医学细胞生物学：第四章 细胞膜与物质的穿膜运输、信号转导.ppt

第四章第四章 细胞膜与物质的细胞膜与物质的 穿膜运输、信号转导穿膜运输、信号转导l 细胞膜（细胞膜（cell memberane)细胞膜细胞膜细胞膜细胞膜 细胞内膜细胞内膜细胞内膜细胞内膜: : 除了细胞膜以外的细胞内所除了细胞膜以外的细胞内所有膜性结构有膜性结构细胞质细胞质是细胞质与外界相隔开的一层薄膜，是细胞质与外界相隔开的一层薄膜，又称质膜（又称质膜（plasma membrane）l l 生物膜生物膜生物膜生物膜细胞膜细胞膜( (厚厚厚厚7nm)7nm)•单位膜：单位膜：单位膜：单位膜：电镜下观察，所有生物膜都电镜下观察，所有生物膜都电镜下观察，所有生物膜都电镜下观察，所有生物膜都呈现呈现呈现呈现““““两暗夹一明两暗夹一明两暗夹一明两暗夹一明””””三层结构，这三三层结构，这三三层结构，这三三层结构，这三层结构称为单位膜层结构称为单位膜层结构称为单位膜层结构称为单位膜第一节第一节 细胞膜的化学组成和生物学特性细胞膜的化学组成和生物学特性一、细胞膜的化学成分一、细胞膜的化学成分生生生生物物物物膜膜膜膜脂类、蛋白质、糖类脂类、蛋白质、糖类脂类、蛋白质、糖类脂类、蛋白质、糖类 水、无机盐、金属离子水、无机盐、金属离子水、无机盐、金属离子水、无机盐、金属离子————————主要成分主要成分主要成分主要成分————————少量成分少量成分少量成分少量成分蛋白质蛋白质/ /脂类脂类 :在不同种类生物膜中有所不同。

在不同种类生物膜中有所不同一般情况下：一般情况下： 功能多而复杂的膜，蛋白质功能多而复杂的膜，蛋白质/ /脂类大脂类大 功能少而简单的膜，蛋白质功能少而简单的膜，蛋白质/ /脂类小脂类小(一一)膜脂膜脂——构成细胞膜的基本骨架构成细胞膜的基本骨架细胞膜的化学组成细胞膜的化学组成ØØ 膜脂主要包括膜脂主要包括膜脂主要包括膜脂主要包括磷脂磷脂磷脂磷脂、糖脂和胆固醇、糖脂和胆固醇、糖脂和胆固醇、糖脂和胆固醇三种三种三种三种类型类型类型类型ØØ 膜脂是膜脂是膜脂是膜脂是双亲性分子双亲性分子双亲性分子双亲性分子：具有极性头（亲水头）：具有极性头（亲水头）：具有极性头（亲水头）：具有极性头（亲水头） 和非极性的尾部（疏水尾和非极性的尾部（疏水尾和非极性的尾部（疏水尾和非极性的尾部（疏水尾））））1. 磷脂磷脂——构成膜脂的基本成分构成膜脂的基本成分生物膜的化学组成生物膜的化学组成鞘磷脂鞘磷脂鞘磷脂鞘磷脂(SM)(SM)磷脂酰胆碱（卵磷脂磷脂酰胆碱（卵磷脂磷脂酰胆碱（卵磷脂磷脂酰胆碱（卵磷脂PCPC））））磷脂酰乙醇胺（脑磷脂磷脂酰乙醇胺（脑磷脂磷脂酰乙醇胺（脑磷脂磷脂酰乙醇胺（脑磷脂PEPE））））磷脂酰丝氨酸磷脂酰丝氨酸磷脂酰丝氨酸磷脂酰丝氨酸(PS)(PS)磷脂酰肌醇磷脂酰肌醇磷脂酰肌醇磷脂酰肌醇(PI)(PI)ØØ 磷脂磷脂磷脂磷脂ØØ磷脂约占整个膜脂的磷脂约占整个膜脂的磷脂约占整个膜脂的磷脂约占整个膜脂的5050％以上。

％以上甘油磷脂甘油磷脂磷脂酰乙醇胺磷脂酰丝氨酸鞘磷脂磷脂酰胆碱生物膜中的磷脂生物膜中的磷脂胆胆 碱碱 磷磷 酸酸 甘甘 油油脂脂 肪肪 酸酸 链链极极性性头头部部（（亲亲水水基基团团））非非极极性性尾尾部部（（疏疏水水基基团团））肪肪 酸酸链链不不 饱饱 和和脂脂 磷脂酰胆碱的分子结构磷脂酰胆碱的分子结构亲水基亲水基亲水基亲水基疏水基疏水基疏水基疏水基2. 胆固醇：胆固醇：•主主要要存存在在真真核核细细胞胞膜膜上上，，含含量量一一般般不不超超过过膜膜脂脂的的1/3•双亲性分子双亲性分子•功功能能：：增增加加膜膜的的稳稳定定性性，，调调节节膜膜流流动动性性，，降降低低水水溶性物质的通透性溶性物质的通透性细胞膜的化学组成细胞膜的化学组成胆固醇分子散布在磷脂之间，极性的羟基头部紧靠磷脂的极性头部，甾环固定于靠近磷脂碳氢链的位置；提高膜的稳定性POCH2CH2NOOCH3CH3CH3神经神经酰胺酰胺O鞘鞘磷磷脂脂POCH2CH2NOOCH3CH3CH3神经神经酰胺酰胺O鞘鞘磷磷脂脂糖糖(Gal)半半乳乳糖糖苷苷脂脂POCH2CH2NOOCH3CH3CH3神经神经酰胺酰胺O鞘鞘磷磷脂脂糖糖 脂脂 分分 子子糖糖(Gal)糖糖(Gal)糖糖(Gal)糖糖(Gal)3. 糖脂：糖脂：含量：约占脂总量含量：约占脂总量含量：约占脂总量含量：约占脂总量 的的的的5 5％以下％以下％以下％以下定位：膜的非胞质面定位：膜的非胞质面定位：膜的非胞质面定位：膜的非胞质面功能：作为某些分子功能：作为某些分子功能：作为某些分子功能：作为某些分子 的受体，参与的受体，参与的受体，参与的受体，参与 细胞识别及信细胞识别及信细胞识别及信细胞识别及信 号转导。

