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第五章第五章 物质的跨膜运输与信号传递物质的跨膜运输与信号传递v物质的跨膜运输物质的跨膜运输v细胞通讯与信号传递细胞通讯与信号传递yang细胞跨膜运输第一节第一节 物质的跨膜运输物质的跨膜运输v被动运输被动运输（（passive transport））v主动运输主动运输（（active transport））v胞吞作用（胞吞作用（endocytosis））与胞吐作用与胞吐作用（（exocytosis））细胞质膜不仅仅作为物质出入细胞的障碍，还要具有控制分子和离子通过的能力细胞膜是选择性透性膜，是能调节物质进出的精密装置物质的跨膜运输是细胞维持正常生命活动的基础之一 细胞跨膜运输第二节第二节 细胞通讯与信号传递细胞通讯与信号传递v   细胞通讯与细胞识别细胞通讯与细胞识别v 细胞的信号分子与受体细胞的信号分子与受体v 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v 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v 由细胞表面整合蛋白介导的信号传递由细胞表面整合蛋白介导的信号传递v 细胞信号传递的基本特征细胞信号传递的基本特征细胞跨膜运输一、被动运输（一、被动运输（passive transport））定定义义：：通通过过简简单单扩扩散散或或协协助助扩扩散散实实现现物物质质由由高高浓浓度度向向低低浓浓度度方方向向的的跨跨膜膜转运。

转运 特点特点：不消耗细胞能量，运输方向是顺浓度梯度或顺电化学梯度 类型类型：简单扩散（simple diffusion）、协助扩散（facilitated diffusion）膜转运蛋白：1、载体蛋白（carrier proteins）——介导被动运输与主动运输2、通道蛋白（channel proteins）——只介导被动运输，离子通道是门控的；选择性开启离子通道     类型：电压门通道（voltage-gated channel）           水通道                    配体门通道（ligand-gated channel）                    压力激活通道（stress-activated channel）     细胞跨膜运输v简单扩散简单扩散    也叫自由扩散，不需要膜蛋白协助细胞跨膜运输v疏水的小分子或小的不带电荷的极性分子以简单扩散的方式跨膜转运，如：O2、N2、水分子和尿素等v带电荷的离子不能简单扩散v细胞膜的通透性主要取决于分子大小和分子的极性小分子比大分子容易穿膜，非极性分子比极性分子容易穿膜，而带电荷的离子跨膜运动则需更高的自由能。

细胞跨膜运输v协助扩散协助扩散（facilitated diffusion） 是各种极性分子和无机离子，如：糖、氨基酸、核苷酸以及细胞代谢物等顺其浓度梯度或电化学梯度减少方向的跨膜转运，该过程不需要细胞提供能量，这与简单扩散相同，因此两者都称为被动运输但在协助扩散中，特异的膜蛋白“协助”物质转运使其转运速率增加，转运特异性增强 细胞跨膜运输二、主动运输二、主动运输（（active transport））定定义义：是由载体蛋白所介导的物质逆浓度梯度或电化学梯度进行跨膜转运的方式消耗细胞能量 v特点：运输方向、能量消耗、膜转运蛋白v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 钠钾泵钠钾泵（结构与机制） 钙泵钙泵（（Ca2+-ATP酶）） 质子泵质子泵：P-型质子泵、V-型质子泵、H+-ATP酶 协同运输协同运输（（cotransport）） 物质的跨膜转运与物质的跨膜转运与膜电位膜电位 细胞跨膜运输钙泵钙泵l又称Ca2＋－ATP酶，跨膜蛋白，10个跨膜α螺旋。

l钙泵主要存在于细胞膜和内质网膜上，它将Ca2＋输出细胞或泵入内质网腔中储存起来，以维持细胞内低浓度的游离Ca2＋钙泵在肌质网内储存Ca2＋，能够调节肌肉细胞的收缩与舒张lCa2＋泵与ATP的水解相偶联，每消耗一分子ATP转运出两个Ca2＋细胞跨膜运输质子泵质子泵l植物细胞、真菌、细菌的质膜无钠钾泵，以质子泵输出H＋，建立跨膜的H＋电化学梯度，以驱动转运溶质进入细胞l可分为三种：ØP型 质 子 泵 ： 在 转 运 过 程 中 涉 及 磷 酸 化 和 去 磷 酸 化存在于真核细胞的细胞膜上ØV型质子泵：存在于动物细胞溶酶体膜和植物细胞液泡膜上ØH+-ATP酶：存在于线粒体内膜、植物内囊体膜和多数细菌质膜上细胞跨膜运输协同运输协同运输l由Na+-K+泵（或H+-泵）与载体蛋白协同作用，靠间接消耗细胞内的ATP所完成的主动运输方式Ø共运输：物质运输方向与离子转移方向相同Ø对向运输：物质跨膜转运的方向与离子转移的方向相反细胞跨膜运输膜电位膜电位膜电位膜电位l质膜上对带电荷物质的跨膜运输引起膜内外的电位差，称为膜电位l当细胞处于静息状态时，膜电位是外正内负，这是静息电位，被称为“极化”现象。

