第四章物質(zhì)的跨膜運輸與信號傳遞

1、第一節(jié)第一節(jié) 細(xì)胞的細(xì)胞的物質(zhì)跨膜運輸物質(zhì)跨膜運輸?shù)诙?jié)第二節(jié) 細(xì)胞的細(xì)胞的信號跨膜傳遞信號跨膜傳遞一、小分子物質(zhì)的跨膜運輸一、小分子物質(zhì)的跨膜運輸二、二、離子泵離子泵三、三、大分子物質(zhì)的跨膜運輸大分子物質(zhì)的跨膜運輸1 簡單擴散（簡單擴散（simple diffusion）l概念：概念：指物質(zhì)順濃度梯度（或電化學(xué)梯度）從高濃度一側(cè)指物質(zhì)順濃度梯度（或電化學(xué)梯度）從高濃度一側(cè)通過細(xì)胞膜向低濃度一側(cè)移動的方式，不需消耗通過細(xì)胞膜向低濃度一側(cè)移動的方式，不需消耗ATP，又，又稱被動擴散（稱被動擴散（passive diffusion）.l特點：特點： 不消耗能量；不消耗能量； 不需要膜蛋白協(xié)助；不需

2、要膜蛋白協(xié)助； 運輸速度取決于分子的大小和脂溶性。運輸速度取決于分子的大小和脂溶性。l運輸對象：運輸對象： O2、 CO2、乙醇、尿素。、乙醇、尿素。l人工膜對各類物質(zhì)的通透率：人工膜對各類物質(zhì)的通透率：脂溶性越高通透性越大脂溶性越高通透性越大，水溶性越高通透性越??；，水溶性越高通透性越?。环菢O性分子比極性容易透過非極性分子比極性容易透過，極性不帶電荷小分子，如，極性不帶電荷小分子，如H2O、O2等可以透過人工脂雙層，但速度較慢；等可以透過人工脂雙層，但速度較慢；小分子比大分子容易透過小分子比大分子容易透過；分子量略大一點的葡萄糖、；分子量略大一點的葡萄糖、蔗糖則很難透過；蔗糖則很難透過；人工

3、膜對帶電荷的物質(zhì)，如人工膜對帶電荷的物質(zhì)，如各類離子是高度不通透各類離子是高度不通透的。的。2 協(xié)助擴散（協(xié)助擴散（facilitated diffusion）l概念：概念：指物質(zhì)順濃度梯度或電化學(xué)梯度，在膜蛋指物質(zhì)順濃度梯度或電化學(xué)梯度，在膜蛋白的協(xié)助下的跨膜轉(zhuǎn)運方式。白的協(xié)助下的跨膜轉(zhuǎn)運方式。l特點：特點： 比自由擴散轉(zhuǎn)運速率高；存在最大轉(zhuǎn)比自由擴散轉(zhuǎn)運速率高；存在最大轉(zhuǎn)運速率；有特異性。運速率；有特異性。l膜轉(zhuǎn)運蛋白：膜轉(zhuǎn)運蛋白：（1）載體蛋白（）載體蛋白（carrier protein) （2）通道蛋白通道蛋白 (channel protein) a.閘門通道蛋白介導(dǎo)的協(xié)助擴散閘門通道

4、蛋白介導(dǎo)的協(xié)助擴散 電壓閘門通道：電壓閘門通道：只有當(dāng)膜電位發(fā)生變化時，閘門只有當(dāng)膜電位發(fā)生變化時，閘門才開啟的離子通道（例：才開啟的離子通道（例：Na+通道、通道、Ca2+通道）通道） 配體閘門通道：配體閘門通道：配體與通道蛋白上的受體結(jié)合，配體與通道蛋白上的受體結(jié)合，引起通道蛋白構(gòu)象發(fā)生變化，使閘門開放。引起通道蛋白構(gòu)象發(fā)生變化，使閘門開放。 壓力激活通道：壓力激活通道：受壓力調(diào)控，如聽覺毛細(xì)胞離子受壓力調(diào)控，如聽覺毛細(xì)胞離子通道。通道。 b.載體蛋白介導(dǎo)的協(xié)助擴散載體蛋白介導(dǎo)的協(xié)助擴散l在膜的一側(cè)，溶質(zhì)分子與載體蛋白上專一的結(jié)在膜的一側(cè)，溶質(zhì)分子與載體蛋白上專一的結(jié)合位點結(jié)合，載體蛋白構(gòu)