号转导唾液酸神经节苷脂半乳糖脑苷脂糖脂糖脂(glycolipid)与细胞之间的相互识别和信息与细胞之间的相互识别和信息传导有关传导有关 膜脂在水溶液中自动形成双层膜脂在水溶液中自动形成双层细胞膜的化学组成细胞膜的化学组成球状球状球状球状分子团分子团分子团分子团脂质体脂质体脂质体脂质体脂质体的用途：脂质体的用途：1.用于膜功能的用于膜功能的 研究研究2.作为体内药物作为体内药物 和和DNA的运输的运输 载体，用于基载体，用于基 因转移或代谢因转移或代谢 性疾病的治疗性疾病的治疗•膜蛋白膜蛋白膜蛋白膜蛋白占膜含量的占膜含量的占膜含量的占膜含量的40%-50% 40%-50% •膜蛋白的膜蛋白的膜蛋白的膜蛋白的主要功能主要功能主要功能主要功能：：：：­转运蛋白：转运分子进出细胞转运蛋白：转运分子进出细胞转运蛋白：转运分子进出细胞转运蛋白：转运分子进出细胞­受体蛋白：接受外界信号并传递到细胞内引起相应受体蛋白：接受外界信号并传递到细胞内引起相应受体蛋白：接受外界信号并传递到细胞内引起相应受体蛋白：接受外界信号并传递到细胞内引起相应 的反应的反应的反应的反应­连接蛋白：支撑连接细胞骨架成分和细胞间质成分连接蛋白：支撑连接细胞骨架成分和细胞间质成分连接蛋白：支撑连接细胞骨架成分和细胞间质成分连接蛋白：支撑连接细胞骨架成分和细胞间质成分­酶蛋白：发挥催化作用酶蛋白：发挥催化作用酶蛋白：发挥催化作用酶蛋白：发挥催化作用（二）膜蛋白（二）膜蛋白——膜功能的主要承担者膜功能的主要承担者1. 内在膜蛋白内在膜蛋白（（intrinsic proteins））• 也称为穿膜蛋白，贯穿脂双层，两端露出膜内外也称为穿膜蛋白，贯穿脂双层，两端露出膜内外也称为穿膜蛋白，贯穿脂双层，两端露出膜内外也称为穿膜蛋白，贯穿脂双层，两端露出膜内外•占膜蛋白的占膜蛋白的占膜蛋白的占膜蛋白的70%~80%70%~80%，与膜结合紧密。

与膜结合紧密与膜结合紧密与膜结合紧密2. 外在膜蛋白（外在膜蛋白（extrinsic proteins））• 水溶性蛋白，占膜蛋白的水溶性蛋白，占膜蛋白的水溶性蛋白，占膜蛋白的水溶性蛋白，占膜蛋白的20%~30%20%~30%• 附着在膜内外表面，靠离子键或氢键与膜表面的附着在膜内外表面，靠离子键或氢键与膜表面的附着在膜内外表面，靠离子键或氢键与膜表面的附着在膜内外表面，靠离子键或氢键与膜表面的蛋白质分子或脂分子蛋白质分子或脂分子蛋白质分子或脂分子蛋白质分子或脂分子非共价非共价非共价非共价结合，易分离结合，易分离结合，易分离结合，易分离⑤⑥)(⑤⑥)(⑤⑥)(⑤⑥)3.脂锚定蛋白（脂锚定蛋白（lipid-linked protein））•位于膜的两侧，通过位于膜的两侧，通过共价键共价键与脂双层内的与脂双层内的脂分子脂分子结结合，又称合，又称脂双层蛋白脂双层蛋白•以两种方式与脂类分子结合以两种方式与脂类分子结合 胞质侧胞质侧的蛋白的蛋白 与脂双层中的碳氢链结合与脂双层中的碳氢链结合(③③) 质膜外表面质膜外表面的蛋白的蛋白 与糖基磷脂酰肌醇（与糖基磷脂酰肌醇（GPI）的寡糖链）的寡糖链结合结合(④④)共价键共价键共价键共价键1、、2内在蛋白（穿膜蛋白）内在蛋白（穿膜蛋白）3、、4脂锚定蛋白脂锚定蛋白5、、6外在蛋白外在蛋白细胞内细胞内脂脂双双层层细细胞胞被被•膜糖类以膜糖类以膜糖类以膜糖类以糖蛋白糖蛋白糖蛋白糖蛋白或或或或糖脂糖脂糖脂糖脂的形式均匀分布在生物膜的的形式均匀分布在生物膜的的形式均匀分布在生物膜的的形式均匀分布在生物膜的非胞质面非胞质面非胞质面非胞质面。

•功能：功能：功能：功能：有助于蛋白质在膜上的定位与固定，参与细有助于蛋白质在膜上的定位与固定，参与细有助于蛋白质在膜上的定位与固定，参与细有助于蛋白质在膜上的定位与固定，参与细胞识别及细胞与周围环境的相互作用胞识别及细胞与周围环境的相互作用胞识别及细胞与周围环境的相互作用胞识别及细胞与周围环境的相互作用三）膜糖类（三）膜糖类——覆盖细胞膜表面覆盖细胞膜表面（一）细胞膜的不对称性（一）细胞膜的不对称性(asymmetry)1. 1. 膜脂分布的不对称（种类、数量）膜脂分布的不对称（种类、数量）膜脂分布的不对称（种类、数量）膜脂分布的不对称（种类、数量）•膜内层：磷脂酰乙醇胺膜内层：磷脂酰乙醇胺膜内层：磷脂酰乙醇胺膜内层：磷脂酰乙醇胺 磷脂酰丝氨酸磷脂酰丝氨酸磷脂酰丝氨酸磷脂酰丝氨酸 磷脂酰肌醇磷脂酰肌醇磷脂酰肌醇磷脂酰肌醇 •膜外层：磷脂酰胆碱（卵磷脂）和鞘磷脂膜外层：磷脂酰胆碱（卵磷脂）和鞘磷脂膜外层：磷脂酰胆碱（卵磷脂）和鞘磷脂膜外层：磷脂酰胆碱（卵磷脂）和鞘磷脂二、细胞膜的生物学特性二、细胞膜的生物学特性•糖脂的分布为绝对不对称糖脂的分布为绝对不对称——在非胞质面在非胞质面SM：鞘磷脂：鞘磷脂PC：磷脂酰胆碱：磷脂酰胆碱PS：磷脂酰丝氨酸：磷脂酰丝氨酸PE：磷脂酰乙醇胺：磷脂酰乙醇胺PI：磷脂酰肌醇：磷脂酰肌醇CI：二磷脂酰甘油：二磷脂酰甘油2.膜蛋白分布的不对称性膜蛋白分布的不对称性•穿膜蛋白穿膜蛋白跨越脂双层有一跨越脂双层有一定的方向性，亲水端长度、定的方向性，亲水端长度、氨基酸种类、顺序不同。

氨基酸种类、顺序不同•蛋白的数量在膜内外两侧蛋白的数量在膜内外两侧不同不同细胞膜内层蛋白数量多于外层细胞膜内层蛋白数量多于外层细胞膜内层蛋白数量多于外层细胞膜内层蛋白数量多于外层3. 膜糖类分布的不对称膜糖类分布的不对称——非胞质面非胞质面生物膜的不对称性生物膜的不对称性生物膜的不对称性生物膜的不对称性不对称性的生物学意义：不对称性的生物学意义： 决定了膜内外表面功能的不对称性决定了膜内外表面功能的不对称性4.细胞膜内侧面分布有微管、微丝细胞膜内侧面分布有微管、微丝生物膜的特性生物膜的特性 （二）细胞膜的流动性（（二）细胞膜的流动性（fluidity):l l 相变：相变：相变：相变：生物膜在生理常温下多呈生物膜在生理常温下多呈生物膜在生理常温下多呈生物膜在生理常温下多呈液晶态液晶态液晶态液晶态，当温，当温，当温，当温 度下降至某一点时，液晶态转变为度下降至某一点时，液晶态转变为度下降至某一点时，液晶态转变为度下降至某一点时，液晶态转变为晶态晶态晶态晶态，若温，若温，若温，若温 度上升，则晶态又可溶解为度上升，则晶态又可溶解为度上升，则晶态又可溶解为度上升，则晶态又可溶解为液晶态液晶态液晶态液晶态。