l动物细胞的静息电位在-20mV～-200 mV之间 细胞跨膜运输静息电位产生的原因静息电位产生的原因l动作电位l膜电位的存在及变化具有重要的生物学意义，特别是在神经、肌肉等可兴奋细胞中，是化学信号或电信号引起的兴奋传递的重要方式因为神经兴奋传递就是以动作电位沿神经纤维方向在细胞膜上迅速传导细胞跨膜运输胞吞作用（胞吞作用（endocytosis）与胞吐作）与胞吐作用（用（exocytosis））作作用用：完成大分子与颗粒性物质的跨膜运输，又称膜泡运输（物质包裹在双层膜围绕的囊泡中）或批量运输（数量不等）v胞吞作用：通过细胞膜内陷形成囊泡，将外界物质裹进并输入细胞的过程v胞吐作用：将细胞内的分泌泡或其他某些膜泡中的物质通过细胞质膜运出细胞的过程细胞跨膜运输胞吞作用胞吞作用 ●胞饮作用（pinocytosis）与吞噬作用（phagocytosis）1 1．．穿胞吞排的跨细胞运输穿胞吞排的跨细胞运输2. 2. 受体介导的衣被小泡运输的衣被小泡运输细胞跨膜运输1 1．穿胞吞排的跨细胞运输．穿胞吞排的跨细胞运输 l出现在某些组织、器官分界面的细胞中其细胞的分布呈极性，在一极的质膜内形成微胞饮小泡，小泡穿越细胞质区域，在另一极的质膜上又将吞饮物质释放交给另一种细胞。

由胞吞、胞吐结合的跨膜运输转运的主要是蛋白质在转运的过程中，不与溶酶体发生联系类似于“集装箱式的跨国运输”，从一极到另一极l例如：抗体从母乳进入婴儿血管的过程，中间都涉及到这种穿胞吞排的跨细胞膜运输 细胞跨膜运输2. 受体介导的衣被小泡运输 l胞饮小泡： 分为衣被小泡和无被小泡两种前者以网格蛋白作为胞外衣被（以受体介导对特定大分子的选择性摄取浓缩）后者是非特异性的胞饮形式l衣被小泡的类型l衣被的结构l衣被小泡的形成过程细胞跨膜运输衣衣被被小小泡泡的的类类型型v内质网和高尔基体膜形成面（CGN）上形成的COP蛋白衣被小泡；v由质膜和高尔基体成熟面（TGN）上形成的网格蛋白衣被小泡 细胞跨膜运输v低密脂蛋白（LDL）颗粒由胆固醇分子、磷脂和蛋白质组成，悬浮在血液中，当体内细胞需利用胆固醇参与细胞膜组装时，血管壁上皮细胞的质膜上的LDL受体和LDL颗粒结合，以网格蛋白衣被小泡形式胞吞进入细胞，经脱被作用并与胞内体融合，胞内体膜上具有H＋泵，使胞内pH下降，导致受体与LDL分离，再以出芽的方式形成小泡将运载受体返回质膜去重复使用，然后该含有LDL的胞内体与溶酶体融合，LDL被水解，释放胆固醇和脂肪酸供细胞利用。

