细胞生物学第四章笔记

细胞生物学第四章物质的跨膜运输，知识点有膜转运蛋白、小分子及离子的跨膜运输类型、小泡运输、胞吞作用、胞吐作用。

第四章：物质的跨膜运输

• 胞吞作用于胞吐作用
  • 小泡运输
    • 大分子和颗粒物质进出细胞由膜包围成囊泡，通过一系列囊泡形成和融合来完成转运过程
  • 胞吞作用
    • 吞噬作用是吞噬细胞摄入颗粒物质的过程
      • 细胞膜凹陷形成伪足，摄入大颗粒或多分子复合物（直径＞250nm）
      • 有吞噬功能的细胞：中性粒细胞、单核细胞、巨噬细胞
      • 中单巨
      • 作用
        • 吞噬入侵微生物、清除损伤和死亡细胞，发挥防御作用
    • 胞饮作用是细胞吞入液体和可溶性物质的过程
      • 特点&定义
        • 摄入物质直径小于150nm
        • 质膜内陷形成小窝，包围液体物质，形成“胞饮体”或“胞饮泡”
      • 分类
        • ①液相内吞：非特异固有内吞作用，摄入细胞外液及可溶性物质
        • ②吸附内吞：细胞外大分子/小颗粒物质特异性吸附在细胞表面
      • 参与：巨噬、白、毛细血管、肾小管上皮、小肠上皮细胞等
      • 白毛肠巨肾
    • 受体介导的胞吞提高摄取特定物质的效率
      • 有被小窝和有被小泡的形成
        • 定义
          • 同类受体集中在质膜特定区域，称为有被小窝
          • 凹陷质膜内表面覆盖一层毛刺状电子致密物，包括网格蛋白和衔接蛋白
          • 有被小窝内陷形成有被小泡，网格蛋白包在外面
        • 网格蛋白
          • 又称“笼蛋白”，由3条重链和3条轻链组成；单个重链和轻链形成二聚体，再形成三腿蛋白复合物。
        • 三腿蛋白
          • 具有自我装配能力，体外可自动形成篮网结构
        • 作用
          • 牵拉质膜向内凹陷，参与捕获特定的膜受体使其聚集于有被小窝内。
      • 无被小泡形成并依次与内体和溶酶体融合
        • 过程
          • ①受体结合配体后，网格由六边形转变成五边形，牵动质膜凹陷
          • ②此时发动Pr（一种GTP结合蛋白）自动组装成一个螺旋状领圈结构
          • ③随后水解GTP,构象改变，将有被小泡从质膜上切离下来。
          • ④包被很快被脱去，“无被小泡”与早期内体融合
          • ⑤低pH使受体、配体分离，以出芽方式运送受体回到质膜，配体与溶酶体融合。
          • 受配结合六变五，膜凹发动组螺旋。 水解变构泡脱离，包被脱去泡内融。 变酸使得受配离，出芽受回配溶合。
      • 受体介导的LDL胞吞作用
        • 过程
          • 胆固醇在肝脏合成，通过载脂蛋白ApoB100包装成低密度脂蛋白(LDL)，在血液中运输
          • 胆固醇+载脂蛋白ApoB100=LDL
          • 载脂蛋白与细胞膜上的LDL受体结合，介导胆固醇内吞作用
          • 动物细胞通过受体介导的胞吞摄入所需大部分胆固醇。
        • 生理学意义
          • 受体介导的胞吞也是动物细胞摄取其他营养物质及病毒感染细胞的重要途径
  • 胞吐作用
    • 连续性分泌是不受调节持续不断的细胞分泌
      • 蛋白种类
        • 驻留蛋白、膜蛋白和细胞外基质组分
        • 驻膜外
    • 受调分泌是细胞外信号调控的选择性分泌
      • 蛋白种类
        • 特化细胞中的激素、酶、神经递质
        • 激酶递
• 膜转运蛋白与小分子及离子的跨膜运输
  • 膜转运蛋白
    • 载体蛋白及其功能
      • 特性
        • 具有与溶质特异性结合的位点（高度选择性 ）
        • 转运过程具有类似于酶与底物作用的饱和动力学特征
        • 既可被底物类似物竞争性地抑制，又可被某种抑制剂非竞争性抑制以及对ph有依赖性
    • 通道蛋白（亲水性通道）及其功能
      • 类型
        • 离子通道 （顺浓度梯度 ）
          • 特性
            • 选择性和门控性
          • 分类
            • 配体门控通道 （烟碱型乙酰胆碱受体 ）
            • 电压门控通道（Ca2+、K+、Na+、Cl-通道）
            • 应力激活通道 （内耳听觉毛细胞）
        • 孔蛋白
          • 存在于革兰氏阴性细菌的外膜，线粒体、叶绿体外膜上
          • 跨膜区为β折叠
        • 水孔蛋白
  • 小分子及离子的跨膜运输类型
    • 分类
      • 简单扩散
      • 离子通道扩散
      • 易化扩散
      • 主动运输
    • 膜的选择通透和简单扩散
      • 小分子扩散速率
        • 浓度差、分子大小、脂质中溶解度
      • 小分子穿膜最简单方式：简单扩散
      • 包括脂溶性物质（醇、苯、甾类激素）、部分气体、水
    • 膜运输蛋白介导的穿膜运输
      • 分类
        • 通道蛋白
        • 载体蛋白
      • 易化扩散
        • 定义
          • 电化学梯度进行转运
        • 特点
          • 转运特异性强（高度专一性），速率快
        • 机制
