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1、第七章 细胞膜与物质转运 (p59-67)回顾 细胞连接：指相邻细胞密切接触的区域特 化形成一定的连接结构。 细胞连接分类：封闭连接、锚定连接、通 讯连接Various Cell Junctional ComplexesVarious Cell Junctional Complexes回顾 细胞外基质：是由细胞合成并分泌到细胞 外，分布在细胞表面或细胞之间的大分子 。主要是一些多糖和蛋白、或蛋白聚糖所 构成的网络结构。 组成分三类：氨基聚糖(GAG)和蛋白 聚糖(PG) 、结构蛋白（胶原、弹性蛋白） 、黏着蛋白（纤连蛋白、层黏连蛋白）重点 主动运输与被动运输的特点及其生物学意 义 Na+/K+
2、泵的结构和作用原理 细胞化学信号分子分类 细胞膜受体 的类型 G蛋白偶联系统的组成物质运输穿膜运输膜泡运输被动运输主动运输简单扩散Na+-K+泵 离子通道扩散 易化扩散Ca 2+泵 H +泵胞吞作用胞吐作用吞噬作用 胞饮作用 受体介导的胞吞作用一、 穿膜运输：小分子和离子物质（一）被动运输特点：顺浓度梯度不消耗能量1.简单扩散适应物质：a.非极性的小分子 如O2、CO2、N2b.不带电荷的极性小分子 如水、尿素、乙醇、甘油等 物质从浓度较高的一 侧直接穿过膜的脂质双 层向浓度较低的一侧扩 散。最简单的运输方式 。简单扩散(simple diffusion) 限制因素 脂溶性:脂溶性越强 ，通过
3、脂双层膜的速 率越快。 相对分子质量:相对 分子质量小，脂溶性 高的分子才能快速扩 散。 物质的带电性: 不适应物质： a.带电荷的离子：H+、Na+、K+、Cl-、HCO3- b.大的不带电荷分子：葡萄糖、氨基酸、蔗糖、 核苷酸等简单扩散特点：顺浓度梯度扩散；不需要提供能量；没有膜蛋白的协助。简单扩散的溶质扩散速率与溶质浓度成正比。2.离子通道扩散适应物质：极性很强的水化离子Na+、K+、Ca2+特点：需特异离子通道蛋白离子通道蛋白是镶嵌 在膜上的跨膜蛋白质， 它由 -螺旋蛋白构成， 其中心具有亲水性通道 ，它对离子具有高度的 亲和力，允许适当大小 的离子顺浓度梯度瞬间 大量的通过。 短杆菌
4、肽形成的离子通道 现已鉴定过的离子通道蛋白在膜中都有开和关两种 构型相当于门，所以将通道蛋白形成的通道称为门 控通道(gated channel)。 电位依赖性电压闸门通 道(voltage-gated channels) 配体闸门通道(ligand gated channel) 机械闸门通道(stretch- gated channel) 3.易化扩散（又称促进扩散、协助扩散 或帮助扩散）适应物质：非脂溶性物质或亲水性物质例：葡萄糖、氨基酸、核苷酸、金 属离子等特点：需载体蛋白易化扩散同简单扩散相比，具有以下一些特点易化扩散的速度要快几 个数量级。 具有饱和性: 具有高度的选择性: 膜运输蛋
5、白的运输作用 也会受到类似于酶的竞 争性抑制，以及蛋白质 变性剂的抑制作用。红细胞膜上葡萄糖转运蛋白水的被动运输 水通道蛋白 (aquaporin) 水孔 蛋白 的跨 膜结 构域 （二）主动运输特点：逆浓度梯度需载体蛋白协助耗能主动运输的意义主动运输的意义：被动运输是减少细胞与周围 环境的差别，主动运输则是努力创造差别。离子泵(pump)：参与主动运输的载体蛋白。由于它们消耗的代谢能多数来自ATP，所以又称 它们为某某ATPase。主要有Na+K+泵和Ca2+ 泵。1.Na+K+泵(Na+K+ pump， Na+K+ ATPase)的结构、作用原理 结构: Na+K+ ATPase由两个大 亚