v高胆固醇血症患者的发病原因：是因为体细胞膜上LDL受体蛋白遗传缺陷或者生理功能失调，则对血液中LDL颗粒无法胞吞，大量沉积于血管内，从而导致动脉粥样硬化等心血管疾病如冠心病 细胞跨膜运输l还有一些细胞生理活动必需的大分子，例如胰岛素、膜转运蛋白、铁传递蛋白、表皮生长因子等，都是依靠这种运输途径（衣被小泡）进入细胞的l此外，衣被小泡还参与了胞内运输（例如：内质网→高尔基体，高尔基体→溶酶体，高尔基体→质膜的物质转运）和膜循环（即质膜细胞器或细胞器之间的膜物质转移循环）细胞跨膜运输 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，连续分泌过程除某些有特殊标志的驻留蛋白和调节型分泌泡外，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——释放细胞跨膜运输v 胞吞和胞吐的过程都涉及了囊泡与靶膜的识别、以及融合，推测此过程有融合蛋白、NSF连接蛋白SNAPs以及囊泡膜受体v-SNARE和靶膜受体t-SNARE形成融合复合物，来催化囊泡膜与靶膜的融合。

v某些病毒在胞吞入细胞后，可以其自身的病毒包膜融合蛋白催化病毒与胞内体融合，使病毒核酸进入细胞质进行复制v哺乳动物的细胞融合蛋白具有催化精子和卵细胞融合受精作用 细胞跨膜运输一、细胞通讯与细胞识别Ø细细胞胞通通讯讯（cell communication）Ø细胞识别细胞识别（cell recognition）细胞跨膜运输细胞细胞通讯通讯（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是必需的●细胞通讯方式：     分泌化学信号进行通讯：内分泌、旁分泌、自分泌、化学突触    接触性依赖的通讯：细胞间直接接触，通过与质膜结合的信号分子影响其它细胞    间隙连接：细胞间形成间隙连接，通过交换小分子实现代谢偶联或电偶联细胞跨膜运输细胞识别细胞识别（cell recognition） v细胞识别是指细胞间的辨认和鉴别指细胞通过其表面的受体与胞外信号分子（配体）选择性的相互作用，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v细胞识别是通过各种不同的信号通路实现的细胞跨膜运输二、细胞的信号分子与受体v信号分子信号分子（signal molecule）亲亲脂脂性性信信号号分分子子：甾类激素和甲状腺素（直接过膜），受体在细胞质或细胞核中，结合后能调节基因表达。

 亲亲水水性性信信号号分分子子：神经递质、生长因子、局部化学介质和肽类激素，受体在质膜表面，须经过信号转导，引起细胞应答反应 气体性信号分子气体性信号分子(NO)：能进入细胞，直接激活效应酶,(明星分子) v受体受体与信号分子的关系具多样性v第二信使第二信使（second messenger）学说 v分子开关分子开关（molecular switches）细胞跨膜运输v受受体体：能够识别和选择性结合某种配体的大分子与配体结合后，通过信号转导将胞外信号转换为胞内信号v同种化学信号分子，不同细胞，有不同受体，以不同方式应答v同种信号分子，不同的细胞，相同的受体，但反应不同v同一细胞，不同的胞外信号分子，有不同的受体，产生相同的效应eg：肝细胞的肾上腺素受体或胰高血糖素受体，分别被各自的配体激活后，都促进糖原酵解，升高血糖v同一细胞，不同的胞外信号，有不同的受体，产生不同的效应受体与信号分子的关系具多样性受体与信号分子的关系具多样性细胞跨膜运输第二信使第二信使v第二信使学说（1991年诺贝尔奖）：第一信使（胞外信号分子）→细胞表面受体→第二信使（胞内信号分子）→激发一系列生化反应→最后产生一定的生理效应v第二信使：cAMP、cGMP、三磷酸肌醇（IP3）、二酰基甘油（DG）细胞跨膜运输1 1、、NaNa＋＋－－K K＋＋泵造成泵造成K K＋＋内高外内高外低，低，NaNa＋＋外高内低。

胞内高浓外高内低胞内高浓度度K K＋＋是与胞内有机分子所带负是与胞内有机分子所带负电荷保持平衡的主要成分电荷保持平衡的主要成分2 2、质膜上还有、质膜上还有K K＋＋通道和通道和NaNa＋＋通道，静息时通道，静息时K K＋＋通道开启，而通道开启，而NaNa＋＋通道关闭，通道关闭，K K＋＋顺浓度梯度顺浓度梯度流向胞外，所以随着正电荷转流向胞外，所以随着正电荷转移到胞外而留下胞内非平衡负移到胞外而留下胞内非平衡负电荷3 3、造成膜外正离子过量和膜、造成膜外正离子过量和膜内负离子过量，从而产生膜内内负离子过量，从而产生膜内外的电位差（静息电位）外的电位差（静息电位）4 4、当电位差达到一定值时，、当电位差达到一定值时，便阻碍便阻碍K K＋＋进一步向外扩散进一步向外扩散细胞跨膜运输细胞内受体: 为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）细胞表面受体: 为胞外亲水性信号分子所激活 细胞表面受体分属三大家族： 离子通道偶联的受体（ion-channel-linked receptor）G-蛋白偶联的受体（G-protein-linked receptor）酶偶连的受体（enzyme-linked receptor）受体的功能：            介导物质跨膜运输(受体介导的内吞作用) 信号转导：受体的激活（activation） （级联反应）； 受体失敏（desensitization） 关闭反应、 减量调节（down-regulation） 降低反应。

