1、物质的跨膜运输与信号转导,第一节 小分子物质的跨膜转运 第二节 细胞表面受体与信号转导 第三节 膜转运系统及膜受体与疾病,细胞质膜的主要功能概括如下： 1. 为细胞的生命活动提供相对稳定的内环境； 2. 选择性的物质运输，包括代谢底物的输入与代谢产物的排出； 3. 提供细胞识别位点，并完成细胞内外信息的跨膜传递； 4. 为多种酶提供结合位点，使酶促反应高效而有序地进行； 5. 介导细胞与细胞、细胞与基质之间的连接； 6. 参与形成具有不同功能的细胞表面特化结构。,细胞膜功能,第一节 小分子物质的跨膜转运,一、细胞膜是选择性半透膜 二、被动扩散是小分子物质跨膜转运的方式 三、膜转运蛋白为小分子物
2、质跨膜运输的通道或载体 四、载体蛋白介导的异化扩散 五、载体蛋白介导的主动运输 六、通道蛋白介导的跨膜运输 七、物质的跨膜运输与膜电位,一 、细胞膜是选择性半透膜,不同分子对人工磷脂双层的通透性,分子量小，脂溶性强的非极性分子易于通过脂双层。,二、被动扩散是小分子物质跨膜转运的方式,O2、CO2、苯、水 乙醇、固醇激素，尿素,溶质分子不需要膜蛋白的帮助，顺浓度梯度扩散，通过脂双层，不消耗能量的运输方式。,被动扩散（简单扩散）：,扩散速度与分子的大小和脂溶性有关,三、膜转运蛋白为小分子物质跨膜运输的通道或载体,被动运输,主动运输,被动运输,离子、葡萄糖、氨基酸、核苷酸,四、载体蛋白介导的易化扩散
3、,如：葡萄糖，氨基酸，核苷酸等,借助膜载体蛋白的帮助来转运各种极性分子和无机离子，以及代谢产物，顺浓度梯度或电化学梯度的跨膜转运过程。该过程不消耗能量。特异强，转运速率快。,五、载体蛋白介导的主动运输,主动运输,需要载体蛋白的帮助逆浓度梯度或电化学梯度进行跨膜转运的方式。该过程需水解ATP提供能量。,钠钾泵通过水解ATP供给能量，逆电化学梯度把Na+泵出细胞外，把K+摄入细胞内。,(一）由ATP直接提供能量的Na+-K+泵,通过ATP驱动酶的构型改变来完成一种对向运输。,Na+-K+泵的作用维持细胞内外Na+ K+ 的浓度; 维持膜电位; 维持渗透压平衡控制细胞体积, 为主动转运葡萄糖和氨基酸
4、创造条件。,通过Ca2+-ATP酶的变构，反复的磷酸化与去磷酸化来转运Ca2+ ，维持细胞内低Ca2+环境。,(二) Ca2+泵使细胞溶胶内Ca2+保持低浓度,靠离子（Na+）浓度梯度储存的能量，驱动另一种物质（葡萄糖或氨基酸）逆浓度梯度的转运.,_,(三)离子梯度驱动的主动转运（同向运输）,（四）离子梯度驱动对向运输调节细胞内pH,Na+ H+交换载体：,作用：维持细胞内pH,亲水性通道,六 通道蛋白介导的跨膜运输,通道蛋白,水通道,离子通道,跨膜蛋白形成许多亲水性通道， 使水和带电荷的溶质通过。,介导离子通过质膜。,（一）离子通道的特点和类型 特点： （1）转运速度迅速 （2）具有高度的选
5、择性 （3）开放受“闸门”控制 （4）属于被动运输,受到某种刺激时瞬间开放。,电压闸门通道（跨模电位变化时开放）,配体闸门通道（与信号分子结合时开放）,闸门通道,(二) 神经肌肉接头处离子通道的作用,小结,小分子物质的跨膜运输,第二节 细胞表面受体与信号转导,一、受体与配体的相互识别是信号转导的基础,二、细胞表面的三种类型受体,三、由G蛋白偶联受体介导的信号转导,信号转导（Signal transduction)将细胞外信号分子携带的信息转变为细胞内的信号过程。,第二信使,一、受体与配体的相互识别是信号转导的基础,（一）配体为细胞外的信号分子,激素、神经递质、药物、细胞因子等,分类,水溶性：与
6、细胞膜受体结合,脂溶性：通过脂质双层与细胞质或细胞核受体结合,功能：将细胞外信号转化为细胞 内一系列生物化学反应，调节细胞的结构和功能。,（二）配体与受体的结合,受体receotor：可以识别相应的配体并与之结合完成信号转导的蛋白质（糖蛋白）。,空间互补结构是配体与受体的结合的必要条件,（三）细胞外信号转化为细胞内第二信使,在配体与受体介导下最早产生的可将信号向下游传递的细胞内信号分子,第二信使,cAMP cGMP IP3 DAG Ca2+,受体与配体的相互识别是信号转导的基础,（三）酶偶联的受体,（一）离子通道偶联的受体,信号结合位点,离子通道,（二）G蛋白偶联的受体,激活G蛋白,效应蛋白,
7、二、细胞表面的三种类型受体,三、由G蛋白偶联受体介导的信号转导,G蛋白（鸟苷酸结合蛋白）：位于质膜的胞质面，在受体与效应蛋白之间，通过本身的构象改变传递信号。,效应蛋白,(G蛋白结合GDP),(G蛋白结合GTP),G蛋白的分类: 刺激性G蛋白（Gs）抑制性G蛋白（Gi） 相应受体： 激活性受体 （Rs）抑制性受体 （Ri）,由G蛋白偶联受体介导的信号转导,RsGsACcAMP途径：激活AC， cAMP升高RiGiAC途径：抑制AC活性，cAMP下降,（二）腺苷酸环化酶信号转导途径,位于细胞膜上的G蛋白效应蛋白之一，是cAMP信号传递系统的关键酶。,腺苷酸环化酶（adenylate cyclas
8、e，AC）,根据G蛋白对AC的作用分为：,Gsa+AC,Gsa激活与分离 并结合GTP,ATP cAMP,（第二信使）,Gsa与AC结合 AC被激活,激活靶酶,启动基因表达,AC,(三）磷脂酰肌醇信号转导途径,肌醇磷脂代谢的生物学作用（1）参与神经细胞兴奋的调节 （2）参与肌肉的收缩 （3）参与炎症与免疫反应 （4）参与细胞增殖,第三节 膜转运系统及膜受体疾病,一、膜转运系统与疾病,二、膜受体异常与疾病,（一）LDL受体缺陷引起的家族性高胆固醇血症,（二）抗乙酰胆碱受体的抗体引起重症肌无力,细胞表面受体与信号转导,小 结,细胞内信号 第二信使,细胞外信号分子 第一信使,受体,离子通道偶联的受体 G蛋白偶联的受体 酶偶联的受体,细胞表面受体,激活腺苷酸环化酶AC,激活G蛋白,生理效应,名词解释：receptor、 Na+-K+- ATPase、 active transport、 第二信使、简单扩散、G蛋白、腺苷酸环化酶,问答题：,1. 小分子物质穿膜运输有哪些方式？比较其异同点。 2. 肠腔中葡萄糖分子如何被摄入小肠上皮细胞再运送到血液的？ 3. Na+、K+可有几种方式通过细胞膜？ 4. 以Na+-K+泵为例说明细胞膜的主动转运过程及其重要意义。 5. cAMP信使体系有哪些组分组成？简述各组分的主要作用。,6. 细胞表面有哪几种受体？,