这种状态这种状态这种状态这种状态 的相互转变称的相互转变称的相互转变称的相互转变称相变相变相变相变l l 相变温度：相变温度：相变温度：相变温度：引起相变的温度称之引起相变的温度称之引起相变的温度称之引起相变的温度称之l l 液晶态对膜正常功能的行使至关重要液晶态对膜正常功能的行使至关重要液晶态对膜正常功能的行使至关重要液晶态对膜正常功能的行使至关重要1.膜脂双分子层是一种二维流体膜脂双分子层是一种二维流体(1)(1)侧侧向扩散向扩散(2)(2)旋旋转转(3)(3)摆摆动动(4)(4)翻翻转转2.膜脂分子的运动形式膜脂分子的运动形式 （（（（5 5）伸缩震荡运动）伸缩震荡运动）伸缩震荡运动）伸缩震荡运动（（6）烃链的旋转异构运动）烃链的旋转异构运动543. 影响膜脂流动性的因素影响膜脂流动性的因素（（1）脂肪酸链的饱和程度：）脂肪酸链的饱和程度：不饱和程度不饱和程度不饱和程度不饱和程度↑ ↑膜流动性膜流动性膜流动性膜流动性↑ ↑（（2）脂肪酸链的长度：）脂肪酸链的长度：链越长，相变温度越高，流动链越长，相变温度越高，流动链越长，相变温度越高，流动链越长，相变温度越高，流动性越低性越低性越低性越低生物膜的流动性生物膜的流动性生物膜的流动性生物膜的流动性（（3）胆固醇的影响：）胆固醇的影响：双向调节双向调节双向调节双向调节（（4）卵磷脂）卵磷脂/鞘磷脂比值：鞘磷脂比值：比值比值比值比值↑ ↑膜流动性膜流动性膜流动性膜流动性↑ ↑（（5）膜蛋白：）膜蛋白：蛋白质越多，膜脂流动性越小蛋白质越多，膜脂流动性越小蛋白质越多，膜脂流动性越小蛋白质越多，膜脂流动性越小（（6）其它因素：）其它因素：PHPH、环境温度、离子强度等、环境温度、离子强度等、环境温度、离子强度等、环境温度、离子强度等生物膜的流动性生物膜的流动性生物膜的流动性生物膜的流动性4.膜蛋白分子在质膜中的运动膜蛋白分子在质膜中的运动1. 1. 侧向扩散侧向扩散侧向扩散侧向扩散2. 2. 旋转运动旋转运动旋转运动旋转运动 5.膜流动性的生理意义膜流动性的生理意义质膜的流动性是保证其正常功能的必要条件。

当膜的质膜的流动性是保证其正常功能的必要条件当膜的流动性低于一定的阈值时，许多酶的活动和跨膜运输流动性低于一定的阈值时，许多酶的活动和跨膜运输将停止，反之如果流动性过高，又会造成膜的溶解将停止，反之如果流动性过高，又会造成膜的溶解利利用用细细胞胞融融合合技技术术观观察察蛋蛋白白质质运运动动生物膜的特性生物膜的特性1.膜的流动性膜的流动性2.膜的不对称性膜的不对称性膜脂的流动性膜脂的流动性膜蛋白的运动性膜蛋白的运动性侧向扩散侧向扩散侧向扩散侧向扩散翻转运动翻转运动翻转运动翻转运动 旋转运动旋转运动旋转运动旋转运动伸缩振荡伸缩振荡伸缩振荡伸缩振荡烃链的旋转异构运动烃链的旋转异构运动烃链的旋转异构运动烃链的旋转异构运动摆动摆动摆动摆动侧向扩散侧向扩散旋转扩散旋转扩散膜脂种类数量分布不对称膜脂种类数量分布不对称膜脂种类数量分布不对称膜脂种类数量分布不对称糖脂及糖蛋白不对称糖脂及糖蛋白不对称糖脂及糖蛋白不对称糖脂及糖蛋白不对称————非胞质面非胞质面非胞质面非胞质面膜蛋白种类数量分布不对称膜蛋白种类数量分布不对称细胞膜内侧面有微管微丝细胞膜内侧面有微管微丝细胞膜内侧面有微管微丝细胞膜内侧面有微管微丝1.E. Overton 1890 发发现现凡凡是是溶溶于于脂脂肪肪的的物物质质很很容容易易透透过过植植物物的的细细胞胞膜。

膜2.E. Gorter & F. Grendel 1925 年年用用有有机机溶溶剂剂提提取取了了人人的的红红细细胞胞质质膜膜的的脂脂类类成成分分，，推推测测细细胞胞膜膜由由双双层脂分子组成层脂分子组成三、细胞膜的分子结构模型三、细胞膜的分子结构模型 评价：评价：提出膜形态共性，解释了某些属性提出膜形态共性，解释了某些属性不足之处：不足之处： 无法解释膜的动态结构变化，无法解释膜的动态结构变化， 显示不出各种膜之间的结构功能差异显示不出各种膜之间的结构功能差异1.生物膜是由流动的脂质双分子层构成膜的连续主体生物膜是由流动的脂质双分子层构成膜的连续主体2.球形膜蛋白以各种形式镶嵌在脂质双分子层中球形膜蛋白以各种形式镶嵌在脂质双分子层中 液态镶嵌模型液态镶嵌模型 ( fluid mosaic model)脂质双分子层脂质双分子层极性头部极性头部疏水尾部疏水尾部外周蛋白外周蛋白镶嵌蛋白镶嵌蛋白 3.3.膜的两侧结构是不对称的，糖链分布在非胞质面膜的两侧结构是不对称的，糖链分布在非胞质面 4.4.膜脂和膜蛋白具有一定的流动性和不对称性膜脂和膜蛋白具有一定的流动性和不对称性。

生物膜的分子结构模型生物膜的分子结构模型生物膜的分子结构模型生物膜的分子结构模型（四）脂筏结构模型（四）脂筏结构模型• 脂筏脂筏脂筏脂筏（（（（lipid raftslipid rafts）：脂质双分子层不是一个完全均）：脂质双分子层不是一个完全均）：脂质双分子层不是一个完全均）：脂质双分子层不是一个完全均匀的二维流体，膜中存在富含匀的二维流体，膜中存在富含匀的二维流体，膜中存在富含匀的二维流体，膜中存在富含胆固醇胆固醇胆固醇胆固醇和和和和鞘磷脂鞘磷脂鞘磷脂鞘磷脂的微区，的微区，的微区，的微区，其中聚集一些其中聚集一些其中聚集一些其中聚集一些特定的膜蛋白，特定的膜蛋白，特定的膜蛋白，特定的膜蛋白，称脂筏• 特点：特点：特点：特点：这些区域比膜的其他部分这些区域比膜的其他部分这些区域比膜的其他部分这些区域比膜的其他部分厚厚厚厚，更，更，更，更有秩序有秩序有秩序有秩序且较且较且较且较 少流动性少流动性少流动性少流动性其周围是流动性较高的液态区其周围是流动性较高的液态区其周围是流动性较高的液态区其周围是流动性较高的液态区•功能：功能：参与信号转导、受体介导的内吞作用以及参与信号转导、受体介导的内吞作用以及 胆固醇代谢运输等。

