一‧細胞膜的功能：(19~27)
(1) 分隔(compartmentalization)：
→使得區域內有環境差異，讓不同的酵素達到最高效率
→ex.溶酶體(lysosome)中的pH較低
(2) 生化反應的支持結構
→可以固定細胞內的物質，使反應有秩序的進行
(3) 選擇性通透(selective permeable barrier)
→調控進出細胞的物質
(4) 運送溶質
→細胞膜上特殊的蛋白質，可以協助溶質進出細胞內
→可以消耗能量，逆著濃度梯度來運輸
(5) 訊息傳導
→ligand與膜上receptor結合後，促進細胞進行一系列作用，對外在刺激作出反應(ex. G protein)
(6) 細胞交互作用
→細胞膜上有協助標誌彼此的物質(ex.醣類)
→膜上也有特殊的蛋白質，可以協助細胞的junction
(7) 能量傳遞
→電子傳遞鏈的進行需要利用膜的通透性，藉由H+得濃度梯度，生成ATP
二‧細胞膜模型簡史：(28~33)
(1) E. Overton利用『同類互溶』的原理，觀察各物質進入根毛的速度，得到細胞膜由脂質組成的結論
(2) E. Gorter & F. Grendel 1925：紅血球RBC實驗
→紅血球幾乎無核，有膜胞器也幾乎沒有：膜構造幾乎只出現於細胞膜
→測定總脂質的表面積，與RBC表面積比較
→得到『脂雙層』的結構
(3) 1920~1930：比較細胞膜與純lipid的表面張力，發現細胞膜的要小得多，表示細胞膜還有其他物質構成
(4) Davson-Danielli的模型
→因為結構太硬了，與實際情況不符
→因為結構太硬了，與實際情況不符
(5) Singer and Nicolson：流體鑲嵌模型
→以流體的脂雙層為主體，其上鑲嵌許多蛋白質
→細胞膜是一個『dynamic』的結構!!!!!
三‧細胞膜的組成：
1. 總覽：
→以脂雙層為主體，其上鑲嵌許多不同功能的蛋白質
→不同細胞，其蛋白質/脂質的比例不同→膜功能的差異
2. 脂質：膜的主體
→為amphipathic，同時存有親水性與疏水性的區域
→可以分成磷脂質與sphingolipid，cholesterol等，以下分別介紹
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磷脂質phosphoglyceride
(1) 其結構可分成頭部，中段與尾端三個部分
(2) 尾端由兩支長鏈脂肪酸所組成，其中一支不飽和。另外一支則不一定，ppt提到的DHA與EPA則具有兩支不飽合脂肪酸
(3) 中段：由diglyceride所組成
(4) 頭段為親水性的部分，由phosphate group與中段結合。可以分成數種
PC：phosphocholine；PS：phophoserine
PE：phosphoethanolamine； PI：phosphoinositol
其中PC，PE在生理條件下不帶電；PS，PI在生理條件下帶負電
(5) 不同的頭部，具有不同的性質，細胞可藉由頭部得更換，對膜的特性進行調控
註‧細胞調控膜的組成，以適應外界環境的變化
(1) 兩條直鏈較緊密(固體性)，兩條不飽合則較浮動(流體性)，可藉由其比例的調整來達到適應環境的目的
(2) 可搭配cholesterol，其如平板般插入磷脂質間，使不飽合鏈的波動性下降
(3) 因為PE較小，常出現在膜『轉彎』的地方，較dynamic
Sphingolipid
(1) sphingosine：為amino alcohol，其amino group可與脂肪酸結合，形成ceramide
(2) ceramide上的OH可與其他物質進行esterfication
(3) 可與醣類進行作用，產生glycolipid
→接上單醣為cerebroside，接上多醣則為ganglioside
(4) 左圖所示的galactocerebroside為髓鞘的主要成分，若發生問題可能會造成神經系統的損傷
Cholesterol膽固醇
→在動物細胞膜中含量超過50%，但不存在於植物細胞
→薄板狀(平面分子)，可插入磷脂質間
→其雙性較不明顯，親水性只有在頂端的OH group
→可維持膜的流體特性，有固定作用
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3. membrane lipid的特性
→具有連續性：lipid須不斷補充
lipid的運動：lateral，rotation，flip-flop(由內→外的翻轉)三種運動
→具有伸縮性：可以進行budding，fusion等
→自我聚集性：liposome的形成
a. 因為球狀包覆具有最低的位能，故可自動形成
b. 應用於藥物上，將藥包在liposome中，附著蛋白質決定其目標，利用此技術可避免藥物被抗體或酵素分解
→膜的不對稱性：內外兩層膜的組成不相同，產生功能上的差異
a. glycolipid：只出現在膜的外側
b. PS：帶有負電，可與細胞質中的Lys或Arg結合，多出現在胞內
→醣修飾的作用(glycosylation)
a.功能：細胞間的辨識
b.與氨基酸結合的兩種機制(glycoprotein)
→N link：與Asn在ER中進行修飾
→O link：與Ser或Thr在Golgi中進行修飾
c.glycolipid：前面敘述過的cerebroside與ganglioside
d. 血型的差異主要來自於脂質或蛋白質上醣類的差異
→A型多接上了GalNAc
→B型則多接上了Gal
→O型則兩者皆無，AB型兩者皆有
4. membrane protein
→可以分成三種：
integral protein：transmembrane protein(穿膜蛋白)
peripheral protein：利用non covalent bonding的方式與膜聯結
lipid anchored protein：利用covalent bonding的方式與膜聯結
GPI anchored protein：與glycolipid以共價形式作聯結
四‧膜的流體特性(70~85)
→膜的流體性受到相當多因素的影響：
a. 溫度
b. 雙鍵的數量：多一個雙鍵，熔點大約降了600C
c. 脂質的組成情況：cholesterol的介入
→細胞維持膜流體特性的方法：
- 改變head group的組成
- Reshuffling chain：改變不飽合鏈的數量
- Desaturate：讓單鍵→雙鍵
→膜的動態性：
- lipid有三種主要的移動方式，其中flip flop需要酵素flippase的介入才可以發生翻轉
→然而，若追蹤其中一個lipid的運動，會發現會在某區域內隨機移動，接著會跳到下一個區域，似乎有個fence分隔了膜(細胞骨架的影響)
- protein的移動，有下列實驗的驗證
→實驗1：利用細胞融合的技術，將兩種不同物種的細胞融合，並利用不同的螢光抗體染特定膜蛋白，會觀察到經過一段時間後，兩種螢光會混合在一起，能夠證明protein的移動與膜的流體性
→實驗2：利用FRAP(光漂白後螢光回復)的技術，利用螢光染劑標定膜蛋白後，使用雷射漂白。經過一段時間後，能發現該漂白的點會恢復，證明了protein的運動。此外，也可計算所謂的『螢光恢復』速率，測量分子的擴散速率
→實際觀察『單個蛋白質』的移動，會發現並不是每個蛋白質都能隨機的移動，有些被細胞骨架圈限在特定的範圍內，甚至是被固定的。
→lipid raft概念介紹：
- 為細胞膜上部分『整齊排列』的區塊
- 由高比例的cholesterol及sphingolipid所組成的單位區域，但目前只有在in vitro的階段，尚未在細胞內找到
- 含有特定的蛋白質(GPI anchored protein)，可能負責訊息傳遞的工作
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