细胞跨膜运输三、通过细胞内受体介导的信号传递三、通过细胞内受体介导的信号传递亲脂性小分子通过与细胞内受受体体结合传递信信号号，胞内受体本质是能被亲脂性激素激活的基因调控蛋白 ● 甾类激素介导的信号通路甾类激素介导的信号通路 两步反应两步反应阶段阶段：  初级反应阶段  次级反应阶段●一氧化氮介导的一氧化氮介导的信号通路信号通路NO具脂溶性，可快速扩散透过细胞膜，对邻近靶细胞起作用细胞跨膜运输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细胞表面受体: 被胞外亲水性信号分子所激活v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vG-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 v酶联受体酶联受体细胞跨膜运输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：受体既是信号结合位点，又是离子通道，四次/六次跨膜蛋白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有选择性：配体的特异性选择和运输离子的选择性细胞跨膜运输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胞外信号跨膜传递过程胞外信号跨膜传递过程：： 配体配体→→受体受体→G→G蛋白（分子开关）蛋白（分子开关）→→第二信使第二信使→→靶蛋白靶蛋白（酶或离子通道）（酶或离子通道）→→细胞应答（细胞应答（19941994年诺贝尔奖）年诺贝尔奖） Ø cAMP信号通路信号通路 Ø 磷脂酰肌醇信号通路磷脂酰肌醇信号通路细胞跨膜运输酶联受体酶联受体l酪氨酸激酶受体酪氨酸激酶受体RTK及及RTK-Ras蛋白信蛋白信号通路号通路l其它酶联受体其它酶联受体细胞跨膜运输 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v丝氨酸/苏氨酸激酶受体：其配体是转化生长因子βs，是调节细胞增殖等功能。

v酪氨酸磷酸脂酶受体：作用与RTK相反v鸟苷酸环化酶受体：以cGMP作为第二信使的通路，能使血管平滑肌松弛，血压下降v酪氨酸蛋白激酶关联受体：通过非受体性的酪氨酸激酶来传递信号的致癌基因Src家族和Janus家族表达产物都是此类细胞跨膜运输cAMP信号通路信号通路 cAMP信号通路是真核细胞应答激素反应的主要机制之一，其信号通路的效应酶是腺苷酸环化酶，调节细胞内第二信使cAMP水平v G蛋白偶联系统组成v G-G-蛋白偶联受体蛋白偶联受体v 组分组分v G-G-蛋白活化与调节蛋白活化与调节细胞跨膜运输cAMP信号通路有三个特点 vGs蛋白结合GTP后，由其α亚基结合腺苷酸环化酶，产生cAMP，但其活化的βγ亚基也能开启质膜上K+通道的信号传递作用vGi可由活化的Giα亚基直接结合来抑制腺苷酸环化酶，也可由活化的Giβγ与游离的Gsα结合，阻断其激活效应vcAMP浓度在细胞内的迅速调节决定了细胞快速应答胞外信号，即信号放大和信号终止快速转变，终止是由环腺苷酸磷酸二脂酶来降解cAMP 细胞跨膜运输反应链vcAMP信号通路的主要效应是通过蛋白激酶A（PKA）来激活下游靶酶和开启基因表达。

