细胞膜于物质的穿膜运输

细胞膜与物质的穿膜运输 细胞膜（cellmembrane）是包围在细胞质表面的一层薄膜，又称质膜（plasmamembrane），维持细胞特有的内环境。除质膜外，细胞内还有各种膜性细...

细胞膜于物质的穿膜运输

• 细胞膜的化学组成与生物学特性
  • 细胞膜的化学组成
    • 膜脂构成细胞膜的结构骨架
      • 应用
        • 膜功能的研究
        • 作为DNA或体内药物的运载体
      • 磷脂是膜脂的主要成分（两亲性）
        • 极性头部（亲水性）
        • 非极性尾（疏水性）
      • 胆固醇能够稳定细胞膜和调节膜的流动性（两亲性）
      • 糖脂主要位于质膜的非胞质面（两亲性）
    • 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/膜整合蛋白）
        • 占膜蛋白总量多
        • 可单/多次跨膜
        • 与膜结合紧密
      • 外在膜蛋白（周边蛋白）
        • 占量少
        • 非共价键结合
        • 易分离
      • 脂锚定蛋白（脂连接蛋白）
        • 位于膜两侧（更具灵活性）
    • 膜糖类覆盖细胞膜表面
      • 细胞外被/糖萼
      • 用于识别、通讯、交流
• 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
      • 磷脂在内外两层中种类数量分布不同
      • 糖脂仅分布于脂双层非胞质面
      • 脂类组成成分不同
    • 膜蛋白的不对称性
      • 膜蛋白分布绝对不对称，各种膜蛋白在质膜中都有一定位置
      • 穿膜蛋白穿越脂双层都有一定的方向性
      • 穿膜蛋白的两个亲水短肽链长度、氨基酸种类顺序都不同→活性位点不一样
    • 膜糖的不对称性
      • 膜糖类的分布具有显著的不对称性
        • 细胞膜糖脂、糖蛋白的寡糖侧链只分布于脂膜外表面（非胞质面）
        • 在内膜系统，寡糖侧链都分布于膜腔内侧面（非胞质面）
  • 膜的流动性是膜功能活动的保证
    • 脂双层为液晶态二维流体
      • 生理条件下膜大多呈液晶态
      • 膜的流动性是膜功能活动的保证
    • 膜脂分子的运动方式
      • 侧向扩散、翻转、旋转、弯曲
    • 影响膜脂流动性的因素
      • 脂肪酸链的饱和程度：不饱和酸越多，流动性越大
      • 脂肪酸链的长短：脂肪酸链越短，流动性越强
      • 胆固醇的双重调节：
        • ＞相变温度，限制流动
        • ＜相变温度，隔开磷脂分子，增加流动性
      • 卵磷酸:鞘磷酸的值：比值越大，流动性越强
      • 膜蛋白的影响：脂双层中嵌入的蛋白质越多，流动性越大
    • 膜蛋白的运动性
      • 侧向扩散
      • 旋转运动
  • 膜的分子结构模型
    • 片层结构模型具有三层夹板式结构特点
    • 单位膜模型体现膜形态结构的共同特点
    • 流动镶嵌模型是被普遍接受的模型
    • 脂筏模型深化了对膜结构和功能的认识
• 大分子和颗粒物质的膜泡运输
  • 胞吞作用
    • 吞噬作用
      • 摄入颗粒物
      • 形成吞噬体/泡
    • 胞饮作用
      • 吞入液体、可溶性物质
    • 受体介导的胞吞
      • 选择性、高效性
      • 有被小窝→有被小泡→（网格蛋白牵拉质膜内陷形成）
      • 无被小泡与细胞中的内体融合
      • 胆固醇是构成细胞的脂类，在肝脏中合成（LDL）
        • 过程图
        • 细胞需要胆固醇时，合成LDL受体镶嵌在质膜，质膜内陷形成有被小窝
        • 受体与LDL结合，有被小窝继续内陷，形成有被小泡，有被小泡内包裹着LDL受体及LDL颗粒
        • 在细胞内，有被小泡失去外被，成为无被小泡
        • 无被小泡与细胞中的胞内体融合，形成内吞体
        • 内吞体中的LDL受体与LDL颗粒由于受到“酸浴”作用发生分离，分别形成两个小泡
        • 携带LDL受体与LDL颗粒的小泡返回细胞膜，再次被利用
        • 携带LDL颗粒的小泡与溶酶体融合，在溶酶体内被分解为游离的胆固醇
        • 家族性高胆固醇血症
          • 常染色体显性遗传
          • 表现为血清低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）显著升高，皮肤，肌腱等部位多发黄色瘤及早发冠心病
          • 病因
            • 细胞膜上LDL受体先天缺乏或数目减少，摄取胆固醇障碍
            • LDL受体数目正常，但受体与LDL颗粒连接部位异常
            • LDL受体有被小窝的结合部位缺失
        • 新官病毒主要是通过受体介导的入胞作用入侵靶细胞
  • 胞吐作用（外排作用、出胞作用）
    • 细胞将自身合成的外输性物质和代谢废物释放到细胞外
• 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
    • 易于通过膜的物质
      • 脂溶性物质、不带电荷小分子物质
    • 不易通过膜的物质
      • 带电荷物质、大分子物质
    • 简单扩散
      • 物质由高浓度流向低浓度，不耗能【被动运输】
  • 膜运输蛋白介导的穿膜运输
    • 膜运输蛋白
      • 细胞膜中专门负责运输物质的蛋白质，通常每种膜运输蛋白只转运一种特定的溶质
      • 载体蛋白
        • 有高度选择性，结合位点引发载体蛋白空间构象改变
        • 既可介导被动运输（易化扩散），也可介导逆电化学梯度的主动运输
      • 通道蛋白
        • 对离子具有高度亲和力和高度选择性
        • 只介导顺电化学梯度的被动运输
    • 易化扩散是载体蛋白介导的被动运输
      • 非脂溶性物质：葡萄糖、氨基酸、核苷酸等
        • 结构特异性
      • 顺物质浓度梯度
        • 竞争性抑制
      • 扩散的速度取决于膜两侧的浓度差
      • 溶质分子与载体蛋白结合，饱和时，扩散速度不会再加快
        • 饱和性
    • 主动运输是载体蛋白逆浓度梯度的耗能运动
      • ATP驱动泵
        • 穿膜蛋白
        • 专一性
        • 水解ATP自身磷酸化
        • 钠钾泵（载体＆酶）：
          • 通过催化ATP水解，钠钾泵构象改变，实现钠离子和钾离子的对向运输
          • 每水解一个ATP所释放的能量对应转运3个钠离子和2个钾离子
          • 胞内：低钠高钾，所以要排钠吸钾
      • 协同运输
        • 钠钾泵或质子泵与载体蛋白协同作用，间接消耗ATP所完成的主动运输方式
        • 子主题
      • eg：葡萄糖--钠离子同向转运
        • 肠腔中葡萄糖浓度低时，肠上皮细胞通过离子驱动的主动运输吸收葡萄糖
    • 离子通道高效转运各种离子
      • 特点
        • 通道蛋白介导的是被动运输，双向/不与溶质结合
        • 大小、电荷有选择性
        • 速度快
        • 小孔有的持续开放，大多数受“闸门”控制
          • 门控通道：根据开启“闸门”信号分子的不同
            • 电压门控通道
              • 跨膜电位的改变导致蛋白构象变化，开放，时间几毫秒，自发关闭
            • 配体门控通道
              • 物质顺浓度梯度经过通道蛋白扩散到另一侧
            • 应力激活通道