细胞膜与物质的跨膜运输

医用细胞生物学，第四章细胞膜与物质的跨膜运输思维导图。

细胞膜与物质的穿膜运输

• 细胞膜
  • 功能：将细胞中的物质与外界环境隔开，维持细胞特有的内环境
  • 定义：包围在细胞质表面的一层薄膜，又称“质膜”
  • 化学组成
    • 膜蛋白
      • 内在膜蛋白，又称“穿膜蛋白”
        • α螺旋或β筒形式
      • 外在膜蛋白
        • 又称“周边蛋白”，与膜脂的极性头部或内在蛋白亲水区以非共价键相互作用间接与膜结合
      • 脂锚定蛋白
        • 又称“脂连接蛋白”，位于胞质侧，以共价键直接与胞质面脂单层相互作用而与胞结合
      • 运动性
        • 侧向扩散
        • 旋转运动
    • 膜脂
      • 胆固醇
        • 两亲性分子
        • 双重调节
          • 稳定细胞膜
          • 调节膜的流动性
      • 糖脂
      • 磷脂
      • 构成细胞膜的结构骨架
      • 影响膜脂流动性的因素
        • 脂肪酸链的饱和程度
          • 不饱和脂肪酸越多，流动性越大
        • 脂肪酸链的长短
          • 脂肪酸链短，流动性大
        • 胆固醇的双重调节作用
          • 有效防止低温时膜流动性的突然降低
        • 卵磷脂与鞘磷脂的比值
          • 比值下降，流动性随之下降
        • 膜蛋白的影响
          • 嵌入的蛋白越多，流动性越小
    • 膜糖
      • 膜糖类覆盖细胞膜表面
        • 细胞表面
          • 以质膜为主体，加上糖被和质膜内的胞质溶液形成的复合结构功能体系。包括细胞外表的微绒毛、纤毛、鞭毛等特化结构
  • 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
      • 膜蛋白的不对称性
      • 膜糖的不对称性
    • 膜的流动性是膜功能活动的保证
      • 膜质分子的运动方式
        • 侧向扩散
        • 翻转运动
        • 旋转运动
        • 弯曲运动
      • 脂双层为液晶态二维流体
  • 分子结构模型
    • 流动镶嵌模型
      • 不能说明具有流动性的质膜在变化过程中怎样保持膜的相对完整性和稳定性
      • 目前被普遍接受的模型
    • 片层模型
      • 三层夹板式
    • 单位膜模型
      • “两暗夹一明”的三层式结构
    • 脂筏模型
• 小分子物质和离子的穿膜运输
  • 简单扩散
    • • 一：溶质在膜两侧保持一定的浓度差
      • 二：溶质必须能透过膜
  • 膜运输蛋白介导的穿膜运输
    • 膜运输蛋白
      • 载体蛋白，也称“转运体”
        • 易化扩散
          • 结构特异性
          • 饱和现象
          • 竞争性抑制
      • 通道蛋白
        • 主动运输
          • 载体蛋白介导，逆电化学梯度
          • ATP驱动泵
            • ATP驱动蛋白或运输ATP酶
            • P-型离子泵
            • Na⁺-K⁺泵
              • 胞内高K⁺，胞外高Na⁺
                • 水解一个ATP分子，可输出3个钠离子，转入2个钾离子
            • 水解ATP，使自身磷酸化
        • 协同运输
          • 共运输
            • 两种溶质分子相同方向的联合转运
          • 对向运输
            • 同一种转运体将两种不同的离子或分子分别向膜的相反方向的运输过程，由离子浓度梯度驱动
          • 直接动力：膜两侧的电化学梯度中的能量
          • 间接消耗ATP所完成的主动运输方式
        • 离子通道
          • 通道蛋白介导的是被动运输，通道是双向的，顺电化学梯度方向自由扩散
          • 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
          • 离子通道的类型
            • 配体门控通道
              • 离子通道型受体