v前者是快速反应（几秒至几分钟），后者是慢速反应（几分钟到几小时）v前者是活化的PKA导致下游靶酶蛋白磷酸化，从而快速影响细胞代谢和细胞行为（如：由肾上腺素刺激，骨骼肌细胞导致糖原分解，脂肪细胞导致甘油三脂分解）v而后者涉及的反应链是：激素→G蛋白偶联受体→G蛋白→腺 苷 酸 环 化 酶 →cAMP→cAMP依 赖 的 蛋 白 激 酶A（PKA）→基因调控蛋白→基因转录细胞跨膜运输 Ø有些细菌致病就是通过G蛋白修饰造成cAMP信号通路的错误信息后果Ø例如：霍乱毒素是催化Gsα，使小肠上皮细胞中的cAMP增大100倍，导致膜蛋白让大量Na离子和水持续外流，引起严重腹泻脱水；Ø百日咳毒素则是失活Giα，阻断了对腺苷酸环化酶的抑制，引起痉挛性咳嗽 细胞跨膜运输磷脂酰肌醇信号通路磷脂酰肌醇信号通路  “双信使系统”反应链： 胞外信号分子→G-蛋白偶联受体→G-蛋白→磷脂酶C(PLC)→磷脂酰肌醇 →IP3→胞内Ca2+浓度升高→Ca2+结合蛋白(CaM)→细胞反应（PIP2）→（第二信使） →DG→激活PKC→系列磷酸化级联反应→激活基因调控蛋白→调节基因转录l                                                     →抑制蛋白磷酸化→基因调控蛋白摆脱抑制→刺激基因转录细胞跨膜运输lPIP2普遍存在于真核细胞的质膜中，由此产生IP3－Ca2+和DG—PKC双信使。

lIP3作为胞内配体打开内质网膜的Ca2＋通道，使细胞质中游离Ca2＋升高，引起PKC转位到质膜内表面，被DG活化，进而使各种底物蛋白的丝氨酸和苏氨酸基磷酸化，从而导致了细胞分泌、收缩等短期生理效应，也导致了细胞增殖、分化等长期生理效应lIP3和DG的信号终止是分别由去磷酸化和磷酸化（或水解）进入PIP2循环Ca2＋的信号终止是由质膜Ca2＋泵及内质网膜Ca2＋泵来降低细胞质Ca2+浓度，以免细胞中毒 细胞跨膜运输酪氨酸激酶受体及酪氨酸激酶受体及酪氨酸激酶受体及酪氨酸激酶受体及RTK-RasRTK-Ras蛋白信号通路蛋白信号通路蛋白信号通路蛋白信号通路 是细胞表面一大类重要受体，是一次跨膜蛋白，其胞外配体是胰岛素和多种生长因子，配体结合导致受体的二聚化构象变化和自磷酸化，而磷酸化的酪氨酸残基可被含SH2结构域的胞内信号蛋白所识别结合，由此启动胞内信号转导 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（酪氨酸蛋白激酶）→胞内信号蛋白→ 启动信号传导  RTK- RasRTK- Ras信号通路信号通路： 配体→RTK→ adaptor ←GRF→Ras→Raf（MAPKKK）→MAPKK→MAPK→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。

细胞跨膜运输lRas结合GTP时为活化态，结合GDP时为失活态现知30％的癌症是与Ras基因突变有关，就是因为突变Ras蛋白能够与GTP结合，但不能将其水解成GDP，所以这种突变的Ras蛋白被“锁定”在开启状态，导致癌细胞异常增殖 细胞跨膜运输由细胞表面整合蛋白介导的信号传递由细胞表面整合蛋白介导的信号传递v体外培养的正常细胞不能悬浮培养，必须贴壁培养，依赖细胞表面的整联蛋白与胞外基质之间建立信号传递通道，才能保证其生长、分化和迁移v体外培养的癌细胞能自分泌生长因子刺激自身生长和增殖，故能悬浮培养v质膜上的整联蛋白外联纤连蛋白等胞外配体，内联肌动蛋白纤维，介导了两条信号通路：    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跨膜运输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：Ø1．  多途径、多层次Ø2．  信号收敛、发散Ø3．  专一性、相似性Ø4．  信号放大与信号终止并存Ø5．  对细胞刺激的适应Ø6．  蛋白激酶的网络整合信息 细胞跨膜运输v到细胞核的信号通路：即通过酪氨酸激酶Src和粘着斑激酶FAK的活化，以Ras蛋白为分子开关，沿MAPK级联反应途径传递生长促进信号进入细胞核，激活有关生长增殖的基因转录；v到核糖体的信号通路：导致翻译特定mRNA，指导合成细胞周期所需特定蛋白质。

