细胞膜及跨膜信号通讯.ppt
第二章第二章 细胞膜及跨膜信号通讯细胞膜及跨膜信号通讯一、细胞膜的结构单纯扩散(simple diffusion)(1)概念:一些脂溶性物质由膜的高浓度一侧向低浓度一侧移动的过程。二、细胞膜的跨膜物质转运功能 (2)(2)转运的物质：转运的物质：O O2 2、COCO2 2等气体以及等气体以及脂溶性小分子物质。脂溶性小分子物质。1、被动转运易化扩散易化扩散(facilitated diffusion)(facilitated diffusion)(1)(1)概念概念:一些一些非脂溶性或脂溶解度甚小非脂溶性或脂溶解度甚小的物的物质质,需需特殊膜蛋白质特殊膜蛋白质的的“帮助帮助”下下,由膜的高浓度由膜的高浓度一侧向低浓度一侧移动的过程。一侧向低浓度一侧移动的过程。(2)分类:经通道的易化扩散 K+，Na+，Ca2+等根据引起通道功能改变的条件的不同:n n电压门控通道（膜两侧电位差控制的离子通道）n n化学门控通道（又叫配体门控通道，靠膜两侧的化学物质如递质、激素或药物控制）n n机械门控通道经载体的易化扩散 葡萄糖、氨基酸等2 2、主动转运、主动转运(active transport)(active transport)概念概念：指物质指物质逆逆浓度梯度或电位梯度的转运过程。浓度梯度或电位梯度的转运过程。特点特点：需要额外消耗能量需要额外消耗能量,能量由分解能量由分解ATPATP来提供；来提供；依靠特殊膜蛋白质依靠特殊膜蛋白质(泵泵)的的“帮助帮助”；是逆电是逆电-化学梯度进行的。化学梯度进行的。原发性主动转运原发性主动转运（简称：（简称：泵转运泵转运）；）；如如:NaNa+-K-K+泵泵(排排3Na3Na+摄摄2K2K+，1 1分子分子ATPATP分解供能分解供能)、CaCa2+2+-Mg-Mg2+2+泵、泵、H H+-K-K+泵等泵等分类分类：通道转运与钠通道转运与钠-钾泵转运模式图钾泵转运模式图维持细胞外维持细胞外NaNa+o o高高、细胞细胞内内KK+i i高高原先的不均匀分布状态原先的不均匀分布状态2K2K+泵至细胞内泵至细胞内;3Na;3Na+泵至细胞外泵至细胞外分解分解ATPATP产生能量产生能量当当NaNa+i i/K/K+o o激活激活钠钠-钾泵钾泵:继发性主动转运继发性主动转运概念：多种物质在进行逆浓度梯度或电位梯度的跨膜转运时，所需的能量不直接来自ATP的分解，而是依靠Na+在膜两侧浓度差，即依靠存储在离子浓度梯度中的能量完成转运，这种间接利用ATP能量主动转运过程称为继发性主动转运继发性主动转运。n n转运对象：转运对象：葡萄糖和氨基酸在小肠粘膜上皮葡萄糖和氨基酸在小肠粘膜上皮及肾小管上皮细胞的重吸收；及肾小管上皮细胞的重吸收；神经递质在突神经递质在突触间隙被神经末梢重吸收；触间隙被神经末梢重吸收；肾小管上皮细胞肾小管上皮细胞的的Na+-H+Na+-H+交换、交换、Na+-Ca2+Na+-Ca2+交换等。交换等。n n特点：特点：间接利用细胞代谢产生的间接利用细胞代谢产生的ATPATP能量；能量；介导转运的膜蛋白为转运体。如果被转运的介导转运的膜蛋白为转运体。如果被转运的离子或分子都向同一方向运动，称为离子或分子都向同一方向运动，称为同向转运同向转运同向转运同向转运，相应的转运体称为同向转运体；如果被转运的相应的转运体称为同向转运体；如果被转运的离子或分子彼此向相反方向运动，则称为离子或分子彼此向相反方向运动，则称为反向反向反向反向转运或交换转运或交换转运或交换转运或交换，相应的转运体称为反向转运体或，相应的转运体称为反向转运体或交换体。交换体。GSGSNa+-GS 同向转运载体同向转运载体3、胞吞胞吞和和胞吐胞吐式转运。式转运。胞吞：当细胞摄取大分子时，首先是大分子附着在细胞膜表面，这部分细胞膜内陷形成小囊，包围着大分子。