医学细胞生物学第四章细胞膜与物质的穿膜运输

细胞膜的化学组成与生物学特性、大分子和颗粒物质的穿膜运输、细胞膜异常与疾病、小分子物质和离子的穿膜运输等。

第四章 细胞膜与物质的穿膜运输

• 第二节 小分子物质和离子的穿膜运输
  • 一、膜的选择透过性和简单扩散
    • 两个条件
      • 一定浓度差
      • 必须能透过膜
  • 二、膜运输蛋白介导的穿膜运输
    • 膜蛋白
      • 载体蛋白
        • 特点
          • 专一结合
          • 改变自身构象
        • 运输方式
          • 主动运输
          • 被动运输
      • 通道蛋白
        • 特点
          • 形成水溶性通道
          • 贯穿脂双层
        • 运输方式
          • 被动运输
      • 影响膜运输蛋白的因素
        • 膜运输蛋白的活性
          • 本质是对蛋白构象的改变
        • 细胞膜上的数目
          • 来自于高尔基复合体
          • 上膜/入膜
          • 下膜/内化
    • 易化扩散（帮助扩散）
      • 运输特点
        • 载体蛋白介导
        • 被动运输
        • 两个方向同等介导
        • 取决于相对浓度
      • 扩散特点
        • 结构特异性：对底物的识别
        • 饱和现象
          • 最大扩散速度Vmax
          • 1/2Vmax：米氏常数（Km）
            • Km越小：亲和力和转运效率越高
            • Km越大：亲和力和转运效率越低
        • 竞争性抑制
          • 竞争性抑制物
            • 和底物竞争结合位点
          • 非竞争性抑制物
            • 结合载体蛋白其他部位以改变活性
        • 典例：GLUT蛋白家族
    • 主动运输
      • ATP驱动泵
        • P-型离子泵
        • Na-K泵
          • a亚基
            • ATP酶活性
            • 排Na：结合ATP时与胞内3个Na结合Þa亚基磷酸化Þ排出3个Na
            • 吸K：结合胞外2个KÞa亚基去磷酸化Þ释放K
            • 结果：细胞内低Na高K
          • b亚基：维持a亚基的活性
        • Ca泵
          • Ca分布：细胞质内极少；细胞外极多
          • Ca泵分布
            • 质膜：1ATP转运一个Ca至胞外
            • 肌细胞的肌浆网和内质网膜：1ATP转运2个Ca至肌浆网或内质网中
          • 内外浓度差
            • 内部是外部的万分之一
            • 对Ca浓度升高特别敏感
            • Ca浓度升高促发激活生理反应
              • 肌肉收缩
              • 腺上皮细胞分泌
              • 神经递质释放
              • 酶蛋白和通道蛋白激活
          • 钙调蛋白CaM调控过程
            • 胞内Ca浓度增加
            • 钙调蛋白与Ca粒子结合
            • 作用域Ca泵使其别构性激活
            • Ca迅速被泵出
            • 功能活动结束
        • V-型质子泵
          • 主要指：存在于真核细胞的膜性酸性区室
          • 逆浓度梯度将胞质基质中的H转运到细胞器和囊泡中
          • 也存在于分泌质子的细胞膜上
          • 不形成磷酸化-去磷酸化中间体
        • F-型质子泵
          • 使H顺浓度梯度运输
          • 使ADP转化为ATP
          • 也被称为H-ATP合成酶
        • ABC转运体
          • ABC超家族
            • 100多种
            • 都有2个ATP结合匣
            • 运输的物质种类庞大
          • 多药抗性运输蛋白
            • 主动运输
            • 将脂溶性药物泵出去
            • 减轻了药物作用
          • 免疫监视
            • 病原体蛋白降解
            • 内质网膜上的ABC转运体运至内质网腔
