细胞膜动力学和跨膜信号通讯 (2)精选PPT.ppt

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1、关于细胞膜动力学和跨膜信号通讯(2)1第1页，讲稿共53张，创作于星期二2第一节细胞膜超微结构及物质跨膜转运第一节细胞膜超微结构及物质跨膜转运一、生物膜的分子结构及组成一、生物膜的分子结构及组成液态镶嵌模型液态镶嵌模型 以液态的以液态的以液态的以液态的脂质双分子层脂质双分子层脂质双分子层脂质双分子层为基架，其中镶嵌着具有不为基架，其中镶嵌着具有不为基架，其中镶嵌着具有不为基架，其中镶嵌着具有不同分子结构和不同生理功能的球形蛋白质。同分子结构和不同生理功能的球形蛋白质。同分子结构和不同生理功能的球形蛋白质。同分子结构和不同生理功能的球形蛋白质。（Singer and Nicholson，1972

2、）屏障屏障 物质交换物质交换 反应及信号传递反应及信号传递 单位膜：流动性，不对称性，主动选择性单位膜：流动性，不对称性，主动选择性第2页，讲稿共53张，创作于星期二3第3页，讲稿共53张，创作于星期二41.脂质脂质(磷脂磷脂)：头（极性，亲水）：头（极性，亲水）尾（脂肪酸，非极性，疏水）尾（脂肪酸，非极性，疏水）2.蛋白质：表面蛋白，整合蛋白蛋白质：表面蛋白，整合蛋白 转运蛋白（膜通道，载体和离子泵）转运蛋白（膜通道，载体和离子泵）受体蛋白，酶等受体蛋白，酶等3.糖类：糖蛋白，糖脂，被细胞外化学物质识别并特异糖类：糖蛋白，糖脂，被细胞外化学物质识别并特异性结合，发挥作用。性结合，发挥作用。第

3、4页，讲稿共53张，创作于星期二5第5页，讲稿共53张，创作于星期二6n头：甘油头：甘油+磷酸基团磷酸基团+碱基碱基n尾：两条脂肪酸尾：两条脂肪酸(烃链烃链)通过两羟基与甘油连通过两羟基与甘油连磷酸甘油酯磷酸甘油酯酯键第6页，讲稿共53张，创作于星期二7二、细胞的跨膜物质转运二、细胞的跨膜物质转运(选择通透性选择通透性)（一）单纯扩散：（一）单纯扩散：simple diffusion 物质分子或离子遵循单纯的物理学定律从高浓度物质分子或离子遵循单纯的物理学定律从高浓度区域向低浓度区域移动的现象。区域向低浓度区域移动的现象。特点特点:无饱和性无饱和性 不依靠特殊膜蛋白质不依靠特殊膜蛋白质 扩散通

4、量：取决于膜两侧该物质的浓度梯度和该物扩散通量：取决于膜两侧该物质的浓度梯度和该物质的脂溶性，如质的脂溶性，如O2，CO2，尿素等可自由通透细胞，尿素等可自由通透细胞膜。膜。第7页，讲稿共53张，创作于星期二8 水水：极极性性小小，可可自自由由通通过过磷磷脂脂双双分分子子层层，从从低低渗渗透透压压区区向向高渗透压区移动。高渗透压区移动。水水溶溶性性分分子子：高高度度不不通通透透，通通过过水水孔孔蛋蛋白白特特异异通通道道进进出出细细胞（相对分子量超胞（相对分子量超200不通过）不通过）转运的物质：转运的物质：H2O、O2、CO2、NH3、N2、尿素、乙醚、乙醇、尿素、乙醚、乙醇、类固醇类激素等少

5、数几种。类固醇类激素等少数几种。第8页，讲稿共53张，创作于星期二9（二）膜蛋白介导的跨膜转运（二）膜蛋白介导的跨膜转运 1 1、被动运输、被动运输 passive transportpassive transport 特点：特点：顺浓度或电顺浓度或电-化学梯度进行化学梯度进行 不耗能，依赖电不耗能，依赖电-化学梯度所贮存的势能，化学梯度所贮存的势能，但有膜蛋白参与。但有膜蛋白参与。(如易化扩散如易化扩散)2 2、主动转运、主动转运 active transportactive transport 特点：特点：逆浓度梯度或电逆浓度梯度或电-化学梯度进行化学梯度进行 需要消耗能量，由分解需要消耗

