医学细胞生物学第四章思维导图

满满干货！医学细胞生物学第四章提纲及细节考点一览图（包括记忆口诀），细胞膜的化学组成、生物学特性、分子模型......为你罗列完整重点难点，一图在手，应有尽有！

第四章

• 第一节
  • 细胞膜的化学组成
    • 膜脂构成细胞膜的结构骨架
      • 功能
        • 屏障、维持内环境稳定
        • 参与物质运输
        • 信号传递
        • 细胞识别
        • 能量转化
        • 组成与结构
        • 屏运信识能组
      • 含量：50％
      • 一个动物细胞质膜中含有大约一亿个膜脂分子
      • 脂质分为
        • 磷脂
        • 胆固醇
        • 糖脂
      • 1磷脂是膜脂的主要成分
        • 分类
          • 甘油磷脂
            • 甘油为骨架，两条脂肪酸链，具有双亲性
            • 分类
              • 磷脂酰胆碱：卵磷脂PC；胆碱
              • 磷脂酰乙醇胺：脑磷脂PE；乙醇胺
              • 磷脂酰丝氨酸：PS；丝氨酸
              • 磷脂酰肌醇：PI；肌醇
              • 胆乙丝肌
            • 一条脂肪酸链不含双键，另一条含有一个或几个双键，形成30°弯曲
          • 鞘磷脂
            • 鞘磷脂以鞘氨醇代替甘油为骨架，鞘氨醇的氨基结合不饱和脂肪酸
            • 在膜中含量较少，在神经元细胞膜中含量较多
            • 鞘磷脂与其代谢产物（神经酰胺、鞘氨醇、1-磷酸鞘氨醇）参与各种细胞活动，如细胞增殖、分化、凋亡等。
      • 2胆固醇能够稳定细胞膜和调节膜的流动性
        • 分布：胆固醇散布在磷脂分子之间，分布较均匀
        • 含量
          • 动物细胞胆固醇含量高（有的将近50%)
          • 植物细胞膜中含量极少（约占膜脂的2%)
          • 502
        • 功能：调节膜的流动性，加强膜的稳定性，--没有胆固醇，细胞膜会解体
      • 3糖脂主要位于质膜的非胞质面
        • 分布：胆固醇散布在磷脂分子之间，分布较均匀
        • 功能：调节膜的流动性，加强膜的稳定性，--没有胆固醇，细胞膜会解体
        • 分类
          • 最简单的糖脂是脑苷脂，极性头部只是一个半乳糖，葡萄糖残基（髓鞘）
          • 最复杂的糖脂是神经节苷脂，极性头部有多个糖残基；在神经元细胞膜中最丰富，占总膜脂5%~10%
          • 脑神
        • 特点
          • 具两亲性，极性头部为羟基，紧靠磷脂极性头部；非极性疏水结构为甾环和烃链，对磷脂的脂肪酸尾部的运动有干扰作用
    • 膜蛋白以多种方式与脂双分子
      • 轴突髓鞘<25％，线粒体内膜=75%
      • 功能越复杂，蛋白含量越高
      • a-螺旋：3.6个aa盘旋一周，相邻螺旋之间，肽键的亚氨基（-NH)中的H与关基（-CO)的O,形成氢键，与螺旋长轴平行。
      • β-折叠片：多肽分子处于伸展状态，多肽链反复折叠，反向平行，相邻肽段之间形成氢键。
      • 内在膜蛋白
        • 含量：70%~80%
        • 分类
          • 单次穿膜
          • 多次穿膜
          • 多亚基穿膜
          • 单多多
        • 特性
          • 通常肽链N端在细胞外侧
          • 跨膜区域一般含20~30个疏水氨基酸残基，多数跨膜区域是a-螺旋，也有以β-折叠片多次穿膜形成筒状结构，如孔蛋白
          • 亲水的胞外、胞质区由极性氨基酸组成，可与水溶性物质相互作用
          • N外极性氨基酸
      • 外在膜蛋白
        • 含量：20%~30%
        • 特性
          • 在脂双层之外（胞质侧或胞外侧）,通过非共价键如离子键和静电作用力附着在膜脂或膜蛋白上
          • 是水溶性蛋白，与膜结合较弱，改变溶液离子浓度或pH,可分离它们而不破坏膜结构。
          • 非共水溶离P分
        • 分类
          • 胞质侧：酶；信号因子；纤维网络，提供机械支持，也连接整合蛋白，如红细胞的血影蛋白和锚蛋白。
          • 非胞质侧：细胞外基质成分
      • 脂锚定蛋白
        • 特性
          • 位于膜的两侧，以共价键结合于脂类分子
          • 在膜上运动性增大，加快与胞外信号结合、反应的速度
          • 共价动快膜两侧
        • 分类
          • 胞内：信号蛋白，连接脂双层的脂肪酸链或异戊二烯基。
          • 细胞黏附分子等，糖基磷脂酰肌醇锚定蛋白(GPI)。
          • 实例
            • Src激酶：N端甘氨酸残基与脂单层中的豆蔻酸和棕榈酸形成共价键
