第五版细胞生物学——物质的跨膜运输

第五版细胞生物学——物质的跨膜运输的思维导图，内容有细胞形态结构的观察方法、细胞及其组分的分析方法、细胞培养与细胞工程、细胞及生物大分子的动态变化、模式生物与功能基因组的研究。

物质的跨膜运输

• 膜运转蛋白与小分子及离子的跨膜运输
  • 膜转运蛋白
    • 载体蛋白
      • 速度慢，能被动+主动运输
      • 特点：
        • 1.特异性结合
        • 2.有类似酶与底物作用的饱和动力学特征
        • 3.可被底物类似物竞争性抑制
    • 通道蛋白
      • 速度快，只能协助运输
      • 类型：
        • 1.离子通道蛋白
          • 选择性跨膜通道
          • 门控性跨膜通道
          • 选择性：
            • 通道的直径，形状
            • 通道内带电荷氨基酸残基的分布
          • 特点：
            • 1.运转速率快
            • 2.通道的开启和关闭受膜电位变化、化学信号或压力刺激调控
          • 分类：
            • 1.电压门控通道
            • 2.配体门控通道
            • 3.应力激活通道
          • 作用：
            • 1.决定细胞膜对于特定离子的通透性
            • 2.与离子泵（钠钾泵）一起，调节细胞内的离子浓度和跨膜电位
        • 2.孔蛋白
          • 位置
            • 革兰氏阴性细菌的外膜及线粒体和叶绿体的外膜上
          • 特点：
            • 选择性低
            • 能通过较大的分子
        • 3.水孔蛋白
  • 小分子及离子的跨膜运输类型
    • 1.简单扩散
      • 特点：
        • 1.顺电化学梯度或浓度梯度
        • 2.不需能量
        • 3.不需转运蛋白
        • 4.双向的
    • 2.协助扩散
      • 特点：
        • 1.顺电化学梯度或浓度梯度
        • 2.不需能量
        • 3.需要转运蛋白
          • 1.葡糖转运蛋白——载体蛋白
            • GLUT蛋白家族
            • 特点：
              • 高度相似的氨基酸序列
              • 含有12个跨膜的α螺旋
            • 作用：介导葡萄糖进入红细胞及血脑屏障
          • 2.水孔蛋白
            • 作用：
              • 1.肾小管和集合管的重吸收
              • 2.从脑中排出额外的水
              • 3.眼泪和唾液的形成
    • 3.主动运输
      • 特点：
        • 1.逆电化学梯度或浓度梯度
        • 2.需能量
        • 3.需要转运蛋白
      • 根据能量来源分为
        • 1.ATP直接提供能量（ATP驱动泵）
        • 2.间接提供能量（协同转运或偶联转运蛋白）
          • 1.同向协同转运蛋白
            • 偶联物的运输方向相同
          • 2.反向协同转运蛋白
            • 偶联物的运输方向相反
        • 3.光驱动泵
          • 细菌细胞对溶质主动运输与光能的输入相偶联
• ATP驱动泵与主动运输
  • Na-K泵
    • 存在
      • 动物细胞的质膜上
    • 结构：
      • 2个α亚基
      • 2个β亚基
        • 是糖基化的多肽，不直接参与离子跨膜转运，但帮助在内质网新合成的α亚基折叠
    • 转运机制
      • 细胞内侧的α亚基与Na+相结合促进ATP水解
      • α亚基上一个天冬氨酸残基磷酸化引起α亚基构象发生变化，将Na+泵出细胞
      • 同时细胞外的K+与α亚基的另一位点结合使其去磷酸化，α亚基构象再度发生变化，将K+泵入细胞，完成整个循环。
    • 影响物质
      • 抑制剂
        • 乌本苷
          • 抑制钠钾泵活性
            • 结合钠钾泵上钾离子结合位点，导致钠离子无法泵出，钾离子无法泵入
        • 氰化物
          • 使ATP供应中断
      • 提高物
        • Mg2+和少量膜质
    • 功能：
      • 1.维持膜电位
      • 2.维持细胞渗透平衡
      • 3.吸收营养
        • 钠钾泵驱动葡萄糖协同转运载体以同向协同转运的方式，转运到小肠上皮细胞
        • GLU2以协助扩散的方式转运进入血液，完成葡萄糖的吸收
• 胞吞胞吐
  • 胞吞作用
    • 定义：
      • 细胞通过质膜内陷形成囊泡，将胞外的生物大分子、颗粒性物质或液体等摄取到细胞内，以维持细胞正常的代谢活动。
    • 分类：
      • 吞噬作用
      • 胞饮作用
  • 胞吐作用
    • 定义：
      • 细胞内合成的生物分子（蛋白质和脂质等）和代谢物以分泌泡的形式与质膜融合而将内含物分泌到细胞表面或细胞外的过程