胆固醇代谢运输等 脂筏功能的紊乱涉及多种疾病的发生脂筏功能的紊乱涉及多种疾病的发生脂筏（脂筏（lipid rafts）模型）模型细胞膜是选择性半透膜细胞膜是选择性半透膜第二节第二节 小分子物质和离子的穿膜运输小分子物质和离子的穿膜运输被动运输被动运输被动运输被动运输（（（（passive transportpassive transport）：）：）：）：物质物质物质物质顺浓度梯度顺浓度梯度顺浓度梯度顺浓度梯度 进出细胞，进出细胞，进出细胞，进出细胞，不需要消耗能量不需要消耗能量不需要消耗能量不需要消耗能量主动运输主动运输主动运输主动运输（（（（active transportactive transport）：物质）：物质）：物质）：物质逆浓度梯度逆浓度梯度逆浓度梯度逆浓度梯度 进出细胞进出细胞进出细胞进出细胞，而且，而且，而且，而且需要载体、消耗能量需要载体、消耗能量需要载体、消耗能量需要载体、消耗能量小分子物质和离子穿膜运输的主要方式：小分子物质和离子穿膜运输的主要方式：─ 简单扩散简单扩散简单扩散简单扩散──易化扩散（协助扩散）易化扩散（协助扩散）易化扩散（协助扩散）易化扩散（协助扩散）  一、简单扩散（一、简单扩散（simple diffusion））1. 1. 1. 1. 概念：概念：概念：概念：指物质顺浓度梯度从高浓度一侧通过细指物质顺浓度梯度从高浓度一侧通过细指物质顺浓度梯度从高浓度一侧通过细指物质顺浓度梯度从高浓度一侧通过细胞膜向低浓度一侧移动的方式，不需消耗能量，胞膜向低浓度一侧移动的方式，不需消耗能量，胞膜向低浓度一侧移动的方式，不需消耗能量，胞膜向低浓度一侧移动的方式，不需消耗能量，又称又称又称又称被动扩散被动扩散被动扩散被动扩散（（（（passive diffusionpassive diffusionpassive diffusionpassive diffusion）））） 。

2. 2. 2. 2. 特点：特点：特点：特点：–⑴ ⑴ ⑴ ⑴ 顺浓度梯度、不消耗能量顺浓度梯度、不消耗能量顺浓度梯度、不消耗能量顺浓度梯度、不消耗能量–⑵ ⑵ ⑵ ⑵ 不需要不需要不需要不需要转运蛋白转运蛋白转运蛋白转运蛋白协助协助协助协助–⑶ ⑶ ⑶ ⑶ 运输速度取决于分子的大小和脂溶性运输速度取决于分子的大小和脂溶性运输速度取决于分子的大小和脂溶性运输速度取决于分子的大小和脂溶性3. 3. 3. 3. 运输对象：运输对象：运输对象：运输对象： O O O O2 2 2 2、、、、COCOCOCO2 2 2 2、、、、H H H H2 2 2 2O O O O、、、、NONONONO、乙醇、尿素、、乙醇、尿素、、乙醇、尿素、、乙醇、尿素、 苯、甘油、甾类激素等苯、甘油、甾类激素等苯、甘油、甾类激素等苯、甘油、甾类激素等简单扩散简单扩散细细胞胞外外细细胞胞内内脂溶性、非极性、不带电荷小分子物质脂溶性、非极性、不带电荷小分子物质细细胞胞膜膜高浓度高浓度低浓度低浓度肺泡与肺毛细血管之间的气体交换肺泡与肺毛细血管之间的气体交换肺泡与肺毛细血管之间的气体交换肺泡与肺毛细血管之间的气体交换二、易化扩散二、易化扩散-膜运输蛋白介导的穿膜运输膜运输蛋白介导的穿膜运输易化扩散概念易化扩散概念易化扩散概念易化扩散概念（（（（facilitated diffusionfacilitated diffusion））））：：：：•是各种极性分子和无机离子通过是各种极性分子和无机离子通过是各种极性分子和无机离子通过是各种极性分子和无机离子通过膜运输蛋白膜运输蛋白膜运输蛋白膜运输蛋白的介的介的介的介导，导，导，导，不消耗代谢能，不消耗代谢能，不消耗代谢能，不消耗代谢能， 顺浓度梯度顺浓度梯度顺浓度梯度顺浓度梯度 的跨膜转运过程。

的跨膜转运过程的跨膜转运过程的跨膜转运过程膜运输蛋白可分为两类：膜运输蛋白可分为两类：ØØ 载体蛋白（载体蛋白（载体蛋白（载体蛋白（carrier protein)carrier protein)ØØ 通道蛋白通道蛋白通道蛋白通道蛋白 (channel protein)(channel protein)与特定物质结合与特定物质结合与特定物质结合与特定物质结合改变构象改变构象改变构象改变构象使物质穿越使物质穿越使物质穿越使物质穿越细胞膜，细胞膜，细胞膜，细胞膜，既介导既介导既介导既介导被动运输被动运输被动运输被动运输，又介导，又介导，又介导，又介导主动运输主动运输主动运输主动运输 形成贯穿脂双层之间形成贯穿脂双层之间形成贯穿脂双层之间形成贯穿脂双层之间的通道，介导特定离子的通道，介导特定离子的通道，介导特定离子的通道，介导特定离子转运，仅介导转运，仅介导转运，仅介导转运，仅介导被动运输被动运输被动运输被动运输 •2.2.离子通道的特点：离子通道的特点：离子通道的特点：离子通道的特点：•⑴⑴⑴⑴ 物质的运输速度物质的运输速度物质的运输速度物质的运输速度快快快快•⑵⑵⑵⑵ 离子通道具有离子通道具有离子通道具有离子通道具有高度选择性高度选择性高度选择性高度选择性•⑶⑶⑶⑶ 大大大大多多多多数离子通道数离子通道数离子通道数离子通道受受“闸门闸门”控制控制•⑷⑷⑷⑷ 均为均为均为均为被动被动被动被动运输运输运输运输（一）离子通道介导的易化扩散（一）离子通道介导的易化扩散1.1.易化扩散概念易化扩散概念易化扩散概念易化扩散概念（（（（facilitated diffusionfacilitated diffusion））））：：：：•是各种极性分子和无机离子通过是各种极性分子和无机离子通过是各种极性分子和无机离子通过是各种极性分子和无机离子通过膜运输蛋白膜运输蛋白膜运输蛋白膜运输蛋白的介的介的介的介导，导，导，导，不消耗代谢能，不消耗代谢能，不消耗代谢能，不消耗代谢能， 顺浓度梯度顺浓度梯度顺浓度梯度顺浓度梯度 的跨膜转运过程。

