1、第二章第二章 细胞的基本功能细胞的基本功能 第一节第一节 细胞膜的结构细胞膜的结构 和物质转运功能和物质转运功能 细胞膜脂质 磷脂类（磷脂类（7070）胆固醇（胆固醇（3030）糖脂类（少量）糖脂类（少量）细胞膜蛋白 表面蛋白：附着于膜的内表面或外表面 整合蛋白：肽链一次或多次穿越脂质双层 细胞膜的糖类 如：载体、载体、离子泵、通道离子泵、通道、转运体转运体 以糖脂、糖蛋白形式存在 一、膜的化学组成和分子结构一、膜的化学组成和分子结构 概念概念 脂溶性脂溶性小分子物质小分子物质直接通过膜脂质双层的直接通过膜脂质双层的顺浓度差顺浓度差的跨膜转运。的跨膜转运。如：如：O O2 2 、COCO2 2
2、、NONO、COCO、N N2 2等气体，还有等气体，还有乙醇、乙醇、部分类固醇类激素、尿部分类固醇类激素、尿素素等。等。水水也能以单纯扩也能以单纯扩散的方式跨膜转运。散的方式跨膜转运。二二 、物质的跨膜转运、物质的跨膜转运 单纯扩散单纯扩散（simple diffusion）渗透渗透(Osmosis)膜两侧的物质膜两侧的物质浓度差浓度差 通透性通透性 物质的脂溶性物质的脂溶性（比如比如CO2具有较大的脂溶性具有较大的脂溶性）分子大小及电荷分子大小及电荷 扩散量的影响因素扩散量的影响因素 单纯扩散单纯扩散（simple diffusion）二二 、物质的跨膜转运、物质的跨膜转运 膜蛋白介导的跨
3、膜物质转运膜蛋白介导的跨膜物质转运 介导物质转运的膜蛋白有：载体载体（carrier）：离子泵离子泵（ion pump）联合转运体联合转运体或单转运体 通道通道（channel）被动转运被动转运 主动转运主动转运 通道通道介导介导 载体载体介导介导 原发性主动转运（原发性主动转运（离子泵离子泵）继发性主动转运（继发性主动转运（联合转运体联合转运体）二二 、物质的跨膜转运、物质的跨膜转运 易化扩散易化扩散(facilitated diffusion)概念概念 指非脂溶性非脂溶性或脂溶性很小的物质借助膜特膜特殊蛋白质殊蛋白质的帮助，顺浓度梯度顺浓度梯度进行的跨膜转运。膜蛋白介导的跨膜物质转运膜蛋白
4、介导的跨膜物质转运 二二 、物质的跨膜转运、物质的跨膜转运 类型类型 经通道易化扩散经通道易化扩散:NaNa+、K K+、ClCl-、CaCa2+2+等等 经载体易化扩散：经载体易化扩散：葡萄糖、氨基酸葡萄糖、氨基酸等等 转运机制：亲水性孔道开放 特征：离子选择性 门控特性 经通道易化扩散经通道易化扩散 A.电压门控通道电压门控通道 （voltage-gated ion channel）通道的开、闭受通道的开、闭受膜两侧电位差膜两侧电位差控制控制的离子通称为的离子通称为。经通道易化扩散经通道易化扩散 B.化 学 门 控 通 道化 学 门 控 通 道(chemically-gated ion c
5、hannel）由某些由某些化学物质化学物质影影响和控制其开响和控制其开、闭的闭的通道通道，称为称为。经通道易化扩散经通道易化扩散 葡萄糖、氨基酸葡萄糖、氨基酸等 转运机制：变构学说 特征：特征：顺浓度梯度顺浓度梯度 饱和现象饱和现象 较高的结构特异性较高的结构特异性 竞争性抑制竞争性抑制 经经载体载体易化扩散易化扩散 原发性主动转运原发性主动转运（primary active transport)概念概念：指离子泵利用分解ATP产生的能量将物质逆浓度梯度或电逆浓度梯度或电-化学梯度化学梯度进行跨膜转运的过程 转运物质：转运物质：通常是带电离子带电离子 3 3.主动转运主动转运（active t