然后小囊从细胞膜上分离下来，形成囊泡，进入细胞内部，这种现象叫胞吞。n 胞吞使一些不能穿过细胞的物质如食物颗粒、蛋白质大分子等，都能进入细胞之中，形成液体或固体小泡（食物泡）。胞吐：是指物质由细胞排出的过程。如各种细胞的分泌活动，其分泌物大都在内质网形成，经高尔基复合体加工，形成分泌颗粒或分泌囊泡，渐渐向胞膜移动，贴靠以后膜融合并出现裂孔，于是将内容物一次性全部排空。三、跨膜信号转导 不同形式的外界信号作用于细胞时，大多并不进入细胞不同形式的外界信号作用于细胞时，大多并不进入细胞或直接影响细胞内过程，而是作用于细胞膜表面，通过引起或直接影响细胞内过程，而是作用于细胞膜表面，通过引起膜结构中一种或数种蛋白质的变构作用，将外环境变化的信膜结构中一种或数种蛋白质的变构作用，将外环境变化的信息以新的信号形式传递到膜内，再引发所作用的细胞出现相息以新的信号形式传递到膜内，再引发所作用的细胞出现相应的变化。应的变化。跨膜信号转导方式大体有以下三类：离子通道介导的信号转导酪氨酸激酶偶联受体介导的信号转导 G蛋白偶联受体介导的信号转导1、离子通道介导的信号转导化学门控通道：跨膜信号转导系统中的受体本身就是离子通道。外界物质与膜蛋白结合，引起蛋白构型变化，使通道开放。如N型Ach门控通道电压门控通道：通道开放和关闭的因素是通道所在膜两侧跨膜电位的变化.如在神经细胞和肌细胞膜上有a+、Ca2+的电压门控通道机械门控通道：通道开放和关闭的因素是机械刺激。如内耳毛细胞2 2、G G蛋白耦联受体介导的信号转导蛋白耦联受体介导的信号转导n n指细胞外指细胞外信号分子受体复合物信号分子受体复合物与与G G蛋白耦联后，蛋白耦联后，导致细胞内信号分子导致细胞内信号分子(第二信使第二信使)浓度的改变，浓度的改变，从而将细胞外信号传递到胞内的过程。从而将细胞外信号传递到胞内的过程。n nG G G G蛋白耦联受体蛋白耦联受体蛋白耦联受体蛋白耦联受体:是最大的细胞膜受体家族。是最大的细胞膜受体家族。在分子结构上都是有一条多肽链组成，其中在分子结构上都是有一条多肽链组成，其中含有次跨膜疏水区域，因此也称次跨膜含有次跨膜疏水区域，因此也称次跨膜受体。受体。n nG G蛋白耦联受体系统由蛋白耦联受体系统由3 3部分组成部分组成n n（1 1 1 1）识别外来化学调节因子并与之结合的受体；）识别外来化学调节因子并与之结合的受体；）识别外来化学调节因子并与之结合的受体；）识别外来化学调节因子并与之结合的受体；n n（2 2 2 2）G G G G蛋白蛋白蛋白蛋白:鸟甘酸结合蛋白。鸟甘酸结合蛋白。鸟甘酸结合蛋白。鸟甘酸结合蛋白。是可与是可与鸟苷酸鸟苷酸结合的蛋白结合的蛋白的总称。的总称。G G蛋白连接蛋白连接膜受体膜受体和和细胞内的效应器细胞内的效应器（酶或离（酶或离子通道）子通道）n n（3 3 3 3）位于膜内侧的效应器。酶或离子通道）位于膜内侧的效应器。酶或离子通道）位于膜内侧的效应器。酶或离子通道）位于膜内侧的效应器。酶或离子通道n n跨膜传递途径：第二信使：细胞外信号分子作用于细胞膜后产生的细胞内信号分子。目前已知的有环磷酸腺苷（cAMP）、环磷酸鸟苷（cGMP）三磷酸肌醇（IP3）、二酰甘油（DG）和Ca2+3、酪氨酸激酶受体介导的信号转导 受受体体分分子子具具有有酶酶的的活活性性，即即受受体体与与酶酶是是同同一蛋白分子一蛋白分子。受体自身发生磷酸化。受体自身发生磷酸化。大大部部分分生生长长因因子子和和一一些些肽肽类类激激素素，如如表表皮皮生长因子，神经生长因子、胰岛素等。生长因子，神经生长因子、胰岛素等。特特点点：信信号号转转导导与与G G蛋蛋白白无无关关；无无第第二二信信使的产生；使的产生；无细胞质中蛋白激酶的激活。无细胞质中蛋白激酶的激活。本章要点本章要点n n被动转运：易化扩散被动转运：易化扩散n n主动转运：主动转运：Na-KNa-K泵泵n n第二信使第二信使
