医学细胞生物学第四章细胞膜与生物学特性

这是南方医科大学的大一学生自己总结出来的，可供大家参考交流，内容包含细胞膜的化学组成，细胞膜的生物特性，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。

细胞膜与物质的穿膜运输

• 细胞膜的化学组成
  • 膜脂构成细胞膜的结构骨架
    • 磷脂（主要成分）
      • 甘油磷脂
        • 磷脂酰乙醇胺（脑磷脂）（PE）
        • 磷脂酰胆碱（卵磷脂）（PC）
        • 磷脂酰丝氨酸（PS）
        • 磷脂酰肌醇（PI）
      • 鞘磷脂
        • 以鞘氨醇代替甘油
    • 胆固醇（稳定细胞膜和调节膜的流动性）
    • 糖脂（位于质膜的非胞质面）
      • 由脂类和寡糖组成，也是亲水脂分子
  • 膜蛋白以多种方式与脂双分子层结合
    • 内在膜蛋白（单次穿膜/多次穿膜/多亚基穿膜）
    • 外在膜蛋白
      • 是一类与细胞膜结合比较松散的不插入脂双层的蛋白质，分布在质膜的胞质侧或胞外侧
    • 脂锚定蛋白
  • 糖类（膜糖）朝向膜外
    • 低聚糖+膜脂=糖脂（7%）
    • 膜糖中的99%糖以多聚糖或者低聚糖链形式共价结合形成糖蛋白
• 细胞膜的生物特性
  • 膜的不对称性决定了膜功能的方向性
    • 膜脂的不对称性
      • 绝大部分的鞘磷脂和磷脂酰胆碱位于脂双层的外层，而在内层中磷脂酰乙醇胺，磷脂酰丝氨酸和磷脂酰肌醇含量较多
      • 不同膜性细胞器中的脂类成分的组成和分布不同
    • 膜蛋白的不对称性
      • 膜蛋白分布是绝对不对称的，如血影蛋白分布在红细胞膜内侧面，酶和受体多位于质膜的外侧面（腺苷酸环化酶则位于质膜的内侧胞质面）
    • 膜糖的不对称性
  • 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
      • 达到相变温度---晶状凝胶
    • 膜脂分子的运动方式
      • 翻转，侧向，旋转，弯曲
    • 影响膜脂流动性的因素
      • 脂肪酸链饱和程度
      • 脂肪酸链的长短
      • 胆固醇的双重调节作用
      • 卵磷脂和鞘磷脂的比值（比值越低，流动性越低）
      • 膜蛋白的影响
        • 嵌入的蛋白越多，界面脂就越多，膜脂的流动性越小，但膜脂与某些内在蛋白的结合是可逆的
    • 膜蛋白的运动性
      • 侧向扩散
      • 旋转运动
  • 细胞膜的分子结构模型
    • 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
• 小分子物质和离子的穿膜运输
  • 简单扩散
    • 满足的条件:1.膜两侧保持一定的浓度差;2.溶质必须能够透过膜
    • 如:脂溶性物质醇,笨,甾类激素以及CO2,O2,N2 .能过但是慢：水，乙醇，尿素
  • 离子通道扩散
    • 特点：1.双向性，净通量取决于电化学梯度；2.具有高度选择性；3.转运速率高；4.不持续开发，受到闸门控制；
    • 类型:1.配体门（离子通道受体）；2.电压门（受到电位变化影响，开放只有几毫秒，存在于神经元，肌细胞，腺上细胞）3.应力激活门（感受应力变化），内耳毛细胞；
    • 水通道
      • 类型：AQP1.2.4.5.6和AQP0相似，只能够通透水；AQP3.7.9.10还能够通透甘油和尿素等中性小分子；AQP8功能尚不明确。
      • 水通道是出于持续开放状态的膜通道蛋白；水分子通过水通道的移动方向完全由膜两侧的渗透压决定
  • 易化扩散
    • 可在某些载体蛋白的介导下，不消耗细胞的代谢能量，顺物质浓度梯度或电化学梯度进行转运
    • 特点：（1）结构特异性；（2）饱和现象：细胞膜中的载体蛋白的数量和转运速率有限；（3）竞争性抑制：所运底物与载体蛋白的结合可以被竞争性抑制物特异性阻断；
  • 主动运输
    • 对于维持细胞内外物质的差异，维持细胞生命活动至关重要
    • 利用能量的方式可以分为ATP驱动泵和协同运输
      • ATP驱动泵：（1）P型离子泵；（2）V-型质子泵；（3）F-型质子泵；（4）ABC转运体；
      • 协同运输：（1）共运输：小肠上皮细胞吸收葡萄糖；（2）对向运输：胃底腺壁细胞分泌盐酸；
• 大分子和颗粒物质的穿膜运输
  • 胞吞作用
    • 吞噬作用是吞噬细胞摄入颗粒物质的过程
      • 可以摄取较大的颗粒物（无机尘粒，细菌，细胞碎片或者多分子物质）
      • 分为吸附（不具有专一性）和吞入（形成吞噬体或者吞噬泡）
      • 在机体防御和稳定内环境中发挥了重要的作用
    • 胞饮作用是细胞吞入液体和可溶性物质的过程
      • 吞噬大分子溶液物质或者极微小的颗粒物
      • 分为液相内吞（非特异性）和吸附内吞（具有一定的特异性）
      • 发生在巨噬细胞，白细胞，毛细血管内皮细胞，肾小管上皮细胞，小肠上皮细胞
    • 受体介导的胞吞提高摄取特定物质的效率
      • 受体向有被小窝集中与LDL结合——有被小窝凹陷，溢缩成有被小泡——形成无被小泡——LDL与受体分离——LDL降解成游离的胆固醇和脂肪酸，质膜重新被利用
      • 内体是动物细胞质中经过胞吞作用形成的一种由膜包围的细胞器，起作用是运输由胞吞作用新摄入的物质到溶酶体被降解
      • 胆固醇是构成生物膜的重要成分，还是很多重要生物活性分子的前体化合物，如：类固醇激素，维生素D和胆酸，胆固醇在肝脏中合成并包装成低密度脂蛋白（LDL）
  • 胞吐作用
    • 连续性分泌是不受调节持续不断的细胞分泌（普遍存在于动物细胞中）
    • 受调分泌是细胞外信号调控的选择性分泌
      • 合成后先存储与分泌囊泡中，受到信号后才会分泌
      • 存在于分泌激素，酶，神经递质的细胞内
  • 细胞膜异常与疾病
    • 载体蛋白异常
      • 胱氨酸尿症是载体蛋白异常性疾病
      • 肾性糖尿病是葡萄糖载体蛋白异常（重吸收障碍）性疾病
    • ABC转运体pro异常与疾病
      • 囊性纤维化（编码转运体的基因发生突变）
    • 膜受体异常与疾病
      • 家族性高胆固醇血症是一种常染色体显性遗传病使得LDL受体异常
• 存在于细菌质膜，叶绿体膜，线粒体内膜，使得氢离子顺浓度梯度进行运动
• 存在与真核细胞的膜形酸性区室，作用于膜性细胞器，逆浓度梯度转运H+
• 钠钾泵每水解一个ATP分子就输出三个钠离子，输入两个钾离子；α和β结合才具有酶的活性；