细胞膜(质膜)与物质的穿膜运输

细胞膜(质膜)与物质的穿膜运输的思维导图。介绍了小分子物质和离子的穿膜运输、大分子和颗粒物质的穿膜运输、细胞膜异常与疾病、细胞膜的化学组成与生物特性几个方面的内容。

细胞膜(质膜)与物质的穿膜运输

• 小分子物质和离子的穿膜运输
  • 膜的选择性通透和简单扩散
    • 选择性通透
      • 分子量越小、脂溶性越强，通过脂双层膜的速率越快
      • 分子量较低的不带电荷的极性小分子也能通过脂双层
      • 脂双层对于所有带电的分子和离子都是高度不通透的
      • 各种极性分子是不能通过简单扩散的方式穿膜转运的
    • 简单扩散
      • 溶质在膜两侧保持一定的浓度差，溶质必须能透过膜
  • 膜运输蛋白介质的穿膜运输
    • 易化扩散(facilitated diffusion)是载体蛋白介导的被动运输
      • 结构特异性
      • 饱和现象
      • 竞争性抑制
    • 主动运输是载体蛋白逆浓度梯度的耗能运输
      • ATP驱动泵(transport APTase)
        • P-型离子泵(P-class ion pump)
          • Na+-k+泵
          • Ca2+泵
        • V-型质子泵(V-class proton pump)
        • F-型质子泵(F-class proton pump)
        • ABC转运体(ABC transport)
      • 协同运输(cotransport)
        • 共运输(symport)
        • 对向运输(antiport)
    • 离子通道(ion channel)高效转运各种离子
      • 离子通道的特点
        • 通道蛋白介导的是被动运输
        • 离子通道对被转运离子的大小和所带电荷都有高度的选择性
        • 转运速率高
        • 多数离子通道不是持续开放
      • 离子通道的类型
        • 配体门控通道(ligand-gate channel)
        • 电压门控通道(voltage-gate channel)
        • 应力激活通道(stress-activated channel)
    • 水通道介导水的快速转运
      • 水通道的分类
      • 水通道蛋白的结构
      • 水通道对水分子的筛选机制
• 大分子和颗粒物质的穿膜运输
  • 胞吞作用(内吞作用)(endocytosis)
    • 吞噬作用(phagocytosis)是吞噬细胞摄入颗粒物质的过程
    • 胞饮作用(pinocytosis)是细胞吞入液体和可溶性物质的过程
    • 受体介导的胞吞(receptor-mediated endocytosis)提高摄取特定物质的效率
      • 有被小窝和有被小泡的形成
      • 无被小泡形成并依次与内体和溶酶体融合
  • 胞吐作用(外排作用或出胞作用)(exocytosis)
    • 连续性分泌(constitutive secretion)是不受调节持续不断的细胞分泌
    • 受调分泌(regulated secretion)是细胞外信号调控的选择性分泌
• 细胞膜异常与疾病
  • 载体蛋白异常与疾病
    • 胱氨酸尿症(cystinuria)是载体蛋白异常性疾病
    • 肾性糖尿(renal glycosuria)是葡萄糖载体蛋白异常性疾病
  • ABC转运蛋白异常与疾病
    • 囊性纤维化(cystic fibrosis, CF)
  • 膜受体异常与疾病
    • 家族性高胆固醇血症(familial hypercholesterolemia)
• 细胞膜的化学组成与生物学特性
  • 细胞膜的化学组成
    • 膜脂(membrane lipid)构成细胞膜的结构骨架
      • 磷脂(phospholipid)是膜脂的主要成分
        • 鞘磷脂(sphingomyelin,SM)
        • 甘油磷脂(phosphoglycerides)
          • 磷脂酰乙醇胺(脑磷脂)(phosphatidylethanolamine,PE)
          • 磷脂酰胆碱(卵磷脂)(phosphatidylcholine,PC)
          • 磷脂酰丝氨酸(phosphatidylserine,PS)
          • 磷脂酰肌醇(phosphatidylionsital,PI)
      • 胆固醇(cholesterol)能够稳定细胞膜和调节膜的流动性
      • 糖脂(glycolipid)主要位于质膜的非胞质面
    • 膜蛋白(membrane protein)以多种方式与脂双分子层结合
      • 内在膜蛋白(穿膜蛋白)(transmembrane protein)
      • 外在膜蛋白(周边蛋白)(peripheral membrane protein)
      • 脂锚定蛋白(脂连接蛋白)(lipid-linked protein)
    • 膜糖类(glycolipid)覆盖细胞膜表面
  • 细胞膜的生物学特性
    • 膜的不对称性(membrane asymmetry)决定膜功能的方向性
      • 膜脂的不对称性
      • 膜蛋白的不对称性
      • 膜糖的不对称性
    • 膜的流动性(fluidity)是膜功能活动的保证
      • 脂双层为液晶二维流体
      • 膜脂分子的运动方式
        • 侧向扩散(lateral diffusion)
        • 翻转运动(flip-flop)
        • 旋转运动(rotation)
        • 弯曲运动(flexion)
      • 影响膜脂流动性的因素
        • 脂肪酸链的饱和程度
        • 脂肪酸链的长短
        • 胆固醇的双重调节作用
        • 卵磷脂与鞘磷脂的比值
        • 膜蛋白的影响
      • 膜蛋白的运动性
        • 侧向扩散(lateral diffusion)
        • 旋转运动(rotation diffusion)
  • 细胞膜的分子结构模型
    • 片层结构模型(lamella structure model)
    • 单位膜模型(unit membrane model)
    • 流动镶嵌模型(fluid mosaic model)
    • 脂筏模型(lipid rafts model)