细胞生物学笔记-细胞膜及跨膜运输

特性

流动性

存在状态

液晶态——既具有固态的有序性，又有液态的流动性

形式

★ 胆固醇的含量：虽可稳定相变温度，但多↓ ★ 脂肪酸链的长短和饱和程度：长↓，短↑

★ 卵磷脂、鞘磷脂的比值：卵、鞘占膜脂的50% △卵磷脂：含不饱和脂肪酸程度高 ↑ △鞘磷脂：含 饱和 脂肪酸程度高 ↓ ★ 膜蛋白的含量(内在蛋白):类似胆固醇 影响

意义

★使膜具有缓冲作用，不易破裂 ★有利于内在蛋白作用发挥

★有利于膜的正常分裂及吞噬、吞饮作用发挥

不对称性

◆ 外层：胆固醇、磷脂酰胆碱(PC)、鞘磷脂(SM)含量多。 ①由于碳氢链长互相凝集，伸至全膜； ②三种成分亲合力强，影响流动。

◆ 内层：磷脂酰乙醇胺(PE)、磷脂酰丝氨酸(PS)、磷脂酰肌醇(PI)含量多。上述三种成份头部基团带较强的负电荷，所以细胞内侧负电荷大于细胞外侧。

膜脂的不对称性

膜蛋白不对称性

◆糖蛋白、糖脂都分布在细胞膜外表面。 ◆细胞内膜系统上的糖蛋白都位于膜腔内侧面。

膜糖类不对称性

45%

膜糖类

2-5% 识别 稳定 保护

成分

膜 55%胆固醇：占膜脂1/3

磷脂：占膜脂2/3

糖脂：占2%左右

磷脂酰胆碱 （卵磷脂PC ） 磷脂酰乙醇胺 （脑磷脂PE ） 磷脂酰丝氨酸 （PS ） 磷脂酰肌醇 （PI ） 鞘磷脂 （SM ）

糖蛋白：占膜糖类90%。 糖 脂：量少。

膜内在蛋白（整合、镶嵌、跨膜）

脂锚定蛋白（脂连接蛋白） 占膜蛋白的70-80% 镶嵌于脂质双层中间 主要是跨膜蛋白

占膜蛋白的20-30% 主要位于胞质面 细胞外表面很少 位于膜的两侧，与子分子结合 在细胞膜外表面共同构成―细胞外被‖ 或称―糖萼‖

◆ 侧向扩散 ◆ 翻转运动

◆ 旋转运动 ◆ 弯曲运动 ◆ 伸缩振荡

细胞膜

概念：包围在细胞质表面的一层薄膜。又称质膜。将细胞中生命物质与外界环境分隔开，维持细胞特有内环境。

功能

膜 脂

膜蛋白

细胞膜的功能

● “界膜”,对细胞起保护作用，为细胞提供生命活动的内环境 ● 内外物质交换和能量传递 ● 细胞识别与信息传递 ● 催化和调节生命代谢活动 ● 形成细胞表面特化结构 ◆ 极性亲水头部：磷酸、磷脂酰碱基(胆碱)

非极性疏水尾部：两条非极性的、疏水的脂肪酸烃链

◆ 双层排列：称―脂质双层‖（lipid bilayer ）

◆ 磷脂分子亲水头部都向膜的内外表面，疏水尾部向膜的中央 通常脂质双分子层又称为―双亲分子‖

● 结 构 (以磷脂分子为例)

◆ 构成生物膜的骨架

◆ 膜的流动为膜的运动、分裂、物质交换提供了保证和便利 ◆ 膜脂的双亲性对进出细胞的物质起选择和屏障作用 ● 功 能

◆ 特 点

● 埋在脂质双层内的氨基酸都是疏水的。

● 露在脂质双层内外表面的氨基酸都是亲水的。 ◆ 功 能 生物膜的特定功能主要由膜蛋白完成

● 细胞内外物质交换(膜转运Pr 、出胞、入胞) ● 信号转导（信号—受体—cAMP —PKA ） ● 细胞的分裂和运动（周边蛋白）：如吞噬、吞饮 ● 催化作用（酶）

