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1、第第五章五章 物质的跨膜运输物质的跨膜运输 被动运输被动运输（passive transport）主动运输主动运输（active transport）胞吞作用（胞吞作用（endocytosis）与胞吐作用（）与胞吐作用（exocytosis）物质的跨膜运输是细胞维持正常生命活动的基础之一。 被动运输（被动运输（passive transport）特点特点：运输方向、跨膜动力、能量消耗、膜转运蛋白类型类型：简单扩散（simple diffusion）、协助扩散（facilitated diffusion）膜转运蛋白： 载体蛋白（carrier proteins）通透酶（permease）性质；
2、介导被动运输与主动运输。通道蛋白（channel proteins）高效转运离子，没有饱和值； 离子通道是门控的；只介导被动运输。类型： 电压门通道（voltage-gated channel） 配体门通道（ligand-gated channel） 压力激活通道（stress-activated channel） 主动运输主动运输（active transport） 特点特点：运输方向、跨膜动力、能量消耗、膜转运蛋白 被动与主动运输的比较 类型类型：三种基本类型 由由ATP直接提供能量的主动运输直接提供能量的主动运输ATP泵泵 P-P-离子泵离子泵 如如钠钾泵钠钾泵 （结构与机制）、钙泵、氢
3、泵钙泵、氢泵 V-型质子泵、F-型质子泵 ABCABC超家族超家族 协同运输协同运输（cotransport） 由Na+-K+泵（或H+-泵）与载体蛋白协同作用， 靠间接消耗ATP所完成的主动运输方式 物质的跨膜转运与物质的跨膜转运与膜电位膜电位 胞吞作用（胞吞作用（endocytosis）与胞吐作用（与胞吐作用（exocytosis）作用作用：完成大分子与颗粒性物质的跨膜运输，又称膜泡运输或批量运输（bulk transport）。属于主动运输。 胞吞作用胞吞作用 胞吐作用胞吐作用胞吞作用胞吞作用 胞饮作用（pinocytosis）与吞噬作用（phagocytosis）。胞饮作用与吞噬作用主
4、要有三点区别受体介导的内吞作用 胞内体（endosome）及其分选作用 胞吐作用胞吐作用 组成型的外排途径（constitutive exocytosis pathway） 所有真核细胞 连续分泌过程 用于质膜更新（膜脂、膜蛋白、胞外基质组分、营养或信号分子） default pathway：除某些有特殊标志的駐留蛋白和调节的分泌泡外，其余蛋白的转运途径：粗面内质网高尔基体分泌泡细胞表面 调节型外排途径（regulated exocytosis pathway） 特化的分泌细胞 储存刺激释放 产生的分泌物（如激素、粘液或消化酶）具有共同的分选机制，分选信号存在于蛋白本身，分选主要由高尔基体TG
5、N上的受体类蛋白来决定 膜泡运输膜泡运输：动态过程对质膜更新和维持细胞的生存与生长是必要的细胞通讯与细胞识别细胞通讯细胞通讯（cell communication）细胞识别细胞识别（cell recognition）细胞通讯细胞通讯（cell communication）一个细胞发出的信息通过介质传递到另一个细胞产生相应的反应。细胞间的通讯对于多细胞生物体的发生和组织的构建，协调细胞的功能，控制细胞的生长和分裂是必须的。细胞通讯方式： 分泌化学信号进行通讯 内分泌（endocrine） 旁分泌（paracrine） 自分泌（autocrine） 化学突触（chemical synapse） 接
6、触性依赖的通讯: 细胞间直接接触，信号分子与受体都是细胞的跨膜蛋白 间隙连接实现代谢偶联或电偶联细胞识别细胞识别（cell recognition） 概念： 细胞通过其表面的受体与胞外信号物质分子（配体）选择性地相互作用，而导致胞内一系列生理生化变化，最终表现为细胞整体的生物学效应的过程。 信号通路（signaling pathway） 细胞识别是通过各种不同的信号通路实现的。 细胞接受外界信号，通过一整套特定的机制，将胞外信号转导为胞内信号，最终调节特定基因的表达，引起细胞的应答反应，这种反应系列称之为细胞信号通路。细胞的信号分子与受体 信号分子（信号分子（signal moleculesi