          • ①载体蛋白结合溶质分子
          • ②载体构象变化
          • ③将溶质分子送至另一侧
          • ④亲和力下降后释放恢复构象
      • 离子通道
        • 特点
          • ①只介导被动运输，通道为双向的
          • ②对离子大小和电荷量有高度选择性
          • ③转运效率高，10六次方-八次方/s速率转运
          • ④并不持续开放，受到闸门控制
          • 被动双向选大电，闸门控制转运快
        • 类型
          • 配体门控通道
            • 与胞外特定配体结合使构象改变开放通道
          • 电压门控通道
            • 膜电位的改变是控制电压门开关的直接因素（开启只持续几毫秒）
          • 应力激活通道
            • 应力变构→开放→离子跨膜→膜电位改变
          • 配电力
        • 水通道的筛选机制
          • 分类
            • 11个成员：AQP0～10，对水甘油尿素都有通透性
          • 机制
            • ①AQP1中央孔通道的直径（0.28nm)限制了比水分子大的小分子通过
            • ②AQP1中央孔通道内溶质结合位点的控制（从能量补偿上限制其他离子通过）
          • 特点
            • 持续开放，不消耗能量，不受门控机制影响，水分子转运受渗透压影响
      • 主动运输
        • 定义&特点
          • 载体蛋白介导的物质逆电化学梯度，从低浓度向高浓度依次进行穿膜转移方式
          • 消耗能量来源：ATP、光吸收、电子传递、顺浓度梯度的离子运动等
          • ★分类★
            • ATP驱动泵（ATP直接供能
            • 协同运输（ATP间接供能
        • 2、协同运输
          • 分类
            • 共运输
              • 实例
                • 肠腔中的葡萄糖逆浓度梯度跨小肠上皮细胞膜的运输（钠离子葡萄糖协同）
            • 对向运输
              • 实例
                • 钠离子-氢离子交换载体
        • 1、ATP驱动泵
          • 分类
            • P-型离子泵
              • 特征
                • 2个α催化亚基，具ATP结合位点，2个β调节亚基
                • 至少有一个α亚基发生磷酸化和去磷酸
                • 转运泵水解ATP使自身形成磷酸化的中间体
                • 大多数是离子泵，负责Na+、H+、K+、Ca2+跨膜梯度的形成和维持
              • 类型
                • Na+-K+泵
                  • 消耗一个ATP分子，泵出3个Na+，泵入2个K+
                  • 生理功能
                    • 维持细胞膜电位
                    • 维持动物细胞渗透平衡
                    • 吸收营养
                • Ca2+泵
                  • 降低细胞质中的钙离子浓度
                  • 分布在所有真核细胞的质膜和某些细胞器，如内质网、叶绿体和液泡膜上
                  • 每消耗1个ATP分子，泵出2个Ca2+
                  • 含10个跨膜α螺旋
                • P型H+泵
                  • 存在于植物细胞、真菌和细菌细胞质膜上
                  • P型H+泵将H+泵出细胞，建立和维持跨膜H+电化学梯度，用来驱动转运溶质进入细胞
            • V-型质子泵
              • 存在于真核细胞的膜性酸性区室的H+泵
              • 位置
                • 内体
                • 溶酶体
                • 高尔基复合体
                • 分泌泡
                • 网格蛋白有被小泡
                • 液泡
                • 内溶高分白液
              • 转运H+过程不形成磷酸化中间体
              • 维持细胞质基质ph中性和细胞器内ph酸性
            • F-型质子泵
              • 位置
                • 细菌质膜
                • 线粒体内膜
                • 叶绿体膜
                • 细线叶
              • 氢离子顺浓度梯度运动
              • 耦联质子转运和ATP合成
              • 转运H+过程不形成磷酸化中间体
            • ABC转运体
              • 转运机制：翻转酶模型
              • ABC超家族是哺乳类细胞膜上磷脂 、胆固醇、肽、亲脂性药物等的运输蛋白