● 特异性抗原（细胞表面抗原：免疫球蛋白）

膜糖类 功能 ◆ 保护、润滑、粘附、识别。主要由细胞外被完成。

◆ 糖分子具有稳定蛋白质分子功能，使之不能随意翻转，对蛋白质的定位、固定、稳定起作用。 膜的分子结构模型

● 片层结构模型lamella structure model (1935年) ◆蛋白质——磷脂双层——蛋白质 ● 单位膜模型unit membrane model （两暗夹一明结构） ● 液态镶嵌模型(fluid mosaic model1972) 脂质双分子层构成膜的骨架，双分子的亲水头部都向着膜的内外表面， 内在蛋白质镶嵌其中；周边蛋白位于膜的内表面，糖链位于膜的外表面。 ● 脂筏模型：脂筏(lipid rafts)：膜中富含胆固醇和鞘磷脂的微区,其中聚集一些特定的蛋白质。 这些区域比膜的其他部分厚，更有秩序且较少流动性。 △ 外层脂筏:主要含有鞘脂、胆固醇和GPI-锚定蛋白

△ 内层脂筏:此区有许多酰化的蛋白质,特别是信号转导蛋白(如:蛋白激酶等),在膜内形成一个平台 △脂筏的意义：★许多蛋白聚集在脂筏内，便于相互作用； ★提供了一个有利于蛋白质变构的微环境。

小分子物质跨膜运输的方式

本章主要内容：

被动运输和主动运输的本质

膜转运蛋白的概念、类型、作用特点

现象：物质→细胞半透膜→选择性进出细胞→保持细胞相对独立、稳定的内环境

→对细胞内外物质的交换、能量转换、代谢调节起重要作用。

膜转运蛋白（载体蛋白、通道蛋白）

△细胞膜上负责转运分子量大、非脂溶性、极性、亲水、细胞代谢产物的蛋白质分子（膜内在蛋白）。

△每种膜转运蛋白只能转运一种特定类型的分子(或离子)。

△所有膜转运蛋白都是跨膜蛋白质。

载体蛋白：

特定结合部位：一种载体蛋白只能与特定的溶质结合,通过改变构象,使溶质穿越细胞膜。

最大值(V max)：最大值是指载体蛋白所有结合部位均被占据，处于饱和状态，这时的转运速率达到最大值(V max) 。

结合常数(Km)：当转运速率达到最大值的1/2时，称结合常数。

被竞争性抑制剂所阻断：某些抑制剂能占据载体蛋白和溶质的结合部位，但不一定被转运。

被非竞争性抑制剂破坏：某些抑制剂能改变载体蛋白的构象，使其不能与溶质分子结合。

闸门通道扩散

指镶嵌在细胞膜上的转运蛋白构成闸门通道小孔。

部分离子、代谢产物、溶质分子在短时间内顺浓度梯度经闸门孔道扩散到细胞膜的另一侧

特点：

△蛋白质亲水基团嵌在小孔的表面，允许水和一些带电荷的分子（溶质）经简单扩散通过细胞膜。

△多数离子通道不持续开放，在对特定刺激发生反应的时开放，其他时间关闭,所以称为―闸门‖。

△离子通道具有高度的选择性，孔很窄。如只允许Na+、K+、Ca2+、Cl-等离子通过。

△闸门通道转运溶质的速度非常快。

△离子通道均属被动运输，不需要消耗ATP，各种离子顺电化学梯度沿通道跨膜转运。

主动运输：特点

△主动运输是小分子或离子逆浓度梯度或电化学梯度跨膜转运方式。

△需要消耗能量：水解ATP或离子电化学梯度产生的位能。

△需膜上特异性载体蛋白质介导，载体蛋白质具特异性和结构的可变性。

胞吞作用转运方式：

被运物质→吸咐在细胞表面→质膜内陷→包围被运物质→形成小囊泡→小囊泡离开质膜、质膜融合→进入细胞内。

吞噬作用

①单细胞生物摄取营养物质：

大分子或颗粒状物质→吞噬体→与溶酶体接触→膜与L膜融合→内容物被消化→一部分被细胞利用，剩余形成残质体。

②多细胞生物而言主要是用于清除入侵微生物等异物，以及细胞自身破损细胞器碎片：

被吞颗粒与细胞表面结合→细胞表面受体被激活，这些受体能识别被吞颗粒表面的抗体。

抗体+受体→结合→吞噬细胞便伸出伪足→伪足将被吞颗粒包被→形成吞噬体。

如少数特化细胞：白细胞、巨噬细胞、单核细胞等，它们分布于组织和血液中，起防御作用。

受体介导的胞吞作用

有被小窝和有被小泡形成：

LDL——入胞：LDL+受体→结合→内陷进入网格蛋白包被的囊泡→丢掉外壳与内体融合→在内体的酸性环境下LDL 与受体解离→LDL→溶酶体→消化降解→释放出自由胆固醇♂。LDL受体→转运囊泡→质膜，被重新利用。

又如：机体对VtB12、铁离子等的摄取也是通过受体介导的胞吞作用完成的。