7、gnal molecule） 亲脂性信号分子亲脂性信号分子 亲水性信号分子亲水性信号分子 气体性信号分子气体性信号分子(NO) (NO) 受体受体（receptorreceptor）多为糖蛋白）多为糖蛋白 第二信使（第二信使（second messenger） 分子开关分子开关（molecular switches）细胞内受体细胞内受体: : 胞外亲脂性信号分子所激活胞外亲脂性信号分子所激活 激素激活的基因调控蛋白（胞内受体超家族）激素激活的基因调控蛋白（胞内受体超家族）细胞表面受体细胞表面受体: : 胞外亲水性信号分子所激活胞外亲水性信号分子所激活 细胞细胞表面受体表面受体分属三大家族：分属
8、三大家族： 离子通道偶联的受体（离子通道偶联的受体（ion-channel-linked receptorion-channel-linked receptor）G-G-蛋白偶联的受体（蛋白偶联的受体（G-protein-linked receptorG-protein-linked receptor）酶偶连的受体（酶偶连的受体（enzyme-linked receptorenzyme-linked receptor） 通过细胞内受体介导的信号传递通过细胞内受体介导的信号传递 甾类激素介导的甾类激素介导的信号通路信号通路 两步反应两步反应阶段阶段： 初级反应阶段：直接活化少数特殊基因转录的，发
9、生迅速；初级反应阶段：直接活化少数特殊基因转录的，发生迅速；次次级级反反应应：初初级级反反应应产产物物再再活活化化其其它它基基因因产产生生延延迟迟的的放放大大作作用用一氧化氮介导的一氧化氮介导的信号通路信号通路通过细胞表面受体介导的信号跨膜传递通过细胞表面受体介导的信号跨膜传递 离子通道偶联的受体介导的信号跨膜传递离子通道偶联的受体介导的信号跨膜传递 G-蛋白偶联的受体介导的信号跨膜传递蛋白偶联的受体介导的信号跨膜传递 细胞表面其它与酶偶联的受体细胞表面其它与酶偶联的受体离子通道偶联的受体介导的信号跨膜传递离子通道偶联的受体介导的信号跨膜传递信号途径信号途径特点：特点：受体受体/ /离子通道复
10、合体，四次离子通道复合体，四次/ /六次跨膜蛋白六次跨膜蛋白跨膜信号转导无需中间步骤跨膜信号转导无需中间步骤主要存在于神经细胞或其他可兴奋细胞间的突触信号传递主要存在于神经细胞或其他可兴奋细胞间的突触信号传递有选择性：配体的特异性选择和运输离子的选择性有选择性：配体的特异性选择和运输离子的选择性G-蛋白偶联的受体介导的信号跨膜传递蛋白偶联的受体介导的信号跨膜传递 cAMP信号通路信号通路 磷脂酰肌醇信号通路磷脂酰肌醇信号通路受体酪氨酸激酶及受体酪氨酸激酶及RTK-Ras蛋白信号通路蛋白信号通路 细胞表面其它与酶偶联的受体细胞表面其它与酶偶联的受体受体丝氨酸受体丝氨酸/ /苏氨酸激酶苏氨酸激酶受
11、体酪氨酸磷酸酯酶受体酪氨酸磷酸酯酶 受体鸟苷酸环化酶受体鸟苷酸环化酶酪氨酸蛋白激偶联系的受体酪氨酸蛋白激偶联系的受体 两大家族：两大家族：一是与一是与SrcSrc蛋白家族相联系的受体；蛋白家族相联系的受体；二是与二是与JanusJanus激酶家族联系的受体。激酶家族联系的受体。 信号转导子和转录激活子（信号转导子和转录激活子（STATSTAT）与）与JAK-STATJAK-STAT途径。途径。 cAMP信号通路信号通路 反应链反应链：激激素素G-G-蛋蛋白白偶偶联联受受体体G-G-蛋蛋白白腺腺苷苷酸酸环环化化酶酶cAMPcAMP cAMP cAMP依赖的蛋白激酶依赖的蛋白激酶AA基因调控蛋白基
12、因调控蛋白基因转录基因转录 组分及其分析组分及其分析 G-G-蛋白偶联受体蛋白偶联受体 G-G-蛋白活化与调节蛋白活化与调节 效应酶效应酶腺苷酸环化酶腺苷酸环化酶 细菌毒素对细菌毒素对G G蛋白的修饰作用蛋白的修饰作用磷脂酰肌醇信号通路磷脂酰肌醇信号通路 “双信使系统双信使系统”反应链反应链：胞外信号分子：胞外信号分子G-G-蛋白偶联受体蛋白偶联受体G-G-蛋白蛋白 IPIP3 3胞内胞内CaCa2+2+浓度升高浓度升高CaCa2+2+结合蛋白结合蛋白(CaM)(CaM)细胞反应细胞反应 磷脂酶磷脂酶C(PLC)C(PLC) DG DG激活激活PKCPKC蛋白磷酸化或促蛋白磷酸化或促NaNa+