6、基(亚基)和两个小亚 基(亚基)组成。亚基 是跨膜蛋白，在膜的内侧 有ATP结合位点;在亚基 上有Na+和K+结合位点 运输机制： Na+K+ ATPase运输分为六个过程。每 水解一个ATP， 运出3个Na+ ， 输入2个K+ 。Na+ K+泵工作的结果，使细胞内的Na+浓度比细胞外低10 -30倍，而细胞内的K+浓度比细胞外高10-30倍。 作用： 维持了细胞内适当的Na+ /K+浓度，抵消了Na+ /K+的 扩散作用。 在建立细胞质膜两侧 Na+ 浓度梯度的同时，为葡萄 糖协同运输泵提供了驱动力； Na+ 泵建立的细胞膜电位，为神经和肌肉电脉冲传 导提供了基础。2.Ca2+ 泵(Ca2+
7、 pump， Ca2+ ATPase)的结构和作用原理 结构：有10个跨膜区; 激活:两种激活机制，Ca2+/钙调蛋白 (CaM)复合物的激活; 蛋白激酶C激活。 运输机制: 类似于Na+/K+ ATPase。每水 解一个ATP将两个Ca2+从胞质溶胶输出到 细胞外。Maintains low cytosolic Ca+Present In Plasma and ER membranes CaCa+ ATPaseATPaseModel for mode of action for Ca+ ATPaseConformation change3. H +泵位于溶酶体膜上，能将细胞质 中的H+泵入溶
8、酶体中，以维持其酸性 环境。（三）伴随运输 (cotransport) 伴随运输又称协同运输、偶联运输， 它不直 接消耗ATP，但要依赖离子泵建立的电化学梯 度， 所以又将离子泵称为初级主动运输 (primary active transport)， 将协同运输称为 次级主动运输(secondary active transport)。 动物细胞中，质膜上的钠泵和载体协作完成葡 萄糖、氨基酸等的逆浓度梯度的协同运输。葡萄糖与Na+离子的协同运输 共运输/同向运输 伴随运输对运输/异向运输 主动与被动运输的比较 性质简单扩散促进扩散主动运输参与运输的膜 成份脂蛋白蛋白被运输的物质 是否需要结合否
9、是是能量来源浓度梯度浓度梯度ATP水解或浓 度梯度运输方向顺浓度梯度顺浓度梯度逆浓度梯度特异性无有是运输的分子高 浓度时的饱和 性无有是二、膜泡运输：大分子及颗粒物质并不直接穿过细胞膜,而是 通过一系列膜囊泡形成和融合来完成的转运过 程。 运输输：大分子和颗颗粒物质质 膜泡：脂质质双膜围绕围绕 被运输输物质质形成的膜囊 泡 方式：胞吞作用和胞吐作用。（一）胞吞作用（endocytosis）:又称入胞作用。是细胞表面发生内陷 ，由细胞膜把环境中的大分子或颗粒物 包围成小泡，脱离细胞膜进入细胞的转 运过程。 吞噬作用 胞吞作用胞饮作用 受体介导的胞吞作用1.吞噬作用细胞内吞较大的固 体颗粒物质或大
10、分子复 合体，如细菌、无机尘 粒、细胞碎片等 。吞噬体（phagosome） 或吞噬泡(phagocytic vesicle)2.胞饮作用细胞吞入的物 质为大分子溶液物质 或极微小颗粒物。胞 饮作用存在于白细胞 、肾细胞、小肠上皮 细胞、肝巨噬细胞和 植物细胞。胞饮体或胞饮小泡通过受体与配体结合而引发的胞吞 作用。受体介导的内吞作用是一种选择浓 缩机制，既可保证细胞大量地摄入特 定的大分子，同时又避免了吸入细胞 外大量的液体。具有特异性、高效性 。适应物质：低密度脂蛋白、运铁蛋 白、生长因子、胰岛素等蛋白类激素 、糖蛋白等3.受体介导的胞吞作用受体介导内吞的基本特点配体与受体的结合是特异的,
11、具有选择性 ； 要形成特殊包被的内吞泡。基本过程 大致分为四个基本过程配体与膜受体结 合形成一个小窝(pit); 小窝逐渐向内凹陷 ，然后同质膜脱离形成一个被膜小泡; 被 膜小泡的外被很快解聚, 形成无被小泡, 即 初级内体; 初级内体与溶酶体融合,吞噬的 物质被溶酶体的酶水解。低密度脂蛋白LDL的结构LDL颗粒质量为3X 106Da，直径20 30 nm，芯部含约1500个胆 固醇分子，这些胆固醇 分子被酯化成长链脂肪 酸。芯部周围由一脂单 层包围，脂单层包含磷 脂分子和未酯化的胆固 醇以及一个非常大的单 链糖蛋白质 (ApoB-100) ，这个蛋白质分子可以 和靶膜上受体结合。LDL颗粒与