G1/S期周期蛋白） 细胞跨膜运输每种载体蛋白只能与特定的溶质分子结合，通过一系列构象改变介导溶质分子的跨膜转运如：氨基酸、核糖等通过载体蛋白选择结合跨膜转运细胞跨膜运输v离子选择性，允许适宜大小的分子和带电荷的离子通过；v离子通道是门控的，选择性开启离子通道v通过膜电位的变化使其构型发生改变, 将“门”打开开放只有几毫秒,一些离子、代谢物或其它溶质顺着浓度梯度自由扩散通过细胞膜v门通道有其自己的关闭机制, 它能快速地自发关闭细胞跨膜运输细胞跨膜运输ATPATP泵是一种载体蛋白，也是泵是一种载体蛋白，也是ATPATP酶催化ATPATP水解，提供能量，主动运输水解，提供能量，主动运输NaNa、、K K、、CaCa细胞跨膜运输细胞跨膜运输v在细胞内侧a亚基与Na结合促进ATP水解，a亚基上的一个天门冬氨基酸残基磷酸化，引起a亚基构象发生变化，将Na泵出细胞；v同时细胞外的K与a亚基的另一个位点结合，使其去磷酸化，a亚基构象再度发生变化将K泵进细胞，完成整个循环v一个ATP，出3个Na和进2个K乌本苷：与K竞争结合位点；氰化物：抑制氧化磷酸化，无ATP细胞跨膜运输待运物质在载体蛋白上与某种离子相伴跨膜转运，是由Na－K＋泵（或H＋泵）所维持的离子浓度梯度驱动（动物细胞：利用膜两侧的Na＋电化学梯度来驱动的；植物细胞和细菌：H＋）细胞跨膜运输葡萄糖分子通过Na驱动的共运输进入上皮细胞，再经载体介导的协助扩散进入血液，Na-K泵消耗ATP维持Na的电化学梯度。

细胞跨膜运输4条平行的胞内信号通路与它们之间的网络关系细胞跨膜运输胞饮作用胞饮作用细胞跨膜运输细胞跨膜运输衣被小泡的形成过程：v特定大分子物质在质膜外表被受体结合，v然后该处质膜部位在网格蛋白参与下凹陷形成衣被小窝，v随后进一步内陷脱离质膜，v形成衣被小泡进入细胞质衣被的作用：1）在衣被小窝形成阶段，使膜上受体集中，有利于内吞特定大分子2）为衣被小泡的形成提供胞外结构骨架所以，一旦衣被小泡进入细胞后，衣被作用即完成，就自行解聚成网格蛋白脱离小泡返回质膜，重新参与其它衣被小泡的形成细胞跨膜运输v在内陷的衣被小窝的颈部还有一种GTP结合蛋白呈环状，其水解GTP引起颈部缢缩细胞跨膜运输细胞跨膜运输 主主要要是是由由高高尔尔基基体体成成熟熟面面的的网网状状区区（（TGNTGN））分分泌泌的的囊囊泡泡移移动动到到质质膜膜与与之之融融合合，，以以囊囊泡泡形形式式外外排排为为质质膜膜更更新新提提供供新新合合成成的的膜膜蛋蛋白白和和膜膜脂脂；；并并分分泌泌外外排排新新合合成成的的可可溶溶性性蛋蛋白白，，在在胞胞外外形形成成质质膜膜外外周周蛋蛋白白、、胞胞内内基基质质、、胞胞外外营营养养成分和信息分子。

成分和信息分子 存在于某些特化的分泌细胞，这些分泌细胞产生的分泌物（eg激素、粘液或消化酶）储存在分泌泡内，当细胞受到胞外信号分子（激素、神经递质）刺激后，分泌泡与质膜融合并将内含物释放出去细胞跨膜运输一般的动物细胞要消耗1/3的总ATP来维持细胞内低Na＋高K＋的离子环境，神经细胞则要消耗2/3的总ATP，这种特殊的离子环境对于维持细胞内正常的生命活动，对神经冲动的传递以及维持细胞的渗透平衡，恒定细胞的体积都是非常必要的 细胞跨膜运输来自G蛋白偶联受体、整联蛋白和受体酪氨酸激酶所转导的信号都收敛到Ras蛋白，然后沿MAPK级联反应途径向下传递细胞跨膜运输细胞跨膜运输ØP型ØV型：在转运H＋过程中不形成磷酸化的中间体，从细胞基质中泵出H进入细胞器，有助于保持细胞质中性pH和细胞器内的酸性pHØH+-ATP酶：顺H浓度梯度，将释放的能量与ATP合成偶联起来，如氧化磷酸化和光合磷酸化细胞跨膜运输细胞接受外界信细胞接受外界信号号，通过一整套，通过一整套特定的机制，将特定的机制，将胞外信号转化为胞外信号转化为胞内信号，最终胞内信号，最终调节特定基因的调节特定基因的表达，引起表达，引起细胞细胞应答反应应答反应，，这种这种反应系列称之为反应系列称之为细胞信号通路。

