人体及动物生理学第二章细胞膜动力学和跨膜信号通讯

第二章,细胞膜动力学和跨膜信号通讯,第一节 细胞膜超微结构及物质,跨膜转运功能,第二节 细胞间通讯和信号转导,第一节 细胞的跨膜物质转运功能,一、膜的化学组成和分子结构,(一),脂质双分子层,以液态的脂质双分子层为基架，具有稳定性和流动性。,(二),细胞膜蛋白质,镶嵌或贯穿于脂质双分子层中，生物膜具有的各种功能大多与其有关。,有些作为抗原决定族=免疫信息(血型)；,(三),细胞膜糖类,多为短糖链，以共价键的形式与膜脂质或蛋白质结合，形成糖脂或糖蛋白。,有些作为膜受体的“可识别局部，能特异地与激素或递质等结合。,二、细胞膜的跨膜物质转运功能,被动转运,主动转运,指物质顺电位或化学梯度的转运过程。,指物质逆浓度梯度或电位梯度的转运过程。,一被动转运(passive transport),概念：物质顺电位或化学梯度的转运过程。,特点：,不耗能转运动力依赖物质的电-化学梯度所贮存的势能,依靠或不依靠特殊膜蛋白质的“帮助,顺电-化学梯度进行,分类：,单纯扩散,易化扩散,1.单纯扩散,(simple diffusion),(1),概念,:一些脂溶性物质由膜的高浓度一侧向低浓度一侧移动的过程。,CO,2,i,CO,2,o,O,2,o,O,2,i,(2)特点:,扩散速率高,无饱和性,不依靠特殊膜蛋白质的“帮助,不需另外消耗能量,扩散量与浓度梯度、温度和膜通透性呈正相关，用扩散通量mol or mol数/min 2)表示。,(3)转运的物质：,O2、CO2、NH3、N2、尿素、乙醚、乙醇、类固醇类激素 等少数几种。,注：膜对H2O具高度通透性，H2O除单纯扩散外，还可通过水孔蛋白水通道跨膜转运。,2.易化扩散(facilitated diffusion),(1)概念:一些非脂溶性或脂溶解度甚小的物质,需特殊膜蛋白质的“帮助下,由膜的高浓度一侧向低浓度一侧移动的过程。,(2)分类:,经载体的易化扩散,经通道的易化扩散,1经通道的易化扩散,转运的物质:各种带电离子,K,+,i,K,+,o,Na,+,o,Na,+,i,2经载体的易化扩散,转运的物质：葡萄糖(GL)、氨基酸(AA),等小分子亲水物质,(3)特点:,需依靠特殊膜蛋白质的“帮助,不需另外消耗能量,选择性特殊膜蛋白质本身有结构特异性,饱和性结合位点是有限的,竟争性经同一特殊膜蛋白质转运,浓度和电压依从性特殊膜蛋白质的变构是有条件的，如化学门控通道、电压门控通道,(二)主动转运(active transport),概念：指物质逆浓度梯度或电位梯度的转运过程。,特点：需要消耗能量,能量由分解ATP来提供；,依靠特殊膜蛋白质(泵)的“帮助；,是逆电-化学梯度进行的。,分类：,入胞,和,出胞,式转运。,继发性主动转运简称：联合转运；,原发性主动转运简称：泵转运；,如:Na,+,-K,+,泵、Ca,2+,-Mg,2+,泵、H,+,-K,+,泵等,泵转运,Na,+,-K,+,泵,Na,+,-K,+,泵,又称,Na,+,-K,+,-,ATPase,，,简称钠泵。,当Na,+,i,K,+,o,时，都可被激活，ATP分解产生能量，将胞内的3个Na,+,移至胞外和将胞外的2个K,+,移入胞内。,通道转运与钠-钾泵转运模式图,钠-钾泵的这种活动还为其它一些物质转运的提供了动力如葡萄糖、氨基酸的吸收：Na+-载体-葡萄糖、Na+-载体-氨基酸的复合体形式进行的联合转运。,维持Na,+,o,高,、,K,+,i,高,原先的不均匀分布状态,2K,+,泵至细胞内;3Na,+,泵至细胞外,分解ATP产生能量,当Na,+,i,/K,+,o,激活,钠-钾泵:,2.继发性主动转运,概念,：,间接利用ATP能量的主动转运过程。