的跨膜转运过程的跨膜转运过程的跨膜转运过程 3. 离子通道的类型离子通道的类型 ⑴ ⑴ 配体门控通道：乙酰胆碱受体配体门控通道：乙酰胆碱受体 ⑵ ⑵ 电压门控通道：主要存在于可兴奋细胞，电压门控通道：主要存在于可兴奋细胞， 如神经元、肌细胞等如神经元、肌细胞等3 3）应力激活通道：如内耳毛细胞感受声波震动应力激活通道：如内耳毛细胞感受声波震动4 4）水通道：）水通道：20032003诺贝尔化学奖诺贝尔化学奖 钾通道、钠通道、钾通道、钠通道、 钙通道等钙通道等电压门控通道扩散电压门控通道扩散钾通道、钠通道、钙通道、氯通道等钾通道、钠通道、钙通道、氯通道等细细胞胞外外细细胞胞内内细细胞胞膜膜载体蛋白载体蛋白（二）载体蛋白介导的易化扩散（二）载体蛋白介导的易化扩散高浓度高浓度低浓度低浓度（二）载体蛋白介导的易化扩散（二）载体蛋白介导的易化扩散1. 1.易化扩散概念易化扩散概念易化扩散概念易化扩散概念（（（（facilitated diffusionfacilitated diffusion））））：：：：•是各种极性分子和无机离子通过是各种极性分子和无机离子通过是各种极性分子和无机离子通过是各种极性分子和无机离子通过膜运输白膜运输白膜运输白膜运输白的介导，的介导，的介导，的介导，不消耗代谢能，不消耗代谢能，不消耗代谢能，不消耗代谢能， 顺浓度梯度顺浓度梯度顺浓度梯度顺浓度梯度 的跨膜转运过程。

的跨膜转运过程的跨膜转运过程的跨膜转运过程2. 2. 运输对象：运输对象：运输对象：运输对象：葡萄糖、氨基酸、核苷酸、离子及细胞葡萄糖、氨基酸、核苷酸、离子及细胞葡萄糖、氨基酸、核苷酸、离子及细胞葡萄糖、氨基酸、核苷酸、离子及细胞代谢物代谢物代谢物代谢物3. 3. 特点：特点：特点：特点：•①①①①不消耗代谢能不消耗代谢能不消耗代谢能不消耗代谢能 ②②②②需要载体蛋白的协助需要载体蛋白的协助需要载体蛋白的协助需要载体蛋白的协助•③③③③具有特异性具有特异性具有特异性具有特异性 ④④④④具有饱和性具有饱和性具有饱和性具有饱和性三、主动运输三、主动运输——载体蛋白介导的穿膜运输载体蛋白介导的穿膜运输主动运输的概念：主动运输的概念：主动运输的概念：主动运输的概念：由由由由载体蛋白介导载体蛋白介导载体蛋白介导载体蛋白介导的物质的物质的物质的物质逆逆逆逆浓度浓度浓度浓度梯度或电化学梯度进行穿膜转运的方式，需要梯度或电化学梯度进行穿膜转运的方式，需要梯度或电化学梯度进行穿膜转运的方式，需要梯度或电化学梯度进行穿膜转运的方式，需要消消消消耗能量耗能量耗能量耗能量。

一）（一）ATPATP驱动泵驱动泵——ATPATP直接提供能量直接提供能量P-型离子泵（型离子泵（ Na+-K+ 泵、泵、Ca泵）泵）V-型质子泵型质子泵(溶酶体膜、内体膜溶酶体膜、内体膜)F-型质子泵（线粒体内膜）型质子泵（线粒体内膜）ABC转运体转运体负责转运离子负责转运离子——负责转运小分子负责转运小分子类型类型1.1.差差13倍倍差差30倍倍——NaNa+ +-K-K+ + ATP ATP酶，酶，兼有兼有载体载体和和酶酶的双重功能的双重功能每秒钟发生约每秒钟发生约1000次的构象变化次的构象变化 Na+-K+-泵的生物学效应直接效果：维持胞内低Na+，高K+的特殊离子环境间接效果：a.调节渗透压维持恒定的细胞体积 b.产生和维持膜电位 c.为某些物质吸收提供驱动力 d.为蛋白质合成及代谢反应提供 必要的离子浓度 特性特性：：运出运出运出运出3 3 NaNa+ +转入转入转入转入 2 2 KK+ + ATP Na+-K+-泵的特性 2. Ca2. Ca2 2＋＋＋＋泵泵泵泵——Ca——Ca2 2＋＋＋＋- ATP- ATP酶酶酶酶•分布位置：分布位置：分布位置：分布位置：所有真核细胞的细胞膜、所有真核细胞的细胞膜、所有真核细胞的细胞膜、所有真核细胞的细胞膜、 肌细胞的肌浆网肌细胞的肌浆网肌细胞的肌浆网肌细胞的肌浆网•工作原理：工作原理：工作原理：工作原理：与与与与Na+ +­K+ +­泵相似，通过泵相似，通过磷酸化和去磷磷酸化和去磷 酸化酸化过程使构象改变，结合与释放过程使构象改变，结合与释放CaCa2+2+•作用：作用：作用：作用：维持细胞内较低的钙离子浓度维持细胞内较低的钙离子浓度维持细胞内较低的钙离子浓度维持细胞内较低的钙离子浓度 （细胞内（细胞内（细胞内（细胞内CaCa2+2+浓度浓度浓度浓度1010-7 -7 MM，细胞外，细胞外，细胞外，细胞外1010-3 -3 MM））））•特性：特性：特性：特性：泵出泵出泵出泵出2 2个个个个CaCa2+2+ / /每个每个每个每个ATPATP 。

（二）协同运输（二）协同运输——ATP间接供能间接供能 1. 1.动物细胞是利用膜两侧动物细胞是利用膜两侧NaNa离子离子的电化学梯度驱动的电化学梯度驱动2.2.类型类型协同运输协同运输协同转运的离子协同转运的离子转运分子转运分子同向运输同向运输(共运输共运输)以以小小肠肠上上皮皮细细胞胞吸吸收收葡葡萄萄糖糖入入血血为为例例①①钠钾泵：钠钾泵：将将NaNa+ +泵出细胞，造成胞内外的泵出细胞，造成胞内外的NaNa+ +浓度梯度浓度梯度②②钠离子驱动的葡萄糖载体蛋白：钠离子驱动的葡萄糖载体蛋白：利用利用NaNa+ + 势能驱动，结合葡萄糖，使之势能驱动，结合葡萄糖，使之与与NaNa+ +相伴进入细胞（相伴进入细胞（因此又称因此又称共运输共运输））低钠离子浓度低钠离子浓度高高高高介导葡萄糖介导葡萄糖易化扩散易化扩散的载体蛋白的载体蛋白Na+驱动驱动葡萄糖同向葡萄糖同向运输运输 肠腔肠腔微绒毛微绒毛紧密连接紧密连接肠上皮细胞肠上皮细胞细胞外液细胞外液对向运输对向运输NaNa+ +H+NaNa＋＋＋＋-H-H+ + + +交换载体交换载体交换载体交换载体————调节细胞内调节细胞内调节细胞内调节细胞内PHPH高浓度高浓度低浓度低浓度高浓度高浓度低浓度低浓度 协同运输协同运输——ATP间接供能间接供能 动物细胞是利用膜两侧动物细胞是利用膜两侧NaNa离子离子的电化学梯度驱动的电化学梯度驱动1.1.为小分子物质为小分子物质逆浓度逆浓度梯度转运梯度转运2.2.需要消需要消耗能耗能量（直接或间接）量（直接或间接）3.3.需要膜上的特异性需要膜上的特异性载体载体（特异性、可变（特异性、可变性）介导性）介导 主动运输的特点主动运输的特点 小分子、离子小分子、离子穿膜运输穿膜运输被动运输被动运输 简单扩散简单扩散主动运输主动运输 易化扩散易化扩散（通道蛋白介导、（通道蛋白介导、载体蛋白介导）载体蛋白介导）Na＋＋-K＋＋泵泵Ca2+-pumpNa＋＋-葡萄糖协同运输葡萄糖协同运输小小 结结Na＋＋-H+协同运输协同运输•小泡运输（膜泡运输）：小泡运输（膜泡运输）：小泡运输（膜泡运输）：小泡运输（膜泡运输）：细胞与环境中的细胞与环境中的细胞与环境中的细胞与环境中的大分子大分子大分子大分子和和和和颗粒物质颗粒物质颗粒物质颗粒物质不能直接进行跨膜运输，必须由膜包不能直接进行跨膜运输，必须由膜包不能直接进行跨膜运输，必须由膜包不能直接进行跨膜运输，必须由膜包围形成围形成围形成围形成囊泡囊泡囊泡囊泡，通过一系列膜囊泡的，通过一系列膜囊泡的，通过一系列膜囊泡的，通过一系列膜囊泡的形成形成形成形成和和和和融合融合融合融合来来来来完成转运过程，称为小泡运输（膜泡运输）。

