导图社区 细胞生物学：细胞膜和穿膜运输
医学生看过来啦，有最全的细胞膜和穿膜运输总结，内容包括：细胞膜的化学组成和生物特性、穿膜运输、细胞膜异常和疾病。
大学基础有机化学反应总结，主要是从产物出发，下载的同志可以根据思路自行默写反应的产物和条件，建议收藏！
《组织学与胚胎学》中所有结缔组织的重点归纳，包括固有结缔组织，血液，淋巴，骨组织，软骨组织，另外配上显微镜放大图哦。
这张思维导图是关于《组织学与胚胎学》第九章 循环系统的内容。内容包含动脉静脉、毛细血管、心脏的心血管系统，毛细淋巴管、淋巴管、淋巴导管的淋巴系统。一图看完一课重点知识点，提高学习和复习效率，为高分保驾护航！
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细胞膜与物质的穿模运输
细胞膜的化学组成和生物特性
化学组成
膜脂
磷脂
甘油磷脂
类别
合成
内质网
结构
两亲性分子
鞘磷脂SM
功能
胆固醇
分布
含量
糖脂
普遍
细菌和植物细胞
动物细胞
细胞同外环境的相互作用
有结构而来的存在形式及应用
球状分子团
脂双层-脂质体
制备人工膜
功用
生物膜理想结构特点
膜蛋白
结合方式类型
分离膜蛋白的方法
原理
去垢剂
膜糖
类型
糖蛋白
细胞外被
定义
生物特性
不对称性
膜脂的不对称性
磷脂们在脂双层的内外层含量比例不同
不同膜性细胞器脂类成分的组成分布不同
生物学意义（暂不明确)
不同膜组分对应特定功能
内外流动性不同
膜蛋白的不对称性（绝对不对称性）
不同膜蛋白在质膜上有不同位置
穿膜蛋白穿越脂双层有一定的方向性
膜糖的不对称性（显著不对称性）
某些寡糖链分布在质膜外表面或膜腔内侧面
意义
保证膜功能的方向性和生命活动的高度有序性
流动性
膜脂的流动性
脂双层是液晶态二维流体
固体的有序性+液体的流动性=液晶态
相变温度
低
晶状凝胶
高
液晶态
纯固体的刚性
纯液体的毫无粘性和无序性
特定位点形成特定结构和功能单位
膜脂分子的运动方式
侧向扩散
与相邻分子快速交换位置
翻转运动
从一单层翻转到另一单层
翻转酶
旋转运动
弯曲运动
烃链有韧性可弯曲
影响膜脂流动性的因素
脂肪酸链的饱和程度
不饱和脂肪酸多-干扰范德华力-相变温度低-流动性大
有些细胞通过代谢调节不饱和程度（去饱和酶/磷脂酶/磷酰转移酶）
脂肪酸链的长短
脂肪酸链短-尾端难发生作用-相变温度低-流动性大
胆固醇的双重调节作用
T大于相变温度
固醇环+磷脂的烃链=限制CH2运动
稳定质膜
增加有序性
T小于相变温度
胆固醇隔开磷脂分子=防止脂肪酸链突然凝聚
防止流动性突然降低
卵磷脂和鞘磷脂的比值
卵磷脂脂肪酸链不饱和程度高-相变温度低
鞘磷脂脂肪酸链不饱和程度高-相变温度高
鞘磷脂黏度大-流动性低
膜蛋白的影响
膜蛋白+附近脂类分子=界面脂
界面脂多-流动性小
其他因素（膜脂的极性基团、环境温度、PH、离子强度）
膜蛋白的运动性
膜蛋白的运动方式
证明实验
L.Frye/M.Edidin用细胞融合和间接免疫荧光法证明
测定侧向扩散
荧光漂白恢复
荧光标记-光漂白
影响膜蛋白运动的因素
膜蛋白聚集成复合物
整合蛋白和周边蛋白互相作用
膜蛋白和细胞骨架、膜脂相互作用
细胞松弛素B
附近膜脂的相态
不需要能量=能量不影响膜蛋白运动
结构模型
片层结构模型
1935-H.Davson/J.Danielli
三层板式：蛋白质-磷脂-蛋白质+穿过脂双层的小孔
单位膜模型
1959-J.D.Robertson
发现“两暗一明”-单位膜
磷脂分子为主体
β片层蛋白与磷脂极性端结合
无法说明膜的动态变化和生理功能
流动镶嵌模型
1972-S.J.Singer/G.L.Nicolson
动态的、不对称的、有流动性的结构
蛋白质分子以不同方式和磷脂双分子层结合
晶格镶嵌模型
1975-Wallach
脂类是局部流动的
板块镶嵌模型
1977-Jain/White
脂双层有脂类板块
脂筏模型
特殊脂质+蛋白=微区-脂筏
有秩序的、少流动的
作用
便于蛋白质相互作用
便于蛋白质变构
