细胞生物学笔记梳理

本图梳理了细胞膜与物质的穿模运输的相关知识，包括细胞膜的化学组成、细胞膜的生物特性、细胞膜的分子结构模型、小分子及离子跨膜运输、大分子及粒子穿膜运输。

细胞膜与物质的穿模运输

• 细胞膜的化学组成
  • 膜脂是构成细胞膜的结构骨架
    • 双亲性分子
    • 磷脂：膜脂的主要成分
      • 甘油磷脂
        • 磷脂酰胆碱PC
        • 磷脂酰乙醇胺PE
        • 磷脂酰丝氨酸PS
        • 磷脂酰肌醇PI
        • 以甘油为骨架，脂肪酸链疏水、无极性
      • 鞘磷脂(SM)：唯一不以甘油为骨架,以鞘氨醇为骨架的磷脂，神经元细胞膜中含量较多，在高尔基复合体中合成， 原核及植物细胞中没有
    • 胆固醇：稳定细胞膜和调节细胞膜的流动性
      • 存在于真核细胞中
      • 固醇环（甾环）
      • 温度升高时，与磷脂分子烃链结合，稳定质膜
      • 温度降低时，隔开磷脂分子，防止脂肪酸链凝聚
    • 糖脂：主要位于细胞膜的非胞质面（外表面）
      • 细菌和植物细胞：几乎都是甘油磷脂的衍生物
      • 动物细胞：鞘氨醇的衍生物
      • 脑苷脂：一个半乳糖或葡萄糖残基
      • 神经节苷脂：半乳糖和葡萄糖及唾液酸
    • 脂质体：根据磷脂分子可在水相中形成稳定的脂双层膜趋势而制备的人工膜，可以用来研究质膜，作为药包埋或转基因的载体。
    • 脂双层：1，分隔两个水溶性环境的屏障。2，脂双层是连续的，具有自动融合形成封闭性腔室的倾向，。 3，具有柔性，可变性
  • 膜蛋白以多种方式与脂双分子层结合
    • 内在膜蛋白（穿膜蛋白）
      • 跨膜结构域的疏水性氨基酸残基形成α-螺旋，也有β-折叠片层形成筒状
      • 去垢剂
        • 十二烷基磺酸钠SDS：阴离子表面活性剂，工业常用
        • Triton-X100：非离子型去垢剂
    • 外在膜蛋白（周边蛋白）
      • 非共价键结合
    • 脂锚定蛋白（脂连接蛋白）
      • 共价键， 糖基磷脂酰肌醇锚定蛋白GPI
  • 膜糖覆盖细胞膜表面
    • 糖蛋白的连接方式
      • O-连接：糖链与丝氨酸或苏氨酸残基相连
      • N-连接：糖链与天冬酰胺残基相连
    • 细胞膜中的7种：D-葡萄糖、 D-半乳糖、 D-甘露糖、 L-岩藻糖、 N-乙酰半乳糖胺、 N-乙酰葡萄糖胺、 唾液酸
    • 血型决定因子
  • 细胞外被（糖萼）：是真核细胞表面富含糖类的周缘区，指与质膜相连接的糖类物质，质膜中的糖蛋白与糖脂向外表面延伸出的寡糖部分，是质膜结构的一部分，基本功能是保护细胞
• 细胞膜的生物特性
  • 不对称性
  • 流动性
    • 膜脂分子的运动：侧向扩散、 翻转运动、 旋转运动、 弯曲运动
      • 翻转酶
    • 影响因素
      • 不饱和脂肪酸越多，流动性越大
      • 脂肪酸链越短，流动性越大
      • 胆固醇的双重调节作用
      • 卵磷脂与鞘磷脂的比值越大，流动性越大
      • 嵌入蛋白越多，流动性越小
    • 膜蛋白分子的运动
      • 侧向扩散：荧光漂白恢复技术
      • 旋转运动
• 细胞膜的分子结构模型
  • 脂筏模型
    • 微区：含胆固醇和鞘脂
    • 脂筏：由于鞘磷脂的脂肪酸尾较长，此部分较厚，更有秩序且较少流动
• 小分子及离子跨膜运输
  • 被动运输
    • 简单扩散：不带电荷的小的极性分子，脂溶性分子通过膜地选择透过性顺浓度梯度运输
    • 协助扩散