5、象發(fā)生變化，將溶質(zhì)合位點結(jié)合，載體蛋白構(gòu)象發(fā)生變化，將溶質(zhì)分子運至膜的另一側(cè)，載體蛋白與溶質(zhì)分離后，分子運至膜的另一側(cè)，載體蛋白與溶質(zhì)分離后，又恢復(fù)到原來的構(gòu)象（例：葡萄糖、氨基酸、又恢復(fù)到原來的構(gòu)象（例：葡萄糖、氨基酸、核苷酸）。核苷酸）。l通道蛋白只進行被動運輸，而載體蛋白既可進通道蛋白只進行被動運輸，而載體蛋白既可進行被動運輸，又可主動運輸。行被動運輸，又可主動運輸。l概念：概念：由載體蛋白介導(dǎo)的物質(zhì)逆濃度梯度或化學(xué)由載體蛋白介導(dǎo)的物質(zhì)逆濃度梯度或化學(xué)梯度進行跨膜轉(zhuǎn)運的方式。梯度進行跨膜轉(zhuǎn)運的方式。l特點：特點： 逆濃度梯度（逆化學(xué)梯度）運輸；逆濃度梯度（逆化學(xué)梯度）運輸； 需要能量；需

6、要能量； 都有載體蛋白。都有載體蛋白。l能量來源：能量來源：由由 ATP直接或間接供能；直接或間接供能；光驅(qū)動的泵利用光能運輸物質(zhì)，見于細(xì)菌。光驅(qū)動的泵利用光能運輸物質(zhì)，見于細(xì)菌。l類型：類型：1、由、由ATP直接供能的主動運輸（直接供能的主動運輸（ATP驅(qū)動泵）驅(qū)動泵）(1) P型泵型泵:此類運輸需要磷酸化（此類運輸需要磷酸化（phosphorylation）, 故稱為故稱為P型泵。型泵。 如存在于細(xì)胞膜中的如存在于細(xì)胞膜中的Na+/K+泵泵、 Ca2+泵泵；細(xì)菌的質(zhì)膜上的；細(xì)菌的質(zhì)膜上的H+泵。泵。(2) V型泵型泵:主要位于小泡膜上（主要位于小泡膜上（vacuole或或vesicle）,

7、 故稱為故稱為V型泵。如溶酶體和胞內(nèi)體膜上的型泵。如溶酶體和胞內(nèi)體膜上的H+泵；液泵；液泡膜上的泡膜上的H+泵。泵。(3) F型泵：型泵：由許多亞基構(gòu)成的管狀結(jié)構(gòu)，通過建立由許多亞基構(gòu)成的管狀結(jié)構(gòu)，通過建立H+的電化學(xué)梯度來合成的電化學(xué)梯度來合成 ATP。如存在于細(xì)菌質(zhì)膜、。如存在于細(xì)菌質(zhì)膜、線粒體內(nèi)膜和葉綠體類囊體膜上的線粒體內(nèi)膜和葉綠體類囊體膜上的ATP合成酶。合成酶。(4) ABC超家族超家族2、由、由ATP間接供能的間接供能的主動運輸主動運輸協(xié)同運輸協(xié)同運輸 （1）同向協(xié)同：）同向協(xié)同：如小腸上皮細(xì)胞對葡萄糖的吸收如小腸上皮細(xì)胞對葡萄糖的吸收就是伴隨著就是伴隨著Na+的進入的進入 。

8、（2）反向協(xié)同：）反向協(xié)同：如紅細(xì)胞膜上如紅細(xì)胞膜上Na+與與HCO3 -的進的進入伴隨著入伴隨著Cl-和和H+的外流。的外流。3、利用光能的主動運輸：如細(xì)菌質(zhì)膜視紫紅質(zhì)可、利用光能的主動運輸：如細(xì)菌質(zhì)膜視紫紅質(zhì)可吸收光能將兩個吸收光能將兩個H+ 從細(xì)胞內(nèi)運出。從細(xì)胞內(nèi)運出。l參與主動運輸?shù)妮d體蛋白常被稱為泵參與主動運輸?shù)妮d體蛋白常被稱為泵(pump)，這是因為它們能利用能量做功。由于它們消耗這是因為它們能利用能量做功。由于它們消耗的代謝能多數(shù)來自的代謝能多數(shù)來自ATP，所以又稱它們?yōu)槟衬?，所以又稱它們?yōu)槟衬矨TPase。lP-型離子泵：型離子泵：Na+/K+泵、泵、Ca2+泵泵lV-型質(zhì)子泵