13、 +/H/H+ +交换使胞内交换使胞内pHpH 反应的终止反应的终止 钙调蛋白（钙调蛋白（calmodulin, CaM)calmodulin, CaM) 受体酪氨酸激酶及受体酪氨酸激酶及RTK-Ras蛋白信号通路蛋白信号通路 受体酪氨酸激酶（receptor tyrosine kinases，RTKs） 包括6个亚族 信号转导信号转导：配体受体受体二聚化受体的自磷酸化 激活RTK胞内信号蛋白启动信号传导 RTK- Ras信号通路信号通路：配体RTK adaptor GRFRasRaf（MAPKKK）MAPKKMAPK进入细胞核其它激酶或基因调控蛋白（转录因子）的磷酸化修钸。 由细胞表面整合蛋
14、白介导的信号传递由细胞表面整合蛋白介导的信号传递整合蛋白与粘着斑导致粘着斑装配的信号通路有两条 粘着斑的功能： 一是机械结构功能； 二是信号传递功能 通过粘着斑由整合蛋白介导的信号传递通路：由细胞表面到细胞核的信号通路由细胞表面到细胞质核糖体的信号通路细胞信号传递的基本特征细胞信号传递的基本特征与蛋白激酶的网络整合信息与蛋白激酶的网络整合信息细胞信号传递的基本特征细胞信号传递的基本特征：具有收敛（convergence）或发散（divergence）的特点细胞的信号传导既具有专一性又有作用机制的相似性信号的放大作用和信号所启动的作用的终止并存细胞以不同的方式产生对信号的适应 蛋白激酶的蛋白激酶
15、的网络整合信息网络整合信息与信号网络系统中的与信号网络系统中的cross talk 简单扩散与协助扩散的比较在动物、植物细胞由载体蛋白在动物、植物细胞由载体蛋白介导的协同运输异同点的比较介导的协同运输异同点的比较B. The forms of cell communication- Different types of chemical signals can be received by cells1. A,b,c:chemical signals dependent cell communication, including chemical synapse; 2. D: contact-
16、dependent cell communication; 3. Chemical and electronic coupling by Gap junction.1. Overview of cell signalingA. Some of the basic characteristics of cell signaling vCell must respond appropriately to external stimuli to survive.vCells respond to stimuli via cell signalingvReceptors include two cla
17、sses: glycoproteinsThe other is cell-surface receptors:There are three main families.One is the receptors within cells: steroid hormonesand（A）细胞内受体蛋白作用模型）细胞内受体蛋白作用模型;（B）几种胞内受体蛋白超家族成员）几种胞内受体蛋白超家族成员 3. Signal transduction mediated by the receptors on the cell surfaceA. Mediated by the Ion-Linked Recep
18、tors which convert chemical signals into electrical ones4 or 6-helix transmembrane receptor vControlling the assembly of focal adhesionsSignal pathway that lead to the assembly of the fibers of a focal adhesion.Rho is involved in regulating the organization of the cells actin cytoskeleton.1.The mechanical-structural function of focal adhesion.2. Signaling function from extracellular surfacenucleus 霍乱毒素：具有ADP核糖转移酶活性，导致Gs的亚基持续性活化。百日咳毒素：催化Gi的亚基ADP核糖基化，降低了GTP与Gi的亚基结合的水平。作业l细胞信号转导研究进研究进展。l物质跨膜运输研究进展。