6、能量，由分解ATPATP来提供来提供第9页，讲稿共53张，创作于星期二101、被动运输，被动运输，也称为也称为易化扩散易化扩散 facilitated diffusion载体介导的易化扩散载体介导的易化扩散 carrier facilitated diffusion 通道介导的易化扩散通道介导的易化扩散 channel facilitated diffusion第10页，讲稿共53张，创作于星期二11载体介导的易化扩散载体介导的易化扩散载体介导的易化扩散载体介导的易化扩散:(变构变构,102104分子分子/s）载载体体carrier：膜膜膜膜蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质，有有有有一一一一个个个个或

7、或或或数数数数个个个个结结结结合合合合位位位位点点点点或或或或功功功功能能能能性性性性AA残残残残基基基基，能能能能选选选选择择择择性性性性的的的的与与与与底底底底物物物物结结结结合合合合，发发发发生生生生构构构构象象象象变变变变化化化化，实现物质的转运。实现物质的转运。实现物质的转运。实现物质的转运。如如Gaa特点：结构特异性高；饱和现象；竞争性抑制特点：结构特异性高；饱和现象；竞争性抑制第11页，讲稿共53张，创作于星期二12第12页，讲稿共53张，创作于星期二13通道介导的易化扩散通道介导的易化扩散通道介导的易化扩散通道介导的易化扩散:(门控门控,107,107108108离子离子离子离

8、子/s)/s)通道通道通道通道channelchannel：膜蛋白质，结构可在：膜蛋白质，结构可在：膜蛋白质，结构可在：膜蛋白质，结构可在相应理化因子的作用下迅速的发生变化，相应理化因子的作用下迅速的发生变化，相应理化因子的作用下迅速的发生变化，相应理化因子的作用下迅速的发生变化，被称为被称为被称为被称为激活激活激活激活，随后迅速的，随后迅速的，随后迅速的，随后迅速的失活失活失活失活。特点：有一定特异性，可以处于开放特点：有一定特异性，可以处于开放特点：有一定特异性，可以处于开放特点：有一定特异性，可以处于开放或关闭的不同功能状态，通透性变化快，或关闭的不同功能状态，通透性变化快，或关闭的不同

9、功能状态，通透性变化快，或关闭的不同功能状态，通透性变化快，迅速。迅速。迅速。迅速。第13页，讲稿共53张，创作于星期二14 电压门控通道电压门控通道电压门控通道电压门控通道 voltage-gated channel voltage-gated channel 化学化学/配体门控通道配体门控通道配体门控通道配体门控通道 chemically/ligand-gated channel chemically/ligand-gated channel 机械门控通道机械门控通道 mechanically-gated channelmechanically-gated channel第14页，讲稿共5

10、3张，创作于星期二15电压门控通道电压门控通道电压门控通道电压门控通道第15页，讲稿共53张，创作于星期二16化学化学化学化学/配体门控通道配体门控通道配体门控通道配体门控通道第16页，讲稿共53张，创作于星期二172、主动转运、主动转运、主动转运、主动转运 active transport 分类：分类：原发性主动转运原发性主动转运原发性主动转运原发性主动转运 primary active transportprimary active transport 继发性主动转运继发性主动转运继发性主动转运继发性主动转运 secondary active transportsecondary acti

11、ve transport 第17页，讲稿共53张，创作于星期二18原发性主动转运原发性主动转运：直接利用代谢产生的能量逆浓：直接利用代谢产生的能量逆浓度和电势梯度跨膜转运。离子泵度和电势梯度跨膜转运。离子泵 能量直接来自能量直接来自ATPATP的分解的分解 维持细胞内外离子的不均衡分布维持细胞内外离子的不均衡分布 细胞外细胞外NaNa+是细胞内的是细胞内的10101515倍，细胞内倍，细胞内K K+是是细胞外的细胞外的40405050倍倍 钠钠-钾泵钾泵(sodium-potassium pump)(sodium-potassium pump)的主动转运的主动转运机制机制第18页，讲稿共53张