完成转运过程，称为小泡运输（膜泡运输）完成转运过程，称为小泡运输（膜泡运输）完成转运过程，称为小泡运输（膜泡运输）第三节第三节 大分子和颗粒物质的穿膜运输大分子和颗粒物质的穿膜运输•小泡泡运输是小泡泡运输是小泡泡运输是小泡泡运输是主动运输主动运输主动运输主动运输的形式之一，它的活动需的形式之一，它的活动需的形式之一，它的活动需的形式之一，它的活动需要要要要消耗能量消耗能量消耗能量消耗能量膜膜膜膜泡泡泡泡运运运运输输输输 胞吞作用胞吞作用胞吞作用胞吞作用( (endocytosisendocytosis) )胞吐作用胞吐作用胞吐作用胞吐作用(exocytosis)(exocytosis)胞饮作用胞饮作用吞噬作用吞噬作用 受体介导的胞（内）吞作用受体介导的胞（内）吞作用膜泡运输的方式：膜泡运输的方式：• 大分子物质和颗粒性物质附着在细胞膜上，质膜内大分子物质和颗粒性物质附着在细胞膜上，质膜内大分子物质和颗粒性物质附着在细胞膜上，质膜内大分子物质和颗粒性物质附着在细胞膜上，质膜内 陷将这些物质包围形成小囊泡，最后小囊泡从细胞陷将这些物质包围形成小囊泡，最后小囊泡从细胞陷将这些物质包围形成小囊泡，最后小囊泡从细胞陷将这些物质包围形成小囊泡，最后小囊泡从细胞 膜上脱离进入细胞内部。

膜上脱离进入细胞内部膜上脱离进入细胞内部膜上脱离进入细胞内部一、一、胞吞作用胞吞作用(endocytosis)（一）吞噬作用（一）吞噬作用（（phagocytosis））•细胞内吞较大的固体颗粒物质的过程称为细胞内吞较大的固体颗粒物质的过程称为细胞内吞较大的固体颗粒物质的过程称为细胞内吞较大的固体颗粒物质的过程称为吞噬作用吞噬作用吞噬作用吞噬作用，，，，形成的囊泡称为形成的囊泡称为形成的囊泡称为形成的囊泡称为吞噬体吞噬体吞噬体吞噬体常见于具有吞噬功能的细胞常见于具有吞噬功能的细胞常见于具有吞噬功能的细胞常见于具有吞噬功能的细胞•功能：功能：功能：功能：在机体防御系统中发挥重要作用在机体防御系统中发挥重要作用在机体防御系统中发挥重要作用在机体防御系统中发挥重要作用巨噬巨噬细胞细胞吞噬吞噬扫描扫描电镜电镜观察观察（二）（二） 胞饮作用（胞饮作用（pinocytosis））•细胞吞入液体或极小的颗粒物质的过程称为细胞吞入液体或极小的颗粒物质的过程称为细胞吞入液体或极小的颗粒物质的过程称为细胞吞入液体或极小的颗粒物质的过程称为胞胞胞胞饮作用饮作用饮作用饮作用，形成的囊泡称为，形成的囊泡称为，形成的囊泡称为，形成的囊泡称为吞饮体吞饮体吞饮体吞饮体。

常见于巨噬常见于巨噬常见于巨噬常见于巨噬细胞、白细胞、小肠上皮细胞、肾小管上皮细细胞、白细胞、小肠上皮细胞、肾小管上皮细细胞、白细胞、小肠上皮细胞、肾小管上皮细细胞、白细胞、小肠上皮细胞、肾小管上皮细胞等1.1.概念：概念：概念：概念：是细胞通过受体的介导选择性高效摄取细胞是细胞通过受体的介导选择性高效摄取细胞是细胞通过受体的介导选择性高效摄取细胞是细胞通过受体的介导选择性高效摄取细胞外特定大分子物质的过程外特定大分子物质的过程外特定大分子物质的过程外特定大分子物质的过程2. 2. 特点：特点：特点：特点： （（1 1）存在配体－受体的识别、结合过程；）存在配体－受体的识别、结合过程；）存在配体－受体的识别、结合过程；）存在配体－受体的识别、结合过程； （（（（2 2）特异性极强；）特异性极强；）特异性极强；）特异性极强； （（（（3 3）速度快，具有选择浓缩作用；）速度快，具有选择浓缩作用；）速度快，具有选择浓缩作用；）速度快，具有选择浓缩作用； （（（（4 4））））网格蛋白包被网格蛋白包被网格蛋白包被网格蛋白包被的膜泡的膜泡的膜泡的膜泡(coated vesicle)(coated vesicle)运输；运输；运输；运输；（三）（三） 受体介导的内吞作用受体介导的内吞作用•网格蛋白结构：网格蛋白结构：由由3个重链和个重链和3个轻链组个轻链组成，形成一个具有成，形成一个具有3个曲臂的形状。

