蛋白外會連接著一些糖類,這些糖相當于會通過糖本身分子結構變化將信號傳到細胞內。

分類

  外在膜蛋白分布在膜的內外表面,約占膜蛋白的20%~30%,主要在內表面,為水溶性蛋白,它通過離子鍵、氫鍵與膜脂分子的極性頭部相結合,或通過與內在蛋白的相互作用,間接與膜結合。
  內在蛋白約占膜蛋白的70%~80%,是雙親媒性分子,可不同程度的嵌入脂雙層分子中。有的貫穿整個脂雙層,兩端暴露于膜的內外表面,這種類型的膜蛋白又稱跨膜蛋白。內在膜蛋白露出膜外的部分含較多的極性氨基酸,屬親水性,與磷脂分子的親水頭部鄰近;嵌入脂雙層內部的膜蛋白由一些非極性的氨基酸組成,與脂質分子的疏水尾部相互結合,因此與膜結合非常緊密。 據估計人類基因中,1/4~1/3基因編碼的蛋白質為內在膜蛋白。
  脂錨定膜蛋白是通過與之共價相連的脂分子插入膜的脂雙分子中,從而錨定在細胞質膜上。


功能

  膜蛋白的功能是多方面的。有些膜蛋白可作為“載體”而將物質轉運進出細胞。有些膜蛋白是激素或其他化學物質的專一受體,如甲狀腺細胞上有接受來自腦垂體的促甲狀腺素的受體。膜表面還有各種酶,使專一的化學反應能在膜上進行,如內質網膜上的能催化磷脂的合成等。細胞的識別功能也決定于膜表面的蛋白質。這些蛋白常常是表面抗原。表面抗原能和特異的抗體結合,如人細胞表面有一種蛋白質抗原HLA,是一種變化極多的二聚體。不同的人有不同的HLA分子,器官移植時,被植入的器官常常被排斥,這就是因為植入細胞的HLA分子不為受體所接受之故。

膜蛋白可移動

  很多膜蛋白在脂雙層中能夠自由移動,這可通過人、鼠兩種細胞的融合后,再用其中一種細胞的抗體,比如小鼠細胞的抗體,以熒光染料染色,而后將這種帶有熒光的抗體放入融合細胞的外面介質中,抗體就會和小鼠細胞的表面抗原結合。結果小鼠細胞表面也有了熒光,而人細胞由于不合小鼠抗體結合,就沒有熒光。這樣就可以在熒光顯微鏡下分清兩種細胞的表面抗原了。實驗結果表明,細胞開始融合時,人、鼠細胞的表面抗原“涇渭分明”,各自只分布于各自的細胞表面;但在融合之后,兩種抗原就逐漸平均分布在融合細胞的表面了。這一實驗說明膜蛋白是可移動的,也證明了膜的流動性。
  但并不是一切膜蛋白都能在膜中移動,有些膜蛋白是不能移動或不能自由移動的。