12、，创作于星期二19第19页，讲稿共53张，创作于星期二201.Na+-K+泵的分子结构泵的分子结构q2个个亚单位和亚单位和1 1个个亚单位亚单位q250 KDq分解1个ATP，排出3Na+，摄入2个K+2.Na+-K+泵的启动和活动强度与膜内出现较多的泵的启动和活动强度与膜内出现较多的Na+和和膜外出现较多的膜外出现较多的K+有关。有关。3.Na+-K+泵活动时，泵出泵活动时，泵出Na+和泵入和泵入K+这两个过程是这两个过程是同时进行或耦联在一起。同时进行或耦联在一起。4.Na+-K+泵活动的生理意义：泵活动的生理意义：q形成和保持细胞内外形成和保持细胞内外Na+、K+不均衡分布及建立一种势能

13、不均衡分布及建立一种势能储备。储备。q为某些物质的继发性主动转运提供势能差。为某些物质的继发性主动转运提供势能差。第20页，讲稿共53张，创作于星期二21第21页，讲稿共53张，创作于星期二22第22页，讲稿共53张，创作于星期二23Glu第23页，讲稿共53张，创作于星期二242 2）CaCa2+2+ATPase:ATPase:钙泵（钙泵（CaCa+-Mg-Mg+依赖式依赖式ATPATP酶）酶）质膜：从胞质转运至胞外；质膜：从胞质转运至胞外；在细胞器膜在细胞器膜:从胞质转运至细胞器内（如内质网内）从胞质转运至细胞器内（如内质网内）3 3）H+H+ATPase:ATPase:质膜中，将质膜中，

14、将H+H+移出细胞移出细胞4 4）H+/K+H+/K+ATPase:ATPase:分分解解1 1个个ATPATP，将将泵泵出出1 1个个H+H+泵泵回回1 1个个K+K+第24页，讲稿共53张，创作于星期二25原发性主动转运原发性主动转运原发性主动转运原发性主动转运第25页，讲稿共53张，创作于星期二26继发性主动转运：继发性主动转运：(转运能量不直接来源转运能量不直接来源ATP)ATP)离离子子从从高高浓浓度度向向低低浓浓度度转转运运为为被被转转运运物物质质逆逆浓浓度度的的主主动动转转运运提提供供能能量量的的转转运运方方式式。（不不直直接接利利用用ATPATP分分解解释释放放的的能能量量，而

15、而是是利利用用膜膜内内外外其其它它离离子子的的势势能能差差所进行的主动转运）所进行的主动转运）同同向向转转运运：离离子子与与被被转转运运分分子子向向同同一一方方向向移移动动。如如肾肾小小管中管中G,aaG,aa和和Cl-Cl-与与Na+Na+的同向转运。的同向转运。反向转运反向转运：如肾小管分泌：如肾小管分泌H+H+、K+K+与与Na+Na+的反向转运。的反向转运。第26页，讲稿共53张，创作于星期二27同向转运同向转运symport第27页，讲稿共53张，创作于星期二28逆向转运逆向转运逆向转运逆向转运antiportantiport第28页，讲稿共53张，创作于星期二29（三）胞呑和胞吐（

16、三）胞呑和胞吐1.胞呑（入胞）胞呑（入胞）细胞外某些大分子物质或物质团块（如侵细胞外某些大分子物质或物质团块（如侵入体内的细菌、病毒、异物或血浆中脂蛋白入体内的细菌、病毒、异物或血浆中脂蛋白颗粒、大分子营养物质等）进入细胞的过程。颗粒、大分子营养物质等）进入细胞的过程。第29页，讲稿共53张，创作于星期二301.胞吞胞吞 1)呑噬：物质大，膜内陷成小泡呑噬：物质大，膜内陷成小泡 2)胞饮：液体或小物质胞饮：液体或小物质 A.胞吮胞吮(无选择性允许外液入胞无选择性允许外液入胞)B.胞膜窖胞吮胞膜窖胞吮(受体介导，选择性，小面积膜内陷，能浓受体介导，选择性，小面积膜内陷，能浓 缩和内缩和内质化小分