细胞信号通路细胞跨膜运输细胞跨膜运输l由蛋白激酶使其磷酸化而开启，由蛋白磷酸脂酶使其去磷酸化而关闭lGTP结合蛋白，结合GTP时活化开启，而结合GDP则失活而关闭细胞跨膜运输A：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 这类受体一般有三个结构域：位于C端的激素结合位点；位于中部富含Cys的具锌指结构的DNA或Hsp90结合位点；以及位于N端的转录激活结构域当抑制性蛋白(eg:Hsp90)与受体结合后，使其处于非活化状态，而当配体(eg甾体、激素)与受体结合时，导致抑制性蛋白脱离，暴露出受体上DNA结合位点而被激活受体结合的DNA序列是转录增强子，可增加某些相邻基因的转录水平 细胞跨膜运输  初级反应阶段：直接活化少数特殊基因转录，发生迅速；初级反应阶段：直接活化少数特殊基因转录，发生迅速；  次级反应：初级反应产物再活化其它基因产生延迟的放大作用次级反应：初级反应产物再活化其它基因产生延迟的放大作用EgEg：对果蝇注射蜕皮激素，：对果蝇注射蜕皮激素，5 5～～1010分钟便可诱导唾腺染色体上分钟便可诱导唾腺染色体上6 6个部位的个部位的RNARNA转录，其后逐步有转录，其后逐步有100100个部位转录个部位转录RNARNA。

细胞跨膜运输v血管内皮细胞和神经细胞中有一氧化氮合酶（NOS），能催化合成NO当血管神经末释放乙酰胆碱作用于血管内皮，使其合成释放NO，NO扩散进入邻近细胞，激活鸟苷酸环化酶，使cGMP合成增多cGMP作为新的信使分子介导蛋白质的磷酸化等过程来发挥作用vcGMP快速导致血管平滑肌的舒张，从而引起血管扩张硝酸甘油治疗心绞痛）v此外，神经细胞中产生的NO，在参与大脑的学习记忆生理过程中起信号作用 细胞跨膜运输神经递质（胞外化学信号）与受体结合而引起通道蛋白变构，导致离子通道开启，使突触后细胞膜出现过膜离子流（如Na＋和Ca2＋），从而将胞外化学信号转换成胞内电信号，导致突触出后细胞的兴奋当胆碱脂酶将神经递质水解后，离子通道关闭，信号传递中断 细胞跨膜运输v蛋白激酶A由两个催化亚基和调节亚基组成，当cAMP与调节亚基结合，改变调节亚基构象，使调节亚基和催化亚基解离，释放催化亚基v活化的蛋白激酶A催化亚基使细胞内不同的靶蛋白被磷酸化，所以快速影响细胞代谢和细胞行为细胞跨膜运输G蛋白偶联的受体是在细胞表面由单条多肽链经7次跨膜形成的，N端在细胞外，C端在细胞内G蛋白偶联的受体可介导多种胞外信号分子（Eg：蛋白或肽类激素、局部介质、神经递质等）的细胞应答。

 细胞跨膜运输v当细胞没有受到刺激时，G蛋白处于非活化状态，α亚基与GDP结合，此时腺苷酸环化酶没有活性；v当激素与受体结合后，α亚基构象改变，排斥GDP，结合GTP而活化，使G蛋白解离成α亚基和βγ亚基复合物，暴露出α亚基与腺苷酸环化酶的结合位点；v结合GTP的α亚基与腺苷酸环化酶结合，使之活化，并将ATP转化为cAMP；同时，配体与受体解离；v随着GTP的水解使α亚基亚基恢复原来构象，并与腺苷酸环化酶解离，终止活化作用 α亚基与βγ亚基重新结合 细胞跨膜运输细胞跨膜运输细胞跨膜运输vv激活的激活的RasRas蛋白扳动了蛋白扳动了三种蛋白激酶的磷酸化三种蛋白激酶的磷酸化级联反应，增强和放大级联反应，增强和放大信号，最后使得一些基信号，最后使得一些基因调控蛋白磷酸化，产因调控蛋白磷酸化，产生细胞效应生细胞效应RTKRTK介导的信号介导的信号通路是具通路是具有调节细胞增殖分化、有调节细胞增殖分化、存活、凋亡等多向性效存活、凋亡等多向性效应，不需应，不需G G蛋白参与，而蛋白参与，而由由RasRas蛋白起分子开关作蛋白起分子开关作用细胞跨膜运输v到细胞核的信号通路：即通过酪氨酸激酶Src和粘着斑激酶FAK的活化，以Ras蛋白为分子开关，沿MAPK级联反应途径传递生长促进信号进入细胞核，激活有关生长增殖的基因转录；v到核糖体的信号通路：导致翻译特定mRNA，指导合成细胞周期所需特定蛋白质。