            • Ras通过其在C端附近的一个或两个半胱氨酸残基分别与异戊二烯基和棕榈酸形成共价键而锚定在质膜胞质面
            • 位于质膜外表面的一些蛋白质通过与磷脂酰肌醇分子相连的寡糖链共价键结合锚定在质膜上，位于外层
              • 结合方式
                • 磷脂酰肌醇分子两条脂肪酸插入质膜中；肌醇与长度不等的寡糖链结合；寡糖链末端的磷酸己醇胺与蛋白的C端共价结合
      • 去垢剂
        • 离子型去垢剂：十二烷基磺酸钠（SDS)(引起蛋白质变性）
          • 两亲性
        • 非离子去垢剂：TritonX-100(对蛋白质比较温和）
        • 十二磺，三吨百
    • 膜糖类覆盖细胞膜表面
      • 占质膜重量2%~10%
      • 93%与膜蛋白结合--糖蛋白，7%与膜脂结合--糖脂
      • 糖蛋白的糖基化主要主要发生在天冬酰胺上，其次苏氨酸、丝氨酸，且几个位点同时发生糖基化
      • 动物细胞膜糖类
        • 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
          • 常见于糖链末端，真核细胞表面的净负电荷主要由他形成
          • 易捕集钠离子、钙离子等并吸引水分子
        • 乙半葡，甘岩唾
    • ABO血型抗原
      • 分类
        • 糖脂
          • A血型（A酶）:在糖链末端添加N-乙酰半乳糖胺
          • B血型（B酶）:在糖链末端添加半乳糖
          • AB血型：兼具上述两种酶
          • O血型：缺少上述两种酶
          • AN乙酰半，B型半乳糖
        • 血型
          • A型：红细胞含A抗原，血清含抗B抗体
          • B型：红细胞含B抗原，血清含抗A抗体
          • AB型：红细胞含A及B两种抗原，血清则不含抗A及抗B抗体
            • 万能输血者
          • O型：红细胞没有A及B抗原，血清含抗A及抗B抗体
            • 万能受血者
    • 细胞外被/糖萼
      • 细胞外表面富含糖类的周缘区。
      • 被金属钌染色后电镜下显示10-20nm厚的结构
      • 细胞外被的糖类：低聚糖侧链跟蛋白、脂类相连；也包括分泌出来吸附在细胞表面的糖蛋白与蛋白聚糖的多糖侧链（细胞外基质成分
      • 功能：保护、细胞识别、物质运输、接触抑制、形态形成、分化过程、免疫识别、癌变等；抵御物理、化学性损伤
  • 细胞膜的生物学特性
    • 膜的不对称性决定膜功能的方向性
      • 膜脂的不对称性
        • 内外脂单层含量和比例有差异
          • 磷脂酰丝氨酸&磷脂乙醇胺主要位于内层
          • 鞘磷脂&磷脂酰胆碱位于外层
          • 乙丝内，鞘胆外
        • 不同膜性细胞，其中脂质组成和分布不同
          • 质膜富含鞘磷脂、磷脂酰胆碱、胆固醇等
          • 线粒体内膜富含心磷脂
          • 高尔基复合体膜上鞘磷脂含量是内质网的6倍
          • 质鞘胆²，线心磷，高尔内质鞘六倍。
        • 意义：如鞘脂比例增加有利于增加自由羟基间的氢键进而提高膜的稳定性
      • 膜蛋白的不对称性
        • 在质膜中有特定位置，分布绝对不对称
          • 血影蛋白：质膜内侧
          • 酶和受体：质膜外侧
            • 5'-核苷酸酶
            • 磷酸酯酶
            • 激素受体
            • 生长因子受体
            • 腺苷酸环化酶：细胞内侧胞质面
        • 内在蛋白具有方向性，分布不对称
          • 血型糖蛋白N端外侧C端内侧
          • 带3蛋白N内侧
        • 亲水端：肽链长度、氨基酸种类和顺序都不同
      • 膜糖的不对称性
        • 分布于质膜外表面或内膜系统膜腔内表面
      • 生物学意义：膜组分分布不对称与膜功能不对称、膜的方向性有关。
        • 寡糖链决定ABO血型
        • 激素受体位于质膜外侧
        • 凋亡时位于脂双层内侧的磷脂酰丝氨酸翻转到外侧成为巨噬细胞识别和吞噬的信号
    • 膜的流动性是膜功能的保证
      • 脂双层为液晶态二维流体
        • 只能在二维平面交互位置
        • 有序性&流动性
        • 相变温度→凝胶状态
        • 既可以运动又可以提供机械支持
      • 膜脂的运动方式
        • ①侧向扩散运动：脂质分子之间交换位置：主要运动方式
        • ②翻转运动：一层翻到另一层，在内质网发生
        • ③旋转运动：膜脂分子自旋运动
        • ④弯曲运动：尾部弯曲摆动大，亲水头部摆动小
        • ⑤还有脂肪酸链的伸缩、振荡运动
        • 侧翻转弯
      • 影响膜流动性的因素