信号转导
受体介导的胞吞
胆固醇的代谢运输
穿膜运输
小分子和离子
膜的选择性通透
通过脂双层
分子量小、脂溶性强
分子量低的不带电荷的极性小分子
ex.水、乙醇、尿素
几乎不通过脂双层
较大分子
ex,甘油（缓慢过）、葡萄糖（几乎不能）
不通过脂双层
所有带电的分子离子
简单扩散
条件
1-浓度差
2-溶质必须能透过膜（脂溶性/非极性/不带电的小分子）
影响速率因素
浓度差
物质本身特性
温度
有效膜面积
被动扩散
能量来自浓度差的势能
膜运输蛋白介导的穿膜运输
膜运输蛋白
占膜蛋白的15%-30%
载体蛋白/转运体
原理：自身构象改变
适应：异化扩散+主动运输
通道蛋白
原理：水溶性通道贯穿脂双层
适应：被动运输
被动运输/异化扩散（协助扩散）
不消耗能量
不带电的非电解质
浓度差=运转方向
电解质
浓度差+电位差=电-化学驱动力=运转方向
细胞膜外正内负 有利于正离子进入
运转能力影响因素
活性
数目
来源
高尔基复合体
过程：上膜/入膜-下膜/出膜
异化扩散
过程：专一性的结合☞构象变化☞物质亲和力下降☞分离
特点
结构特异性
识别特定化学物质
饱和现象
载体蛋白数量有限
运转速率有限
米氏常数Km=最大扩散速度一半时的底物浓度
反映载体蛋白对底物分子的亲和性
米氏常数越小-亲和力转运速率越高
竞争性抑制
竞争性抑制物
非竞争性抑制物（改变蛋白构象）
举例
葡萄糖转运体GLUT
共同特点
高度同源的氨基酸序列
12次穿膜的α螺旋
构象变化是运动的基础
有结合释放两种构象
肿瘤细胞摄取葡萄糖的重要载体
蛋白家族
差异：组织分布、与葡萄糖的亲和力、转运动力学特性、自身功能调控
GLUT1
血糖水平高-易饱和-转运速率增加不多
GUTL2
分布肝细胞和胰岛B细胞
血糖水平高-转运速率高
GUTL3
分布脑内神经元细胞
低Km
在两种构象转换速率高
血糖水平低-高速率摄取葡萄糖
GUTL4
血糖水平高-快速上膜到肝细胞和脂肪细胞摄取葡萄糖
缺少则有2型糖尿病
主动运输
能量来源
ATP水解、光吸收、电子传递、顺浓度梯度的离子运动
类型（利用能量方式不同）
ATP驱动泵（直接利用ATP）
P型离子泵
共同特性
2个α亚基-ATP结合位点
至少1个α催化亚基-磷酸化/去磷酸化反应-改变构象
Na+-K+泵
结合位点：3Na+/2K+/1ATP
过程：Na+结合到酶上☞酶磷酸化☞酶构象变化☞Na+释放到胞外☞K+与酶结合☞酶去磷酸化☞酶构象恢复，K+释放到细胞内
抑制剂
乌本苷
占据K+位置
氰化物
中断ATP供应
动物细胞要消耗ATP总量20%-30%用于钠钾泵
Ca+泵
V型质子泵
真核细胞的膜性酸性区室
网格蛋白有被小泡、内体、溶酶体、高尔基复合体、分泌泡、液泡
分泌质子的细胞膜
肾小管上皮细胞-肾小管中尿液酸化
破骨细胞-骨基质的酸化吸收
巨噬细胞-吞噬细胞内部PH的稳定
肿瘤细胞质膜
高表达则造成更多的泌酸☞酸化与增值浸润耐药等恶性性状有关
穿膜组分V0
8个亚基组成
亲水组分V1
多个脂蛋白组成
过程
ATP结合V1的b亚基水解☞能量将H+经过V1的c亚基和V0的某个亚基形成的孔道☞H+逆电化学梯度转运到相关细胞器和囊泡
没有磷酸化/去磷酸化
F型质子泵/H+-ATP合成酶
细菌质膜、线粒体内膜、叶绿体膜
H+顺电化学梯度转运
ADP转化为ATP
ABC转运体
有2个高度保守的ATP结合匣/ATP结合结构域
将毒素、生物异源物质、代谢废物排出，降低有害物质的积累
减轻药物对肿瘤细胞的毒害作用
哺乳动物免疫监视
可呈递抗原被T细胞识别
协同运输（间接利用ATP）
能量利用：膜两侧的离子电化学梯度-需要ATP来维持
Na+电化学梯度来驱动
植物细胞和细菌
H+电化学梯度来驱动
共运输
载体蛋白介导的两种溶质分子相同方向的联合转运
一种物质的结合诱发转运体构象改变，增大对另一种物质的亲和力，缺乏其中一种则无法结合到转运体上
小肠粘膜上皮细胞
Na+-氨基酸、Na+-维生素
肾小管上皮细胞
Na+-HCO3、Na+-K+-2Cl-......