个曲臂的形状 许多网格蛋白的许多网格蛋白的曲臂部分交织在一起，曲臂部分交织在一起，形成具有形成具有5边形或边形或6边边形网孔的笼子形网孔的笼子3.网格蛋白的结构与功能网格蛋白的结构与功能网网格格（（笼笼形形））蛋蛋白白包包被被的的膜膜泡泡重链重链轻链轻链功能：功能：功能：功能：1.捕获捕获捕获捕获膜膜膜膜受体受体受体受体2.牵拉牵拉牵拉牵拉质质质质膜内陷膜内陷膜内陷膜内陷形成有形成有形成有形成有被小泡被小泡被小泡被小泡•当网格蛋白包被小泡形成时，发动蛋白（当网格蛋白包被小泡形成时，发动蛋白（dynamin）聚集）聚集成一圈围绕在芽的颈部，将小泡柄部的膜尽可能地拉近成一圈围绕在芽的颈部，将小泡柄部的膜尽可能地拉近（小于（小于1.5nm），从而导致膜融合，掐断（），从而导致膜融合，掐断（pinch off）有）有被小泡 包被：网格蛋白包被：网格蛋白+衔接蛋白衔接蛋白4.4.受体介导的内吞作用过程受体介导的内吞作用过程受体介导的内吞作用过程受体介导的内吞作用过程————以动物细胞摄取以动物细胞摄取以动物细胞摄取以动物细胞摄取LDLLDL为例为例为例为例核心：核心：1500个酯化胆固醇分子个酯化胆固醇分子外围：外围：800磷脂分子磷脂分子 ，， 500游离胆固醇，游离胆固醇，apoB100LDL颗粒颗粒LDL受体受体有被小窝有被小窝有被小泡有被小泡内吞内吞去被去被无被小泡无被小泡胞内体胞内体融融合合受体与大分子颗粒分开受体与大分子颗粒分开胞内体部分胞内体部分受体再循环受体再循环胞内体部分胞内体部分 初级溶酶体初级溶酶体融融合合吞吞噬噬溶溶酶酶体体二、胞吐作用二、胞吐作用(exocytosis)•包包包包含含含含大大大大分分分分子子子子物物物物质质质质的的的的小小小小囊囊囊囊泡泡泡泡从从从从细细细细胞胞胞胞内内内内部部部部移移移移至至至至细细细细胞胞胞胞表表表表面，与质膜融合，将物质排出细胞之外的过程。

面，与质膜融合，将物质排出细胞之外的过程面，与质膜融合，将物质排出细胞之外的过程面，与质膜融合，将物质排出细胞之外的过程通过胞吐作用外排的物质：•酶•激素•抗体•未消化的物质分泌泡的胞吐作用 胞吐作用的两种形式 连续性分泌：无需外界信号，直接进行分泌 （普遍存在于所有动物细胞） 受调分泌：细胞接受外界信号后，分泌颗粒与质膜融合，进行分泌特化细胞：能分泌激素、酶、神经递质的细胞）连续性性连续性性连续性性连续性性 分泌分泌分泌分泌受调受调受调受调分泌分泌分泌分泌受调分泌的透射电镜观察受调分泌的透射电镜观察接受外界信号前的状态；接受外界信号后分泌泡迅速将泡内物质外吐物质的跨膜运输物质的跨膜运输小分子物质小分子物质小分子物质小分子物质的穿膜运输的穿膜运输的穿膜运输的穿膜运输大分子物质大分子物质大分子物质大分子物质的膜泡运输的膜泡运输的膜泡运输的膜泡运输被动运输被动运输被动运输被动运输主动运输主动运输主动运输主动运输简单扩散简单扩散简单扩散简单扩散易化扩散易化扩散易化扩散易化扩散胞吞作用胞吞作用胞吞作用胞吞作用胞吐作用胞吐作用胞吐作用胞吐作用吞噬吞噬吞噬吞噬胞饮胞饮胞饮胞饮受调分泌受调分泌受调分泌受调分泌连续性分泌连续性分泌连续性分泌连续性分泌小小 结结受体介导的内吞作用受体介导的内吞作用第四节第四节 细胞膜与信号转导细胞膜与信号转导靶细胞靶细胞产生生物学产生生物学效应效应受体受体信号分子信号分子（配体）（配体）激素激素激素激素药物药物药物药物神经递质神经递质神经递质神经递质NONO细胞分裂细胞分裂细胞分裂细胞分裂细胞分化细胞分化细胞分化细胞分化物质合成物质合成物质合成物质合成物质分解物质分解物质分解物质分解细胞收缩细胞收缩细胞收缩细胞收缩细胞松弛细胞松弛细胞松弛细胞松弛转化为胞内信号转化为胞内信号•信号转导（信号转导（signal transduction）：）：指细胞将外界信号分子指细胞将外界信号分子携带的信息转变为细胞内信号的过程，进而导致细胞应答反应携带的信息转变为细胞内信号的过程，进而导致细胞应答反应的一系列过程。

的一系列过程 1.1.概念概念•信号分子（信号分子（signal moleculesignal molecule）：）：指细胞外某些化学指细胞外某些化学分子，能与相应的受体结合并传递信息分子，能与相应的受体结合并传递信息 2.信号分子的类型 一、信号分子（配体）一、信号分子（配体）内分泌内分泌-激素激素旁分泌旁分泌-生长因子生长因子(局部化学介质局部化学介质)神经递质神经递质自分泌自分泌-生长因子生长因子(局部化学介质局部化学介质)•①低浓度低浓度10 -10 M ②全身性全身性③长时效长时效8-12不不同同类类型型信信号号分分子子及及其其信信号号转转导导方方式式常见于癌变细胞常见于癌变细胞 （一）概念 二、受体二、受体 （二）类型细胞膜上的一类镶嵌蛋白（糖蛋白）细胞膜上的一类镶嵌蛋白（糖蛋白）细胞膜上的一类镶嵌蛋白（糖蛋白）细胞膜上的一类镶嵌蛋白（糖蛋白）胞内受体：胞内受体：细胞质和细胞核中的受体细胞质和细胞核中的受体细胞质和细胞核中的受体细胞质和细胞核中的受体 膜受体：膜受体： 胞内受体胞内受体（与脂溶性信号分子结合）（与脂溶性信号分子结合） 膜受体膜受体（与水溶性信号分子结合）（与水溶性信号分子结合）受体与信号分子结合的特点：选择性、高亲和力、受体与信号分子结合的特点：选择性、高亲和力、 可饱和性、可逆性可饱和性、可逆性根据其结构和功能根据其结构和功能根据其结构和功能根据其结构和功能可分为三类可分为三类可分为三类可分为三类离子通道受体离子通道受体离子通道受体离子通道受体 酶偶联受体酶偶联受体酶偶联受体酶偶联受体 Ｇ蛋白偶联受体Ｇ蛋白偶联受体Ｇ蛋白偶联受体Ｇ蛋白偶联受体 （三）膜受体的类型（三）膜受体的类型G蛋白偶联受体蛋白偶联受体 由单一多肽链组成，带有7个跨膜疏水区域；-NH2端朝向细胞外，-COOH端面向细胞质G蛋白偶联受体蛋白偶联受体（四）（四） G蛋白（鸟苷酸结合蛋白）蛋白（鸟苷酸结合蛋白） 1.共同特征：共同特征： 1））αβγ三个亚基组成三个亚基组成 2））α亚基能结合亚基能结合GTP或或GDP，具有，具有GTP酶活性酶活性2.功能：功能：构象改变后可激活构象改变后可激活效应蛋白，使后者活化，效应蛋白，使后者活化，实现信号转导。

实现信号转导3.效应蛋白：效应蛋白：离子通道、离子通道、 腺苷酸环化酶（腺苷酸环化酶（AC）、）、 鸟苷酸环化酶（鸟苷酸环化酶（GC）） 磷脂酶磷脂酶C 4.G蛋白作用机制蛋白作用机制• 在在静息状态静息状态下，下，G G蛋白以异三聚蛋白以异三聚体形式存在于细胞膜上，体形式存在于细胞膜上， 亚基亚基与与GDPGDP相结合，并与受体呈分相结合，并与受体呈分离状态•活性受活性受GTP和和GDP调节调节 α-GDP：：G蛋白处于失活状态（去磷酸化）蛋白处于失活状态（去磷酸化） α-GTP：：G蛋白处于活性状态（磷酸化）蛋白处于活性状态（磷酸化）G蛋白的作用机制蛋白的作用机制静息状态静息状态受体激活受体激活G蛋白激活蛋白激活 G蛋白蛋白复原失活复原失活G蛋白的作用机制蛋白的作用机制（1）在静息状态下，G蛋白以异三聚体形式存在于细胞膜上，亚基与GDP相结合，并与受体呈分离状态2）受体激活：配体与受体结合时，受体蛋白构象改变，使亚基与受体结合，G蛋白构象改变， 亚基与GDP结合力下降，与GTP的结合力增加。