        • ①脂肪酸链的饱和程度
          • 饱和=排列紧密=流动性小
        • ②脂肪酸链的长短
          • 脂肪酸链长=相互作用弱=流动性弱
        • ③胆固醇的双重调节作用
          • 相变温度以上时，胆固醇的固醇环结合部分烃链
            • 限制流动性
          • 相变温度以下时，胆固醇隔开磷脂分子
            • 干扰晶态形成
        • ④卵磷脂与鞘磷脂的比值
          • 哺乳类，卵磷脂和鞘磷脂占膜脂50%
          • 卵磷脂不饱和程度高，流动性大；而鞘磷脂相反。
        • ⑤膜蛋白的影响
          • 膜蛋白限制膜脂分子活动，嵌入蛋白越多，流动性越差
        • ⑥其他
          • 膜脂的极性基团
          • 环境温度
          • PH
          • 离子强度
          • 金属离子
        • 记忆：饱长胆固醇，卵鞘比蛋白。
      • 膜蛋白的运动性
        • 分类
          • ①侧向扩散
            • L.Frye&M.Edidin利用细胞融合和间接免疫荧光法证明膜蛋白可以在膜上自由扩散
            • 低温（1℃）下基本停止运动
            • 测定常用荧光漂白恢复技术
          • ②旋转运动
        • 注意
          • 有些膜蛋白无法运动（10％-70％）
          • 脂质的流动性影响膜蛋白的流动性
          • 膜蛋白的运动不需要消耗能量
        • 意义
          • 生物膜的各种功能都是在膜的流动状态下进行的，膜的流动过低，代谢终止。
  • 细胞膜的分子模型
    • 片层结构模型具有三层夹板式
      • 蛋白质-磷脂-蛋白质三层(暗亮暗)
      • 细胞膜由两层磷脂分子组成
      • H.Davson & J.Danielli
    • 单位膜模型体现膜形态结构的共同特点
      • J.D.Robertson
    • 流动镶嵌模型是被普遍接受的模型
      • 膜是一种动态的、不对称的、具有流动性特点的结构。
      • 脂双层→膜连贯主体，有有序性、流动性；
      • 蛋白质分子有的嵌在脂双层或附着在脂双层的表面，是动态的不对称、流动性的结构&组份；可运动、聚集，以参与瞬间、非永久性的相互作用。
    • 板块镶嵌模型
      • 脂双层中有能独立移动的脂类板块，板块之间存在流动的脂类区域，这两者之间处于一种连贯的动态平衡之中→生物膜是由同时存在的不同流动性的板块镶嵌而成的动态结构
    • 脂筏模型深化了对膜结构和功能的认识
      • 定义
        • 脂双层中由特殊脂质和蛋白质组成的微区，富含胆固醇和鞘脂类，聚集特定种类膜蛋白；较厚，有序，少流动
        • 胆鞘特定膜蛋白，较厚有序少流动。
      • 脂阀周围富含不饱和磷脂，流动性较高。
      • 特点
        • 许多蛋白聚集在脂筏内，便于相互作用；
        • 脂筏提供有利于蛋白质变构的环境，形成有效构象。
      • 功能：信号转导、受体介导内吞作用、胆固醇代谢运输
• 第四节
  • 载体蛋白异常
    • 胱氨酸尿症
  • 水通道蛋白异常
    • 糖尿病白内障
  • 离子通道异常
    • 囊性纤维化
  • 膜受体异常与疾病
    • 家族性高胆固醇血症
• 第三节
  • 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
• 第二节
  • 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
    • 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
      • 1、ATP驱动泵
        • 分类
          • P-型离子泵
            • 钙泵
              • 存在磷酸化和去磷酸化过程
              • 每水解1分子ATP转出细胞或泵入肌浆网两个钙离子
            • 钠钾泵
              • 水解1分子ATP→3Na+ & 2K
              • 结果：胞内低钠高钾
              • 三钠二钾钠钾泵
          • 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
          • 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
          • 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
      • 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
    • 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
• 主题