,即逆浓度梯度或逆电位梯度的转运时，能量非直接来自ATP的分解，是来自膜两侧Na,+,差，而Na,+,差是Na,+,-K,+,泵分解ATP释放的能量建立的。,分类：,同向转运,逆向转运,反向转运,3.入胞和出胞式转运,一些大分子物质或团块进出细胞,是通过细胞本身的吞吐活动进行的,亦可属于主动转运过程。,出胞,:指细胞把成块的内容物由细胞内排出的过程。,主要见于细胞的分泌过程：如激素、神经递质、消化液的分泌。,入胞,:,指细胞外的大分子物质或团块进入细胞的过程。,分 为：吞噬=转运物质为固体;,吞饮=转运物质为液体。,分泌物排出,融合处出现裂口,囊泡向质膜内侧移动,膜性结构包被=分泌囊泡,高尔基复合体,粗面内质网合成蛋白性分泌物,出胞,：,囊泡膜与质膜的某点接触并融合,囊泡的膜成为细胞膜的组成局部,细胞膜上的受体对物质的“识别,发生特异性结合=复合物,复合物向膜外表的“有被小窝移动,“有被小窝处的膜凹陷,凹陷膜与细胞膜断离=,吞食泡,吞食泡,与,胞内体,的膜性结构相融合,入胞,:,复习思考题,1.简述细胞膜物质转运有哪些方式？,2.Na,+,-K,+,泵的作用意义？,3.在一般生理情况下,每分解一分子ATP,钠泵运转可使(),A.2个钠离子移出膜外,B.2个钾离子移入膜内,C.2个钠离子移出膜外,同时有2个钾离子移入膜内,D.3个钠离子移出膜外,同时有2个钾离子移入膜内,E.2个钠离子移出膜外,同时有3个钾离子移入膜内,D,4、细胞膜的脂质双分子层是(),A.细胞内容物和细胞环境间的屏障,B.细胞接受外界和其他细胞影响的门户,C.离子进出细胞的通道,D.受体的主要成分,E.抗原物质,5、葡萄糖进入红细胞膜是属于(),A.单纯扩散,B.主动转运,C.易化扩散,D.入胞作用,E.吞饮,A,C,第二节 细胞间通讯和信号转导,略讲,多细胞生物体必须具备完善的信号转导系统以协调其正常的生理功能。细胞间传递信息的物质多达几百种：如递质、激素、细胞因子等。,跨膜信号转导主要涉及到：胞外信号的识别与结合、信号转导、胞内效应等三个环节。,跨膜信号转导方式大体有以下三类：,离子通道介导的信号转导,酶偶联受体介导的信号转导,G蛋白偶联受体介导的信号转导,一、离子通道介导的信号转导,离子通道大体有：化学、电压、机械性门控通道,如：,化学性胞外信号,(ACh),ACh+,受体=复合体,终板膜变构=离子通道开放,Na,+,内流,终板膜电位,骨骼肌收缩,膜外N端：识别、结合,第一信使,膜内C端：激活G蛋白,二、,G,蛋白偶联受体介导的信号转导,(一),cAMP信号通路,神经递质、激素等第一信使,兴奋性G蛋白,(G,S,),激活腺苷酸环化酶,(AC),ATP,cAMP第二信使,细胞内生物效应,激活cAMP依赖的蛋白激酶A,结合G蛋白偶联受体,激活G蛋白(与、亚单位别离),膜外N端：识别、结合,第一信使,膜内C端：激活G蛋白,(二)磷脂酰肌醇,信号通路,激素第一信使,兴奋性G蛋白,(G,S,),激活磷脂酶C,(PLC),PIP,2,(第二信使,IP3 和 DG,激 活,蛋白激酶C,内质网,释放Ca,2+,激活G蛋白(与、亚单位别离),细胞内生物效应,结合G蛋白偶联受体,三、酶偶联受体介导,的信号转导,受体本身具有酶的活性，又称受体酪氨酸激酶。,生长因子,与受体酪氨酸激酶结合,细胞内生物效应,膜外N端：识别、结合,第一信使,膜内C端：具有酪氨酸激酶活性,特点：信号转导与G蛋白无关；无第二信使的产生；无细胞质中蛋白激酶的激活。,受体,酪氨酸激酶介导的信号转导图示,复习思考题,1.细胞间通讯有哪些方式？各种方式之间有何不同？,2.通过细胞外表受体介导的跨膜信号转导有哪几种方式？比较各种方式之间的异同。,3.试述细胞信号转导的根本特征。,4.试比较G蛋白偶联受体介导的几种信号通路之间的异同。,5.概述受体酪氨酸介酶介导的信号通路的组成、特点及其主要功能。,