12、LDL受体结合示意图LDL的内吞衣被2.胞吐作用（ exocytosis） 与胞吞作用顺 序相反，某些大分 子物质通过形成小 囊泡从细胞内部移 至细胞表面，小囊 泡的膜与质膜融合 ，将物质排出细胞 之外的过程。 (细 胞分泌）细胞分泌1.结构分泌 指分泌蛋白合成后立即被包装入GB的分泌 囊泡中，随即很快被运送到质膜处，分泌 到细胞外。 不需要任何信号的触发, 它存在于所有类型 的细胞中。 给细胞外提供酶、生长因子和细胞外基质 成分外，也为细胞质膜提供膜整合蛋白和 膜脂。 运输泡(transport vesicles)2.调节性分泌 指细胞分泌蛋白合成后被储存于分泌囊中 ，只有当细胞接受细胞外信
13、号（激素）的 刺激，引起细胞内Ca2+浓度瞬时升高，才能 启动胞吐过程，使分泌泡与细胞膜融合， 向细胞外间隙释放分泌物，这种分泌过程 称调节性分泌途径。 又称诱导型, 见于某些特化的细胞，如能分 泌激素、神经递质、消化酶的分泌细胞。 需要细胞外信号刺激 分泌泡(secretory vesicles) 有两个特点:一是具有选择性;第二个特点是 具有浓缩作用,可使被运输的物质浓度提高 200倍。第八章 细胞膜与细胞的 信号转导 （P68-76） 信号转导(signal transduction):当细胞感受 细胞外信号分子的刺激后，将胞外信号转 变为细胞内信号，最终使细胞产生特异性 的反应，这一过
14、程称为信号转导。 包括三个方面：信号分子、细胞膜表面接 近信号分子的受体及把信号进行跨膜转导 的系统、胞内信号转导途径。第一节 细胞的化学信号分子 及其受体一、信号分子 1.化学信号： 种类：短肽、蛋白质、气体分子（NO、CO） 、氨基酸、核苷酸、脂类、胆固醇衍生物。 特点：特异性-一种信号只能作用于一种 或几种细胞；复杂性-同一信号可对不同的细胞 产生不同的效应；时间效应-有的反应快、效应短暂 ，有的反应慢、效应长久。信号分子2.据胞外信号的特点和作用方式，分为内分泌 激素、神经递质、局部化学介质等类型。3.据溶解度，分两类： 1）亲脂性信号分子（hydrophobic signal mol
15、ecular）：甾类激素和甲状腺素。不溶 于水，易穿过靶细胞膜进入细胞内，与细 胞内受体结合形成配体受体复合物，进而 调节基因表达。 2）亲水性信号分子（hydrophilic signal molecular）：神经递质、生长因子、局部 化学递质和大多数激素。只能与靶细胞表 面受体结合，再经信号转换机制，在细胞 内产生第二信使或激活蛋白激酶或蛋白磷 酸酶的活性，引起细胞的应答反应。 第一信使（ primary messenger）：细胞外 的信号分子，不直接参与细胞的物质和能 量代谢，而作为一种信使起传递信息的作 用。第二信使（secondary messenger，第二信号）： 细胞外信号
16、物质通过信息跨膜传递机制使细胞内产 生c AMP、c GMP、IP3和DG等物质，从而激活细 胞内一系列代谢反应。这些胞内信号物质称第二信 使，对胞外信号起转换和放大的作用。二、受体（receptor） 是一类能识别并选择性结合细胞外的化学信 号分子（配体），启动一系列生物化学反应 而产生特定的生物效应的生物大分子。 化学组成：糖蛋白，少数为糖脂，或糖蛋白 与糖脂的复合物。 分为：细胞内受体（存在于细胞质或细胞核 内的受体）和细胞膜受体（存在于细胞膜上 的受体）。Cell-surface receptor and intracellular recepor细胞膜受体的化学成分和结构1.化学成分：主要为跨膜糖蛋白。 2.结构：细胞外域：与配体相互作用，亲水部分跨膜域：将受体固定在细胞膜上，疏水部分