17、子物质质化小分子物质)C.受体介导式胞呑：网格蛋白受体介导式胞呑：网格蛋白-有被小窝形式入胞有被小窝形式入胞 是一种最重要的入胞形式，通过这种方式入胞的物质有是一种最重要的入胞形式，通过这种方式入胞的物质有50多种，多种，包括包括血浆低密度脂蛋白颗粒、运铁蛋白、血浆低密度脂蛋白颗粒、运铁蛋白、VitB12 运输蛋白、多种运输蛋白、多种生长调节因子、胰岛素、抗体和某些细菌毒素、病毒等。生长调节因子、胰岛素、抗体和某些细菌毒素、病毒等。第30页，讲稿共53张，创作于星期二31Primarylysosomeendosomecoated pit第31页，讲稿共53张，创作于星期二32入胞的基本过程：入

18、胞的基本过程：转运物质被转运物质被细胞膜识别细胞膜识别与转运物质相接触的膜与转运物质相接触的膜发生内陷，并逐渐将其发生内陷，并逐渐将其包绕包绕转运物质和包绕它转运物质和包绕它的膜进入胞浆内形的膜进入胞浆内形成吞食泡成吞食泡吞食泡与溶酶吞食泡与溶酶体融合，其内体融合，其内容被酶消化容被酶消化第32页，讲稿共53张，创作于星期二332.胞吐（出胞）胞吐（出胞）一一些些大大分分子子物物质质或或固固态态、液液态态的的物物质质团团块块由由细细胞胞排排出出的过程。的过程。囊泡膜成为质膜，内容物排出细胞囊泡膜成为质膜，内容物排出细胞 主主要要见见于于细细胞胞的的分分泌泌活活动动，如如内内分分泌泌腺腺把把激激

19、素素分分泌泌到到细细胞胞外外液液中中，外外分分泌泌腺腺把把酶酶原原颗颗粒粒和和黏黏液液分分泌泌到到腺腺管管的的管管腔腔中中，以及神经细胞的轴突末梢把以及神经细胞的轴突末梢把神经递质神经递质分泌到突触间隙中。分泌到突触间隙中。第33页，讲稿共53张，创作于星期二34EndoplasmicreticulumGolgi bodySecretivevesicleNucleusMitochondria出胞的基本过程：出胞的基本过程：第34页，讲稿共53张，创作于星期二35第35页，讲稿共53张，创作于星期二36总结：跨膜物质转运总结：跨膜物质转运膜的转运被动运输主动运输简单扩散：高浓度低浓度：CO2 O

20、2易化扩散载体介导：Gaa通道介导：KNaCa2渗透扩散：水从溶质浓度低浓度高原发性主动转运（离子泵）胞呑出胞（胞吐）呑噬胞饮：胞吮胞膜窖胞吮受体介导式胞呑继发性主动转运：靠间接提供能量的主动运输同向转运反向转运第36页，讲稿共53张，创作于星期二37主动转运主动转运协同转运协同转运离子通道离子通道K第37页，讲稿共53张，创作于星期二38第二节细胞间通讯和信号转导第二节细胞间通讯和信号转导n n跨膜信号转导的两种高效机制跨膜信号转导的两种高效机制跨膜信号转导的两种高效机制跨膜信号转导的两种高效机制:电信号电信号 化学信号化学信号n信号传递方式：信号传递方式：电化学信号通过细胞间连接在胞质间直

21、接传递电化学信号通过细胞间连接在胞质间直接传递 通过旁分泌自分泌或神经调质进行局部化学通讯通过旁分泌自分泌或神经调质进行局部化学通讯 电化学信号相结合的长距离通讯电化学信号相结合的长距离通讯第38页，讲稿共53张，创作于星期二39 受体：受体：是镶嵌在细胞膜表面或存在于细胞内的特异蛋白，是镶嵌在细胞膜表面或存在于细胞内的特异蛋白，能与化学信号（配体）特异性结合能与化学信号（配体）特异性结合并引起生物学效并引起生物学效应的特殊蛋白质应的特殊蛋白质。靶细胞：靶细胞：能与化学信号分子作用的细胞。能与化学信号分子作用的细胞。第39页，讲稿共53张，创作于星期二40 跨膜信号转导主要涉及跨膜信号转导主要