甲状腺上皮细胞
Na+-I-
对向运输
同一种转运体将不同物质向膜方向相反运输
Na+-Ca+交换体
钙吸收
Na+-H+交换体
维持酸碱平衡
Cl--HCO3交换体
小分子物质逆浓度/电化学梯度
需要耗能
需要特异性载体介导
离子通道
被动运输，双向通道，电化学梯度决定净通量，通道蛋白不与溶质分子结合
对转运离子大小和电荷数有高度选择性
转运速率高
不是持续开放
配体门控通道
乙酰胆碱受体AChR
应用
箭毒类似物结合AChR位点引起麻痹
肉毒杆菌毒素抑制ACh释放
电压门控通道
膜电位引起开放关闭
神经元、肌细胞、腺上皮细胞等兴奋细胞
应力激活通道
通道蛋白感受应力改变构象
内耳听觉毛细胞
水通道
分类
选择性水通道
水-甘油通道
水通道蛋白结构
4个亚基中心有水孔
每个亚基有6条穿膜α螺旋+2条位于两端不穿膜α螺旋
4个亚基组成水通道四聚体
对分子的筛选机制
选择性原因
直径大小限制
结合位点控制
持续开放
不受门控机制调控
由渗透压差决定移动方向
尿浓缩-AQP2
水盐代谢平衡-AQP1
消化液胃液等体液吸收
调节脑室内液体平衡-AQP4
促进房水分泌调节眼压-AQP0
大分子和颗粒物
胞吞作用
吞噬作用
对象
较大颗粒物质和多分子复合物
吸附
无明显专一性
吞入
由质膜下的肌动蛋白丝驱动
胞饮作用
大分子溶液物质和极微小颗粒物
液相内吞
无特异性
吞入细胞外液和可溶性物质
吸附内吞
有一定特异性
与糖蛋白有静电作用或与受体结合
多分布
形成伪足或转运功能活跃
选择性高效摄取特定大分子
形成有被小窝有被小泡
有被小窝=受体集中在质膜特定区域弯曲的膜
有被小泡=有被小窝与质膜断离后的膜
网格蛋白/笼蛋白=有被小泡外表面的网篮状结构
功能-牵拉质膜向内凹陷并捕获特定膜受体
衔接蛋白=结合网格蛋白和受体尾部的肽信号
形成无被小泡并于内体溶酶体融合
发动蛋白将有被小泡从质膜上切离☞有被小泡变成被网格蛋白包被的包被小泡☞包被小泡快速变成无被小泡☞无被小泡与内体融合
低密度脂蛋白LDL受体
LDL受体介导的胞吞过程
LDL受阻则动脉粥样硬化
胞吐作用
连续性分泌/固有分泌
不受调节连续不断的
受调分泌
有信号调控的选择性分泌
过程：分泌蛋白储存分泌囊泡☞接受细胞外信号☞Ca2+浓度升高☞分泌物释放
分布：分泌激素、酶、神经递质的细胞中
细胞膜异常和疾病
载体蛋白异常
胱氨酸尿症
重吸收胱氨酸减少☞形成胱氨酸结石
肾性糖尿
葡萄糖重吸收障碍
ABC转运体蛋白异常
囊性纤维化CF
CTFR基因突变
Cl-排除细胞外少
Na+/水吸收多
膜受体异常
家族性高胆固醇血症
LDL受体异常
