物质的跨膜运输
思考题
湮灭反应第一节 物质的跨膜运输
物质跨膜运输是细胞维持正常生命活动的基础之一
●被动运输（passive transport）
#特点：运输方向、跨膜动力、能量消耗、膜转运蛋白。 #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；介导被动运输与主动运输。
通道蛋白（channel proteins）——具有离子选择性，转运速率高；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（active transport）
#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：三种基本类型
*由ATP直接提供能量的主动运输
钠钾泵 （结构与机制）
钙泵（Ca2+-ATP酶）
质子泵：P-型质子泵、V-型质子泵、H+-ATP酶。
*协同运输（cotransport）：由泵与载体协同作用
共运输：动物中；植物中。
对向运输：质子泵与逆向转运蛋白协同作用2012广东中考数学
●胞吞作用（endocytosis）与胞吐作用（exocytosis）
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）。属主动运输。
#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要有三点区别
特征 内吞泡的大小 转运方式 内吞泡形成机制 |
胞饮作 用 小于150 nm 连续发生的过程植物仿生学 需要笼形蛋白形成包被及接合素蛋白连接 |
吞噬作 用 大于250 nm 需受体介导的信号触发过程 需要微丝及其结合蛋白的参与 |
|
*受体介导的胞吞作用
*胞内体（endosome）的分选途径
#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驻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TGN上的受体类蛋白来决定
*膜流：动态过程对质膜更新和维持细胞的生存与生长是必要的
*囊泡与靶膜的识别与融合
第二节 细胞通讯与信号传递
●细胞通讯与细胞识别
#细胞通讯（cell communication）
一个细胞发出的信息通过介质传到另一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。
^间隙连接实现电偶联
#细胞识别（cell recognition）
*概念
细胞通过其表面受体与胞外信号分子（配体）选择性相互作用，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（signal molecule）
*亲脂性信号分子
*亲水性信号分子
*气体性信号分子（NO）
#受体（receptor）多为糖蛋白
*细胞内受体：胞外亲脂性信号分子所激活
*细胞表面受体：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）
#第二信使（second messenger）
#分子开关（molecular switches）
●通过细胞内受体介导的信号传递
#甾类激素介导的信号通路
两步反应阶段
昂达v711
*初级反应阶段：直接活化少数特殊基因转录，发生迅速；
*次级反应阶段：初级反应产物再活化其它基因产生延迟的放大作用
#一氧化氮介导的信号通路
●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
维果斯基的最近发展区理论
*特点
受体/离子通道复合体，四次/六次跨膜蛋白；
跨膜信号转导无需中间步骤
主要在神经细胞或其它可兴奋细胞间突触信号传递
有选择性：配体的特异性选择和运输离子的选择性
#G-蛋白偶联的受体介导的信号跨膜传递
*cAMP信号通路
^反应链
激素→G-蛋白偶联受体→G 蛋白（亚基）→腺苷酸环化酶（AC）→cAMP→蛋白激酶A（PKA）→基因调控蛋白→基因转录
^in3组分及其分析
G-蛋白偶联受体
G-蛋白活化与调节
效应酶——腺苷酸环化酶（AC）
^细菌毒素对G蛋白的修饰作用
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。
*磷脂酰肌醇（PI）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→
→IP3→Ca2+浓度升高→钙调蛋白(CaM)→ CaM激酶
磷脂酶C(PLC)→
→DG (和Ca2+)→激活PKC→蛋白磷酸化→细胞反应
^反应的终止
^钙调蛋白（calmodulin，CaM）
#酶偶联的受体介导的信号跨膜传递
*受体酪氨酸激酶及RTK-Ras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：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
配体→RTK→接头蛋白→ Ras激活蛋白→Ras蛋白→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
*细胞表面其它与酶偶联的受体
^受体丝氨酸/苏氨酸激酶
^受体酪氨酸磷酸酯酶
^受体鸟苷酸环化酶
^酪氨酸蛋白激酶（ Src ）联系的受体
一是与Src蛋白家族相联系的受体
二是与Janus激酶家族联系的受体
●由细胞表面整合蛋白介导的信号传递
#整合蛋白与粘着斑
#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与蛋白激酶的网络整合信息
#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启动后的终止机制并存
*细胞以不同方式产生对信号的适应
#蛋白激酶的网络整合信息与信号网络系统中的cross talk
思 考 题
@细胞信号转导研究进展。
@物质跨膜运输研究进展。
第六章 细胞质基质与细胞内膜系统
细胞质基质
内 质 网
高尔基体
溶酶体与过氧化物酶体
细胞内蛋白质分选与细胞结构组装
第 一 节 细 胞 质 基 质
一、细胞质基质 （cytoplasmic matrix or cytomatrix）
细胞质基质是细胞的重要结构成分，体积约占细胞质一半。
细胞质基质的涵义
#基本概念
用差速离心分离细胞匀浆物组分，先后除去细胞核、线粒体、溶酶体、高尔基体和细胞质膜等细胞器或细胞结构后，存留在上清液中的主要是细胞质基质成分。生物化学家称之为胞质溶胶。
#成分：中间代谢有关的酶类、细胞骨架结构。
#特点：细胞质基质是一个高度有序的体系；通过弱键而相互作用处于动态平衡的结构体系。
细胞质基质的功能
#完成各种中间代谢过程 如糖酵解过程、磷酸戊糖途径、糖醛酸途径等。
#与细胞质骨架相关的功能 维持细胞形态、运动、胞内物质运输及能量传递等。
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