6、ransport）-1 离子泵离子泵：Na+-K+泵泵（Sodium-potassium Pump）是Na+-K+依赖式ATP酶，当细胞膜内细胞膜内NaNa+和膜外膜外K K+浓浓度升高度升高时泵激活 耦联转运Na+和 K+，每分解1分子ATP，移出移出3个个Na+至细胞外，2个个K+移移入入细胞内 逆电-化学梯度转运，消耗能量 哇巴因抑制其作用 化学本质和功能特点化学本质和功能特点 原发性主动转运原发性主动转运（primary active transport)-1 Jens C Skou由于发现钠钾泵与他人共同由于发现钠钾泵与他人共同获得获得1997年诺贝尔化学奖年诺贝尔化学奖 钠泵生理意
7、义钠泵生理意义 造成造成细胞内高钾细胞内高钾，胞内许多代谢反应必需，胞内许多代谢反应必需 维持胞质渗透压和细胞容积维持胞质渗透压和细胞容积的相对稳定的相对稳定 继发性主动转运的动力继发性主动转运的动力 造成膜内外造成膜内外NaNa+和和K K+浓度差，是浓度差，是细胞生物电细胞生物电产生产生的前提的前提 其生电效应直接增大膜内负电位其生电效应直接增大膜内负电位 为为NaNa+-H H+交换提供动力，排出细胞内代谢交换提供动力，排出细胞内代谢产生的产生的H H+,维持细胞内的维持细胞内的pHpH值稳定。值稳定。原发性主动转运原发性主动转运（primary active transport)-2
8、概念概念 某物质的逆电某物质的逆电-化学梯度的主动转运本身不直接消化学梯度的主动转运本身不直接消耗耗ATPATP，其其驱动力来自原发性主动转运所形成的离驱动力来自原发性主动转运所形成的离子浓度梯度子浓度梯度，这种这种间接利用间接利用ATPATP能量能量的主动转运过的主动转运过程称为程称为。(2 2)由联合转运体介导完成由联合转运体介导完成，又称联合转运又称联合转运 联合转运体联合转运体同时同时要要结合和转运结合和转运2 2种分子或离子种分子或离子。包括包括同向同向或或反向反向转运转运 转运物质转运物质：葡萄糖葡萄糖、氨基酸氨基酸、离子离子等等 继发性主动转运继发性主动转运（secondary
9、active transport）出胞和入胞出胞和入胞 1.入胞（入胞（exocytosis）胞外大分子或物质团块进入细胞的过程。胞外大分子或物质团块进入细胞的过程。吞噬吞噬 吞饮吞饮 液相入胞液相入胞 受体介导入胞受体介导入胞 吞噬吞噬 液相入胞液相入胞 二二 、物质的跨膜转运、物质的跨膜转运 2.出胞（出胞（endocytosis）胞内大分子或物质颗胞内大分子或物质颗粒的外排称为粒的外排称为。出胞和入胞出胞和入胞 有两种形式：有两种形式：持续性出胞持续性出胞（如黏液如黏液细胞分泌黏液的过程细胞分泌黏液的过程）调节性出胞调节性出胞（如递质如递质释放的过程释放的过程）小小 结结 脂溶性小分子物
10、质 水溶性小分子物质和带电离子 大分子物质或颗粒物质 单纯扩散 膜蛋白介导的跨膜转运 出胞和入胞 第二节第二节 细胞的跨膜信号转导细胞的跨膜信号转导 化学传递化学传递 细胞间直接接触细胞间直接接触 细胞间通道：缝隙连接细胞间通道：缝隙连接 细胞间的信号传递细胞间的信号传递 化学信号化学信号 神经递质（neurotransmitter）激素（hormone）细胞因子（cytokine）膜受体膜受体 跨膜和细胞跨膜和细胞内信号转导内信号转导+信号物质 靶细胞产靶细胞产生生物学生生物学效应效应 胞内受体胞内受体+胞内信号转导胞内信号转导 机械信号机械信号 电信号电信号 几种重要的跨膜信号转导方式几种
