细胞膜与物质的穿膜运输Document

这是一篇关于细胞膜与物质的穿膜运输.Document的思维导图，细胞膜是细胞的外界屏障，它控制着物质进出细胞的过程，这一过程被称为穿膜运输或跨膜运输。

细胞膜与物质的穿膜运输

• 细胞膜的作用
  • 1.为细胞的生命活动提供稳定的内环境 2.物质转运、信号传递、细胞识别 3.细胞的增殖、分化、细胞的识别黏附、代谢、能量转换 4.细胞之间、细胞与细胞外环境之间相互交流的重要通道
• 细胞膜的化学组成
  • 膜脂（构成细胞膜的结构骨架）
    • 占膜成分50%；1平方微米的脂双层范围大约有5*10^6个膜脂分子；形成球状分子团或脂双层
    • 磷脂（膜脂的主要成分）
      • 1.共性：都含有磷酸基团，约占膜脂的50%； 具有亲水头和疏水尾，被称为两亲性分子或兼性分子 2.以是否以甘油为骨架分类：甘油磷脂、鞘磷脂
    • 胆固醇（稳定细胞膜和调节膜的流动性）
      • 1.共性：约占膜脂的2%；两亲性分子
    • 糖脂（位于质膜的非胞质面）
      • 1.共性：亲水脂分子，由脂类和寡糖构成；含量占膜脂总量的5%以下
  • 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）
      • 1.共性：占膜蛋白总量的70%~80%；两亲性分子 2.分类：单次穿模、多次穿膜、多亚基穿膜蛋白 3.穿膜蛋白的穿膜域大多数为α-螺旋构象，但还有β-折叠片层构成筒状结构（孔蛋白，孔蛋白之间以氢键连接）
    • 外在膜蛋白（周边蛋白）
      • 1.共性：占膜蛋白总量的20%~30%；与细胞膜结合比较松散的不插入脂双层的分布于质膜的胞质侧或胞外侧。 2.功能：形成纤维网络（即膜“骨架”），给膜提供机械支持，并为整合蛋白提供锚定位点；质膜内表面的一些周边蛋白有的作为酶或传递细胞外信号的因子发挥作用
    • 脂锚定蛋白
      • 1.共性：位于膜的两侧，以共价键与脂双层内的脂分子结合 2.结合方式：1）位于质膜胞质一侧，一些细胞内信号蛋白直接与脂双层中的某些脂肪酸链形成共价键而被锚定在脂双层上 2）位于质膜外表面的一些蛋白质（糖基磷脂酰基醇锚定蛋白），通过与磷酸酰基醇分子相连的寡糖链共价键结合而锚定到质膜上，位于脂双层外层
  • 膜糖类（覆盖细胞膜表面，即非胞质面，腔面）
    • 1.共性：约占质膜重量的2%~10%；93%的糖以低聚糖或多聚糖链形成共价键于膜蛋白上形成糖蛋白，7%的糖以低聚糖链形成共价键于膜脂上形成糖脂 2.糖蛋白的糖基化方式：天冬酰胺（N-连接）或丝氨酸和丝氨酸（o-连接）残基
• 细胞膜的生物学特性
  • 膜的不对称性（决定功能的方向性）
    • 膜脂的不对称性(相对不对称性)
    • 膜蛋白的不对称性（绝对不对称性）
    • 膜糖的不对称性（绝对不对称性）
  • 膜的流动性（膜功能活动的保证）
    • 膜脂的流动性
      • 脂双层为液晶态二位流体
      • 运动方式
        • 1.侧向扩散2.翻转运动3.旋转运动4.弯曲运动
      • 影响因素
        • 1.环境温度（正比） 2.脂肪酸链的饱和度（反比）&脂肪酸链的不饱和度（正比） 3.脂肪酸链的长短（反比） 4.卵磷脂/鞘磷脂（正比） 5.膜蛋白数量（反比） 6.胆固醇（双重调节）
    • 膜蛋白的流动性
      • 运动方式
        • 1.侧向扩散2.旋转运动
• 细胞膜的分子结构模型
  • 片层结构模型（三层夹板式结构特点）
    • 1935年，H.Davson和J.Danielli
  • 单位膜模型（体现膜形态结构的共同特点）
    • 1959年，J.D.Robertson
  • 流动镶嵌模型（普遍接受）
    • 1972年，S.J.Singer&G.L.Nicolson
  • 脂筏模型（深化了对膜结构和功能的认识）
• 细胞表面及其特化结构
  • 细胞表面
    • 细胞外被
      • 基本功能：1.参与细胞识别、黏附、迁移等功能活动（膜糖参与细胞间及细胞与周围环境的相互作用） 2.捕集钠离子、钙离子等阳离子并吸引大量的水分子，使细胞周围建立起水盐平衡的微环境（糖链末端富含带负电荷的唾液酸） 3.保护细胞抵御各种物理、化学性损伤（糖被蛋白、糖脂、蛋白多核结构交织成网状）
    • 细胞膜
    • 胞质溶胶层
      • 1.组成：溶胶状物质（蛋白质、微管、微丝……） 2.功能：维持细胞形状；调节膜蛋白转移