      • 通道蛋白
        • 只能介导被动运输
        • 高度选择性
        • 受闸门控制
        • 转运速率高
      • 载体蛋白
        • 即可介导被动运输也可介导主动运输
        • 底物与载体蛋白特异性结合而改变构象
        • 易化扩散
  • 主动运输
    • ATP驱动泵
      • P-型离子泵
        • Na*-K*泵：存在于细胞膜上，水解一分子ATP，向细胞外逆浓度运输3 个Na*向细胞内运输逆浓度2个K*。生理意义∶调节渗透压维持恒定的细胞体积、保持膜电位、为某些物质的吸收提供驱动力（协同运输）和为蛋白质合成及代谢活动提供必要的离子浓度（K*）。
        • Ca*泵: 存在于细胞膜上，肌浆网膜， 消耗一分子 ATP，逆浓度向细胞外或肌浆网 中泵人2个 Ca2），生理作用，维持细胞内低钙。
      • V-型离子泵: 主要存在与溶酶体、内体上。消耗一分子ATP，逆浓度运输一个 H'。生理作用是维持溶酶体、内体等酸性环境。
      • F-型离子泵: 不属于直接消耗能量的ATP驱动泵，而是存在于线粒体内膜上，能够合成ATP
      • ABC转运体: 存在于细胞膜上，作用是磷脂、胆固醇、肽、亲脂性药物和其他小分子物质。
    • 协同运输: 协同运输是一类通过Na-K'泵或H泵与载体蛋白协同作用，间接消耗ATP所完成的主动运输方式。换句话讲，一种物质的逆浓度梯度运输需要借助于另一种物质Na*或H的顺浓度梯度运输完成。而Na或H的浓度是借助于直接消耗能量的Na-K泵或H泵维持的，
      • 共运输: 两种溶质分子运输方向一致。如小肠上皮细胞膜上的Na/葡萄糖的协同云输。
      • 对向运输: 两种溶质分子运输方向相反。如Na/H交换体，CTHCO。交换体。
• 大分子及颗粒穿膜运输
  • 胞吞作用
    • 吞噬作用: 吞噬颗粒物质，形成吞噬泡。如巨噬细胞、单核细胞、中性粒细胞
    • 胞饮作用: 摄取细胞外液，形成胞饮泡。存在于形成伪足或活跃转运的细胞
    • 受体介导的胞吞作用: 通过与受体特异结合，形成网格蛋白有被小泡。如 LDL的摄取
    • 1，质膜内陷 2，形成胞吞泡 3，需要能量
  • 胞吐作用
    • 连续性分泌: 内质网合成后，经高尔基体，形成分泌泡，随即被 运到质膜，分泌。如膜蛋白，细胞外基质
    • 受调分泌: 合成后先储存于分泌囊泡，当接到信号刺激，才分泌。如激素、酶、神经递质
    • 1，形成分泌泡与质膜融合 2，需要能量
  • （一）胞吞作用 又称内吞作用，是质膜内陷，包围细胞外物质形成胞吞泡，脱离质膜进入细胞内的转运过程。可以分为吞噬作用、胞饮作用和受体介导的胞吞作用。受体介导的胞吞作用是细胞通过受体的介导选择性高效摄取细胞外特定大分子物质的过程。受体能够与被运输到物质特异性结合，通过网格蛋白的帮助，质膜内陷，形成有被小窝，在发动蛋白帮助下，脱离质膜，形成有被小泡，有被小泡脱衣被，形成无被小泡，与内体融合，内体是酸性环境，导致受体与运输物质分离，受体返回质膜循环利用，而被运输的物质转运到溶酶体被分解。 这一过程常见于机体摄取胆固醇（LDL)，激素人生长因予等的摄取以及 AIDS 病毒感染细胞的过程。以LDL为例，具体的受体介导的胞吞过程见图 3.1。如果患者编码LDL受体的基发生突变，就会导致LDL受体异常，使得LDL堆积在血管中引起血胆固醇的浓度升高患者会患上动脉粥样硬化和冠心病。这就是家族性高胆固醇血症。它是一种常染色体显性遗传病
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