                • 与细胞外的特定配体结合后，发生构想改变，结果将“门”打开，允许某种离子快速穿膜扩散
            • 电压门控通道
              • 开放与关闭的直接因素：膜电位的改变
            • 应力激活通道
              • 通道蛋白感受应力而改变构想，开启通道使“门”打开，离子通过亲水通道进入细胞，引起膜电位变化，产生电信号
• 大分子和颗粒物质的膜泡运输
  • 定义：大分子和颗粒物质被运输时并不直接
  • 胞吞作用
    • 定义：分子摄入大分子或颗粒物质的过程
    • 吞噬作用
      • 定义：吞噬细胞摄入颗粒物质的过程
      • 吸附
        • 被吞噬的物质首先吸附在细胞表面，形成膜泡
      • 吞入
        • 将颗粒物包裹后从膜上分离下来进入细胞，膜泡将与溶酶体融合被消化降解
      • 动物体内只有中性粒细胞,单核细胞，巨噬细胞具有吞噬功能，分布在血液和组织中，吞噬入侵的微生物，清除损伤，衰老和凋亡的细胞
      • 在机体防御和稳定内环境中发挥重要作用
      • 吞噬形成的膜泡称为吞噬体或吞噬泡质膜
      • 质膜下肌动蛋白丝驱动对颗粒物质的吞入
    • 胞饮作用
      • 转胞吞作用
        • 胞饮体进入细胞不与溶酶体融合，而是穿过细胞质与另一侧的质膜融合胞吐的过程
      • 液相内吞
        • 非特异性的固有内吞作用
        • 细胞把细胞外液及其中的可溶性物质摄入细胞内
      • 吸附内吞
        • 具有一定的特异性
        • 细胞外大分子及/或小颗粒物质吸附在细胞表面（与糖蛋白的静电作用或与受体结合）
      • 定义：细胞吞入大分子溶液物质或极微小颗粒物的活动
      • 条件：细胞周围环境达中某可溶性物质包括氨基酸，蛋白质等达到一定浓度
      • 发生场所：质膜上的特殊区域
      • 胞饮体或胞饮泡：质膜下微丝的收缩使质膜内陷包围液体物质，形成的一个没有外被包裹的膜性小泡
      • 几乎发生在所有类型的真核细胞中，但多见于能形成伪足和转运功能活跃的细胞
    • 受体介导的胞吞
      • 有被小窝和有被小泡的形成
        • 有被小窝
          • 受体集中在质膜的特定区域
          • 具有特异性
        • 有被小泡
          • 细胞外溶质（配体）同有被小窝处的受体结合，形成配体-受体复合物，网格蛋白聚集在有被小窝的胞质侧，进一步内陷后，与质膜断离后形成的
            • 子主题
          • 外表面包被：网格蛋白组成的笼状结构
            • 网格蛋白：蛋白复合物。没有特异性
          • 负责将细胞外特性物质向细胞内转运
        • 衔接蛋白：既能结合网格蛋白，又能特异性结合跨膜受体胞质面的尾部肽信号
      • 无被小泡形成并依次与内体和溶酶体融合
        • 无被小泡
          • 有被小泡脱去包被，可与早期内体融合
        • 酸浴
          • 内体的低PH改变了受体和配体分子的亲和状态，从而释放出与其结合的配体分子
        • 含有配体的内体将与溶酶体融合，内吞的物质被溶酶体降解消化
        • 不含配体的内体以出芽的的方式形成运载受体的小囊泡，返回质膜，受体重新利用
        • 载脂蛋白：起特异性作用
        • 内体：动物细胞质中经胞吞作用形成的一种由膜包围的细胞器
        • 内体的作用：运输由胞吞作用新摄入的物质到溶酶体被降解
      • 定义：细胞通过受体的介导选择性高效摄取细胞外特定大分子物质的过程
      • 作用：提高细胞摄取特定物质的效率
  • 又称“囊泡运输”，”小泡运输“
  • 胞吐作用
    • 连续性分泌
      • 不受调节持续不断的细胞分泌
      • 又称”固有分泌“
      • 定义：分泌蛋白在粗面内质网合成之后，转运至高尔基复合体，经修饰，浓缩，分选，形成分泌泡，被运送☞细胞膜，与质膜融合将分泌物排出细胞外的过程
    • 受调分泌
      • 细胞外信号调控的选着性分泌
      • 定义：分泌蛋白合成后先储存与分泌囊泡中，当细胞接受到细胞外信号的刺激，引起细胞内钙离子浓度瞬间升高，才能启动胞吐过程
  • 细胞膜异常与疾病
    • 载体蛋白异常
    • 膜受体异常
    • ABC转运体蛋白异常