  • 细胞内的特化结构
    • 微绒毛
      • 质膜与细胞质共同构成的指状突起（如胃肠上皮细胞）
    • 纤毛
      • 能摆动的细长突起
    • 鞭毛
      • 细胞骨架涉及
    • 褶皱
      • 巨噬细胞表面扁状凸起
• 小分子物质和离子的穿膜运输
  • 被动运输
    • 简单扩散
      • 条件：1）溶质在膜两侧保持一定的浓度差2）溶质必须能透过膜3）生物学机制参与，无需代谢耗能4）所需能量来自浓度差本身势能
      • 非极性分子（如氧气、二氧化碳、氮气、笨）
      • 不带电分子（水、尿素、乙醇、甘油）&极性分子（葡萄糖、蔗糖）
    • 易化扩散
      • 特点：1）结构特异性2）饱和现象（载体蛋白数量和转运速率有限）3）竞争性抑制，分为竞争性抑制物的特异性阻断（竞争统一结合位点并且被或者不被转运）&非竞争性抑制无阻断（结合在载体蛋白的其他部位改变其构象）
      • 通道蛋白运输（如离子）
      • 载体蛋白运输（如离子、极性分子）
  • 主动运输
    • ATP驱动泵（离子泵）
      • P型离子泵
        • 1.共性：有2个独立的大亚基（α亚基），绝大多数还有2个小的β亚基，具有ATP位点；在泵工作过程中形成磷酸化中间体，故有命名 2.分类：钠钾离子泵、钙离子泵、哺乳类胃腺壁细胞上的氢离子-钾离子泵
      • V型离子泵
        • 1.主要指存在于真核细胞的膜性酸性区室，如网格蛋白有被小泡、内体、溶酶体、高尔基体、分泌泡（包括突触小泡）及植物细胞液泡膜上的氢离子泵 2.共性：由一个穿模组分（V0）和亲水的胞质组分（V1）组成；在运输过程中不形成磷酸化-去磷酸化中间体
      • F型离子泵（氢离子-ATP合成酶）
        • 1.主要存在于细菌质膜、线粒体内膜和叶绿体膜中 2.工作机制：使氢离子顺浓度梯度，所释放的能量使ADP转化成ATP，偶联质子转运和ATP合成，在线粒体氧化磷酸化和叶绿体光合磷酸化中起重要作用
      • ABC型离子泵
        • 1.共性：含有两个高度保守的ATP结合匣（即ATP结合域），包含单糖、氨基酸、脂肪酸、磷脂、胆固醇、胆汁酸、外源性毒素和药物，甚至一些肽类和蛋白质 2.作用：辅助哺乳动物的免疫监视作抗原呈递的转运体
    • 离子浓度驱动的协同运输
      • 1.共性：钠钾离子泵与载体蛋白协同作用，间接消耗ATP的主动运输方式；直接动力来自膜两侧离子（如钠离子、钾离子、氢离子）的电化学梯度中的能量
      • 共运输
      • 对向运输
  • 水通道
  • 离子通道
    • 特点
      • 1.被动运输，双向，净通量取决于电化学梯度 2.高度选择性，只有大小和电荷适宜的离子才能通过 3.转运速率高 4.通道非持续开放
    • 类型
      • 1.配体门控通道 2.电压门控通道 3.应力激活通道
• 大分子和颗粒物质的穿膜运输
  • 胞吞作用
    • 吞噬作用（吞噬细胞摄入颗粒物质的过程）
      • 1.过程：吸附（较大颗粒如无机尘粒、细菌、细胞碎片等）——>吞进（形成吞噬体或吞噬泡）——>与初级溶酶体结合——>消化分解 2.动物体内只有中性粒细胞、单核细胞及巨噬细胞有此功能
    • 胞饮作用（细胞吞入液体和可溶性物质的过程）
      • 1.过程：吞入（大分子溶液物质或极微小颗粒）——>形成胞饮体或胞饮泡——>与内体或溶酶体融合——>消化分解（或转胞吞作用） 2.分类：液相内吞（非特异性）；吸附内吞（特异性）
    • 受体介导的胞吞作用
      • 1.过程：配体受体——>有被小窝——>有被小泡——>无被小泡——>结合初级内体——>与溶酶体结合——>消化分解 2.网格蛋白（笼蛋白）：蛋白复合物，由1条重链和1条轻链构成（两条链都是由三个 纤维蛋白组成的二聚体组成，又叫三腿蛋白复合体）
  • 胞吐作用
    • 1.连续性分泌（固有分泌）：分泌蛋白在R.E.R合成，转运到Gi.，经修饰、浓缩、分选形成分泌泡运送到细胞膜；普遍存在于动物细胞中 2.受调分泌：分泌蛋白合成后先储存于分泌囊泡中，受到细胞外信号（如激素）的刺激，引起钙离子浓度升高后才启动胞吐过程；多存在于分泌激素、酶、神经递质、黏液的细胞内
• 细胞异常与疾病
  • 载体蛋白异常与疾病
  • ABC转运体蛋白异常与疾病
  • 膜受体异常与疾病