G1/S期周期蛋白） 核糖体细胞跨膜运输vG蛋白的组成vcAMP信号通路上包括激活和抑制腺苷酸环化酶两种方式，前者有激活型激素受体（Rs）和激活型G蛋白复合物（Gs），后者有抑制型激素受体（Ri）和抑制型G蛋白复合物（Gi）v激活型的激素（eg肾上腺素β型）和抑制型的激素（eg肾上腺素α型）可同时协调作用于腺苷酸环化酶，来调节cAMP水平细胞跨膜运输膜电位l当质膜受到电刺激或化学刺激时，膜上通道蛋白的构象会出现瞬间变化，引起大量Na＋流入胞内，（致使静息电位减小乃至消失），造成去极化；lNa＋进一步内流，出现瞬间内正外负的膜电位，此时变为动作电位（即反极化），这个由去极化到反极化的过程非常短暂，有的仅1毫秒l随后蛋白的构象迅速还原，Na＋通道失活，K＋通道打开，再度极化，直至超极化膜电位又变成静息电位细胞跨膜运输v衣被的结构单位是网格蛋白三聚体，有三条重链和三条轻链组成的三叉网车型结构v若干个网格蛋白结合在一起形成六边形的网格特征v衣被内由接合素蛋白分别衔接网格蛋白和受体细胞跨膜运输细胞跨膜运输细胞跨膜运输v含羞草的叶片在触摸时发生的叶卷曲就是通过电位－门控通道传递信号的细胞跨膜运输v接收器将电信号转换成声信号;v细胞将细胞外信号(分子A)转变成细胞内的信号(分子B)。

细胞跨膜运输细胞跨膜运输(a) 由单亚基膜蛋白形成的通道(b) 由多亚基膜蛋白形成的通道v通道蛋白所介导的被动运输不需要与溶质分子结合，横跨形成亲水通道，转运速率高细胞跨膜运输l表面受体主要是同大的信号分子或小的亲水性的信号分子作用，传递信息l细胞内受体主要是同脂溶性的小信号分子作用细胞跨膜运输(a) 类固醇激素通过扩散穿过细胞质膜;(b)激素分子与胞质溶胶中的受体结合;(c)抑制蛋白与受体脱离，露出与DNA结合和激活基因转录的位点;(d)被激活的复合物进入细胞核;(e)与DNA增强子区结合;(f)促进受激素调节的基因转录细胞跨膜运输v乙酰胆碱使骨骼肌细胞收缩，使心肌细胞降低收缩频率，使唾腺细胞分泌细胞跨膜运输细胞跨膜运输细胞跨膜运输细胞跨膜运输l神经递质乙酰胆碱与心肌细胞的膜受体结合，使得G蛋白的α亚基与βγ亚基分开;l激活的βγ亚基复合物同K+离子通道结合并将K+离子通道打开;lα亚基中的GTP水解，导致α亚基与βγ亚基重新结合，使G蛋白处于非活性状态，使K+离子通道关闭lG蛋白偶联受体能够激活心肌质膜的K+离子通道打开细胞跨膜运输l表面受体：G蛋白偶联受体都是7次跨膜的膜整合蛋白lG蛋白l效应物：指直接产生效应的物质，通常是酶，如腺苷酸环化酶、磷酸脂酶细胞跨膜运输细胞跨膜运输细胞跨膜运输细胞跨膜运输l 细胞跨膜运输细胞跨膜运输细胞跨膜运输细胞跨膜运输细胞跨膜运输吞噬作用吞噬作用细胞跨膜运输细胞跨膜运输。