11、重要的跨膜信号转导方式 离子通道受体介导离子通道受体介导 酶耦联受体介导 G G蛋白耦联受体介导蛋白耦联受体介导 NO途径 一、离子通道受体介导一、离子通道受体介导 又名又名促离子型受体促离子型受体 种类：种类：化学门控通道化学门控通道 电压门控通道电压门控通道 机械门控通道机械门控通道 细胞间缝隙连接细胞间缝隙连接 跨膜电流跨膜电流 带电离子跨膜移动带电离子跨膜移动 细胞功能改变细胞功能改变 通通 道道 开开 放放 膜两侧电位改变膜两侧电位改变 不不同同门门控控因因子子 二、酶耦联受体介导二、酶耦联受体介导 （一）酪氨酸激酶受体（一）酪氨酸激酶受体（tyrosine kinase recep
12、tor）和酪氨酸激酶结合型受体和酪氨酸激酶结合型受体 膜外部分膜外部分 +跨膜跨膜a-螺旋螺旋 +膜内肽段膜内肽段 例如：胰岛素、肽类激素、细胞因子（如例如：胰岛素、肽类激素、细胞因子（如NGFNGF）或或激活胞质中的酪氨酸激酶激活胞质中的酪氨酸激酶 直接具有酪氨酸激酶的活性直接具有酪氨酸激酶的活性 识别相应配体识别相应配体 配体配体（外来化学信号）（外来化学信号）受体受体 受体受体-配体配体 G蛋白蛋白 激活的激活的G蛋白蛋白 G蛋白效应器蛋白效应器（酶或通道）（酶或通道）激活的激活的 G蛋白效应器蛋白效应器 第二信使第二信使浓度改变浓度改变 依赖于第二信使依赖于第二信使的酶或通道的酶或通道
13、 激活或抑制激活或抑制 细胞膜 细胞质（二）（二）G蛋白耦联受体信号转导蛋白耦联受体信号转导（二）（二）G蛋白耦联受体信号转导蛋白耦联受体信号转导-主要途径主要途径 1.受体受体-G蛋白蛋白-AC途径途径 AC ATP cAMP改变改变 G 配体配体 +受体受体 +PKA 2.受体受体-G蛋白蛋白-PLC途径途径 化学门控的化学门控的Ca2+释放通道释放通道 PLC PIP2 IP3 DG+IP3受体受体 内质网或肌浆网内质网或肌浆网中中Ca2+的释放的释放 激活蛋白激酶激活蛋白激酶C(PKC)（二）（二）G蛋白耦联受体信号转导蛋白耦联受体信号转导-主要途径主要途径 G 配体配体 +受体受体
14、+第二信使第二信使（second messengersecond messenger）定义：指激素、递质、细胞因子等信号分子（第一信使）作用于细胞膜后产生的细胞内细胞内信号分子信号分子，可把胞外信号分子携带的信息转入胞内 调节对象：蛋白激酶、离子通道 第二信使学说的创立获第二信使学说的创立获1971年诺贝尔生理学和医学奖年诺贝尔生理学和医学奖.G蛋白及其在细胞信号转导中的作用获蛋白及其在细胞信号转导中的作用获1994年诺贝尔生理学和年诺贝尔生理学和医学奖医学奖.种类：环环-磷酸腺苷磷酸腺苷(cAMP)(cAMP)三磷酸肌醇三磷酸肌醇(IP(IP3 3)、二酰甘油二酰甘油(DG)(DG)环磷酸鸟
15、苷环磷酸鸟苷(cGMP)(cGMP)CaCa2+2+（三）气体分子参与的信号转导途径（三）气体分子参与的信号转导途径 精氨酸精氨酸 NOS NO NO：GTP cGMP PKG+底物蛋白磷酸化底物蛋白磷酸化 sGC 自由出入细胞膜自由出入细胞膜 NO生理功能的发现获生理功能的发现获1998年诺贝尔生理学和医学奖年诺贝尔生理学和医学奖（四）核受体介导的信号转导途径（四）核受体介导的信号转导途径 例如：类固醇激素、维生素例如：类固醇激素、维生素D3D3和甲状腺激素等和甲状腺激素等 小结小结 几种主要的跨膜信号转导途径：几种主要的跨膜信号转导途径：G蛋白耦联受体信号通路主要途径 第二信使的定义，常见种类