22、涉及跨膜信号转导主要涉及跨膜信号转导主要涉及三个环节三个环节三个环节三个环节：胞外信号的识别与结合胞外信号的识别与结合 信号转导信号转导信号转导信号转导 胞内效应胞内效应胞内效应胞内效应大体有以下三类方式大体有以下三类方式 离子通道介导的信号转导离子通道介导的信号转导离子通道介导的信号转导离子通道介导的信号转导 G G G G蛋白偶联受体介导的信号转导蛋白偶联受体介导的信号转导 酶偶联受体介导的信号转导酶偶联受体介导的信号转导酶偶联受体介导的信号转导酶偶联受体介导的信号转导第40页，讲稿共53张，创作于星期二41一、离子通道受体介导的跨膜信号传递一、离子通道受体介导的跨膜信号传递 (一一)化学

23、门控通道化学门控通道受化学分子控制，与膜电位变化没直接关系受化学分子控制，与膜电位变化没直接关系如如AChACh作用于作用于AChACh受体受体 (二二)电压门控通道电压门控通道对跨膜电位变化敏感对跨膜电位变化敏感第41页，讲稿共53张，创作于星期二42化学门控通道：化学门控通道：nAChR 谷氨酸受体谷氨酸受体 天冬氨酸受体天冬氨酸受体 -氨基丁酸受体氨基丁酸受体 甘氨酸受体甘氨酸受体 ATP ATP受体受体 5-HT 5-HT受体受体第42页，讲稿共53张，创作于星期二43电压门控过程：膜去极化 通道蛋白构象变化 通道开放 离子跨膜转运结构：结构：:四个结构域四个结构域12第43页，讲稿共

24、53张，创作于星期二44一、离子通道介导的信号转导一、离子通道介导的信号转导一、离子通道介导的信号转导一、离子通道介导的信号转导第44页，讲稿共53张，创作于星期二45二、二、G G蛋白偶联受体介导的信号转导蛋白偶联受体介导的信号转导 含氮类激素作用机制含氮类激素作用机制 膜表面受体与膜内膜表面受体与膜内G G蛋白偶联启动的。蛋白偶联启动的。三种特殊蛋白：三种特殊蛋白：n 受体蛋白：识别并结合外来化学因子受体蛋白：识别并结合外来化学因子(7(7次跨膜次跨膜螺旋螺旋)n G G蛋白：蛋白：三亚单位三亚单位(细胞膜内侧细胞膜内侧)n 效应器酶（质膜中，离子通道或酶）效应器酶（质膜中，离子通道或酶）

25、第45页，讲稿共53张，创作于星期二46效应效应器酶器酶G蛋白偶联受体介导过程蛋白偶联受体介导过程第46页，讲稿共53张，创作于星期二47第47页，讲稿共53张，创作于星期二48三、激酶相关受体介导的跨膜信号转导三、激酶相关受体介导的跨膜信号转导(一一)激酶受体激酶受体 1.酪氨酸激酶受体酪氨酸激酶受体 一一个个糖糖基基化化细细胞胞外外域域(螺螺旋旋跨跨膜膜序序列列)和和一一个个带带有有酪酪氨氨酸酸激激酶酶活活性性的的细细胞胞内内域域组组成成。配配体体是一些肽类激素和生长因子。是一些肽类激素和生长因子。第48页，讲稿共53张，创作于星期二49酪氨酸激酶受体酪氨酸激酶受体 生长因子生长因子|与酪

26、氨酸激酶受体结合与酪氨酸激酶受体结合|膜外膜外N端：端：识别、结合第一信使识别、结合第一信使 膜内膜内C端：端：具有酪氨酸激酶活性具有酪氨酸激酶活性|细胞内生物效应细胞内生物效应第49页，讲稿共53张，创作于星期二502.鸟苷酸环化酶受鸟苷酸环化酶受（位于质膜和胞内两种）（位于质膜和胞内两种）a.膜型膜型 N端端:胞外胞外,受体结合受体结合 C端端:胞内胞内,鸟苷酸环鸟苷酸环化酶化酶 b.可溶性可溶性 与与NO结合结合,激活激活cGMP生成生成第50页，讲稿共53张，创作于星期二51第51页，讲稿共53张，创作于星期二52(二二)JAK相关激酶受体相关激酶受体 受体与受体与JAK激酶是一复合单位。激酶是一复合单位。JAK激酶激酶蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质-PO4第52页，讲稿共53张，创作于星期二04.04.2023感谢大家观看第53页，讲稿共53张，创作于星期二