3.G蛋白激活: GDP从亚基脱落后， 亚基转而与GTP结合，G蛋白被激活，亚基与亚基分离，同时从受体复合体上脱落成为游离的独立功能亚基，并激活下游靶蛋白4.G蛋白复原失活:配体与受体解离后，亚基发挥GTP水解酶活性，GTP水解为GDP，亚基与效应白分离，与亚基结合恢复到静息状态G蛋白的作用机制蛋白的作用机制第二信使学说第二信使学说——19651965——SutherlandSutherlandcAMPcAMPcAMPcAMP 二酰甘油（二酰甘油（二酰甘油（二酰甘油（DAG)DAG)DAG)DAG)三磷酸肌醇三磷酸肌醇三磷酸肌醇三磷酸肌醇(Ip3)(Ip3)(Ip3)(Ip3) Ca Ca Ca Ca2+2+2+2+ cGMPcGMPcGMPcGMP三、细胞内信使三、细胞内信使NONONONO•1998年年R．．Furchgott等等三三位位美美国国科科学学家家因因对对NO信信号号转转导机制的研究而获得诺贝尔生理和医学奖导机制的研究而获得诺贝尔生理和医学奖Robert F. Furchgott Louis J. Ignarro Ferid Murad •NO可快速扩散透过细胞膜，作用于邻近细胞。

可快速扩散透过细胞膜，作用于邻近细胞•NO的生成细胞的生成细胞:血管内皮细胞血管内皮细胞和和神经细胞神经细胞•NO的生成的生成: 底物底物: L精氨酸精氨酸 酶酶:一氧化氮合酶（一氧化氮合酶（NOS）） 产物产物:NO、瓜氨酸•NO的引起的细胞效应：平滑肌细胞松弛，的引起的细胞效应：平滑肌细胞松弛， 血管舒张血管舒张•NO的作用机理：的作用机理： 乙酰胆碱乙酰胆碱→血管内皮膜受体血管内皮膜受体→Ca2+浓度升高浓度升高→一氧化氮合酶一氧化氮合酶→NO→平滑肌细胞平滑肌细胞→鸟苷酸环化酶鸟苷酸环化酶→cGMP→血管平滑肌细胞的血管平滑肌细胞的Ca2+离子浓度下降离子浓度下降→平平滑肌舒张滑肌舒张→血管扩张、血流通畅血管扩张、血流通畅•硝酸甘油治疗心绞痛具有百年的历史，其作用机理是硝酸甘油治疗心绞痛具有百年的历史，其作用机理是在体内转化为在体内转化为NO，可舒张血管，减轻心脏负荷和心肌，可舒张血管，减轻心脏负荷和心肌的需氧量。

的需氧量 鸟苷酸环化酶鸟苷酸环化酶乙酰胆碱乙酰胆碱cAMPcAMP信号信号通路通路肾上腺素受体受体ATPcAMP无活性PKA有活性PKA靶蛋白磷酸化胞内效应胞内（第一信号、配体）第二信号BDE胞内5′­AMP Ac:腺苷酸环化酶PKA:蛋白激酶ABDE:环核苷酸磷酸二酯酶Mg+2第五节第五节 细胞膜异常与疾病细胞膜异常与疾病一、载体蛋白异常的疾病一、载体蛋白异常的疾病胱氨酸尿症：肾小管上皮细胞转运胱氨酸的载体蛋胱氨酸尿症：肾小管上皮细胞转运胱氨酸的载体蛋 白缺陷，遗传性疾病白缺陷，遗传性疾病肾性糖尿：肾小管上皮细胞转运葡萄糖的载体功能肾性糖尿：肾小管上皮细胞转运葡萄糖的载体功能 缺陷，葡萄糖重吸收障碍缺陷，葡萄糖重吸收障碍二、离子通道异常的疾病二、离子通道异常的疾病囊性纤维化：白种人的最常见的致死性常染色体隐囊性纤维化：白种人的最常见的致死性常染色体隐 性遗传病，性遗传病，氯离子通道氯离子通道遗传性缺失所遗传性缺失所 致。

致临床特点临床特点：： 1.高胆固醇血症高胆固醇血症 患者血浆中胆固醇水平较正常人高患者血浆中胆固醇水平较正常人高出出6－－8倍 2.黄色瘤肘、膝、足跟、手背黄色瘤肘、膝、足跟、手背 ，下肢小关节，内眦，下肢小关节，内眦部 3.早发心血管疾病早发心血管疾病 4.常染色体显性遗传杂合子父母至少一个是该病患常染色体显性遗传杂合子父母至少一个是该病患者纯合子双亲必定都是患者纯合子双亲必定都是患者三、膜受体异常的疾病三、膜受体异常的疾病——家族性高胆固醇血症家族性高胆固醇血症黄色瘤家族性高胆固醇血症发病机理家族性高胆固醇血症发病机理 受体结构异常的类型受体结构异常的类型A.受体与受体与LDL的结合部位有缺陷，不能与的结合部位有缺陷，不能与LDL结合结合B.受体与有被小窝结合部位有缺陷，不能被固定在有受体与有被小窝结合部位有缺陷，不能被固定在有被小窝处被小窝处治疗策略：治疗策略：杂合子型杂合子型FH ：：饮食治疗、饮食治疗、 适当运动适当运动 药物治疗：降胆固醇药物药物治疗：降胆固醇药物 血浆置换疗法、肝脏移植血浆置换疗法、肝脏移植纯合子型纯合子型FH: 血浆置换疗法血浆置换疗法 基因治疗基因治疗 肠肠 腔腔GsCTCT四、四、G蛋白异常的疾病蛋白异常的疾病——霍乱霍乱 (Cholera)cAMP ↑ ↑ ↑Cl-H2ONa+机制机制 (mechanism)霍乱弧菌毒素与受体霍乱弧菌毒素与受体结合后，使结合后，使G蛋白蛋白 亚基丧失亚基丧失GTP酶活性，酶活性，而一直处于激活状态，而一直处于激活状态，cAMP浓度显著增加。

浓度显著增加本章节重点本章节重点•掌握小分子物质的跨膜运输和膜泡运输的方掌握小分子物质的跨膜运输和膜泡运输的方 式和特点式和特点掌握钠掌握钠-钾泵•掌握受体、膜受体概念、膜受体类型、掌握受体、膜受体概念、膜受体类型、 G G蛋白作用机制蛋白作用机制•熟悉常见膜异常引起的疾病的发病机理熟悉常见膜异常引起的疾病的发病机理•掌握细胞膜的化学成分、生物学特性掌握细胞膜的化学成分、生物学特性 及分子结构模型及分子结构模型。