            • 被呈递在细胞膜表面作为抗原
    • 协同运输
      • 特点
        • 借助离子浓度梯度
        • 间接消耗ATP
        • 载体蛋白协同作用
      • 共运输
        • 特点
          • 载体蛋白介导
          • 两种溶质分子
          • 同向运输
        • Na-葡萄糖转运体
          • 亲和性
          • Na-K泵提供浓度差
      • 对向运输
        • Na-Ca交换体:入3Na排1Ca
        • Na-H交换体：入1Na排1H
        • Cl-HCO3交换体：出1HCO3入1Cl
        • H-K泵：产胃酸
    • 离子通道
      • 特点
        • 通道蛋白：形成亲水性穿膜孔道
        • 被动运输：取决于浓度差
        • 对离子大小和电荷有高度选择性
        • 转运速率高
        • 活性受“闸门”控制
      • 类型
        • 配体门控通道
          • 配体结合
          • 构象改变
          • 通道打开
          • 典例：AChR接收乙酰胆碱，Na通道打开
        • 电压门控通道
        • 应力激活通道
    • 水通道
      • 分类
        • 选择性水通道：只通透水
        • 水-甘油通道
      • 结构
      • 筛选机制
• 第四节 细胞膜异常与疾病
  • 载体蛋白异常与疾病
    • 胱氨酸尿症
    • 肾性糖尿病
  • ABC转运体蛋白异常与疾病
    • 囊性纤维化
  • 膜受体异常与疾病
    • 加罪行高胆固醇血症
• 第三节 大分子和颗粒物质的穿膜运输
  • 胞吞作用
    • 吞噬作用
      • 对象：颗粒物质
      • 过程
        • 吸附：不具明显专一性
        • 吞噬：由质膜下肌动蛋白丝所驱动
        • 形成：吞噬体/吞噬泡
    • 胞饮作用
      • 对象：大分子溶液物质或极微小颗粒物
      • 类型
        • 不吸附：液相内吞
        • 吸附：吸附内吞
        • 转胞吞作用
    • 受体介导的胞吞
      • 有被小窝和有被小泡的形成
        • 特点
          • 受体集中区域
          • 向内凹陷
        • 网格蛋白（笼蛋白）
          • 成分
            • 三腿蛋白复合体
          • 作用
            • 牵拉质膜向内凹陷
            • 捕获膜受体使其聚集
          • 特点
            • 无特异性
        • 衔接蛋白
          • 位置
            • 介于网格蛋白和配体-受体复合物之间
          • 作用
            • 介个网格蛋白
            • 特异性结合跨膜受体胞质面的尾部肽信号
      • 无被小泡的形成
        • 发动蛋白
          • 分离有被小泡和质膜
          • 蛋白包被小泡
        • 无被小泡
          • 网格蛋白返回质膜下方
          • 无被小泡与早期内体融合
        • 内体
          • 通过胞吞作用形成的细胞器
          • 作用：运输由胞吞作用新摄入的物质到溶酶体被降解
          • 膜上有质子泵：内体内呈酸性
          • 改变受体配体亲和性
          • 出芽形成受体小泡运回质膜
          • 与溶酶体融合降解消化配体
    • 低密度脂蛋白（LDL）和LDL受体
  • 胞吐作用
    • 过程连续性分泌
      • 过程
        • 粗面内质网
        • 高尔基复合体
        • 质膜融合
      • 普遍存在于动物细胞中
    • 受调分泌
      • 过程
        • 蛋白质储存于分泌囊泡中
        • 保外信号刺激，导致Ca浓度瞬时升高
        • 启动胞吐过程
      • 只存在于分泌激素、酶、神经递质的细胞内
• 第一节 细胞膜的化学组成与生物学特性
  • 三、细胞膜的分子结构模型
    • 子主题
    • （四）脂筏模型
      • 微区组成
        • 富含胆固醇和鞘脂
      • 微区特点
        • 比其他部分厚
        • 更有秩序
        • 较少流动性