9、型質(zhì)子泵lF-型質(zhì)子泵型質(zhì)子泵lABC超家族超家族1、Na+/K+泵的泵的組成組成 即即Na+/K+ATP酶，由酶，由2個大的個大的亞基和亞基和2個小個小的的亞基組成。通過磷酸化和去磷酸化過程發(fā)生亞基組成。通過磷酸化和去磷酸化過程發(fā)生構(gòu)象變化，導(dǎo)致與構(gòu)象變化，導(dǎo)致與Na+、K+的親和力發(fā)生變化而的親和力發(fā)生變化而完成轉(zhuǎn)運。完成轉(zhuǎn)運。2、工作、工作機理機理 膜內(nèi)側(cè)膜內(nèi)側(cè)Na+與與亞基結(jié)合，亞基結(jié)合，ATP分解，分解，被磷酸被磷酸化，與化，與Na+結(jié)合轉(zhuǎn)向膜外側(cè)；結(jié)合轉(zhuǎn)向膜外側(cè)； 磷酸化的磷酸化的亞基對亞基對Na+的親和力變低，而對的親和力變低，而對K+的的親和力變高，因而釋放親和力變高，因而釋放

10、Na+ ，而與，而與K+結(jié)合。結(jié)合。 K+與磷酸化與磷酸化亞基結(jié)合后則促使亞基結(jié)合后則促使亞基去磷酸化，亞基去磷酸化，亞基的構(gòu)象恢復(fù)原狀，與亞基的構(gòu)象恢復(fù)原狀，與K+結(jié)合的部位轉(zhuǎn)向膜內(nèi)結(jié)合的部位轉(zhuǎn)向膜內(nèi)側(cè)，構(gòu)象復(fù)原的側(cè)，構(gòu)象復(fù)原的亞基與亞基與K+的親和力很低，使的親和力很低，使 K+在膜內(nèi)被釋放，至此完成一個循環(huán)，最終泵出在膜內(nèi)被釋放，至此完成一個循環(huán)，最終泵出3個個Na+，而運進，而運進2個個K+。3、功能：、功能： 維持了維持了細(xì)胞內(nèi)適當(dāng)?shù)牡图?xì)胞內(nèi)適當(dāng)?shù)牡蚇a+，高高K+的濃度環(huán)境的濃度環(huán)境，抵消了抵消了Na+/K+的擴散作用；的擴散作用； 維持細(xì)胞的滲透平衡，保持細(xì)胞的體積；維持細(xì)胞的滲

11、透平衡，保持細(xì)胞的體積； 建立細(xì)胞膜兩側(cè)濃度梯度，為建立細(xì)胞膜兩側(cè)濃度梯度，為葡萄糖協(xié)同運輸葡萄糖協(xié)同運輸提供驅(qū)動力提供驅(qū)動力； 對對膜電位膜電位的形成有重要作用，為神經(jīng)和肌肉細(xì)的形成有重要作用，為神經(jīng)和肌肉細(xì)胞電脈沖信號傳導(dǎo)提供了基礎(chǔ)。胞電脈沖信號傳導(dǎo)提供了基礎(chǔ)。1、鈣離子泵類型：、鈣離子泵類型：-位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上P型鈣離子泵，每消耗一個型鈣離子泵，每消耗一個ATP分子，泵出分子，泵出2個個Ca2+ 。 肌質(zhì)網(wǎng)膜上的鈣離子泵，占總蛋白質(zhì)的肌質(zhì)網(wǎng)膜上的鈣離子泵，占總蛋白質(zhì)的90%。-位于質(zhì)膜上的是鈉鈣交換器（位于質(zhì)膜上的是鈉鈣交換器（Na+-Ca2 + e x c h a n g

12、e r ） ， 屬 于 反 向 協(xié) 同 運 輸 體 系） ， 屬 于 反 向 協(xié) 同 運 輸 體 系（antiporter），通過鈉鈣交換來轉(zhuǎn)運鈣離子。），通過鈉鈣交換來轉(zhuǎn)運鈣離子。 lCa2+-ATPase有有10個跨膜結(jié)構(gòu)域，膜內(nèi)側(cè)有第一個環(huán)有個跨膜結(jié)構(gòu)域，膜內(nèi)側(cè)有第一個環(huán)有Ca2+離子結(jié)合位點；第二個上有激活位點，包括離子結(jié)合位點；第二個上有激活位點，包括ATP的結(jié)合位點。的結(jié)合位點。l在靜息狀態(tài)，羧基端的抑制區(qū)域同環(huán)在靜息狀態(tài)，羧基端的抑制區(qū)域同環(huán)2的激活位點結(jié)合，的激活位點結(jié)合，使泵失去功能。使泵失去功能。lCa2+-ATPase泵有兩種激活機制：泵有兩種激活機制：lCa2+濃度升高

13、濃度升高 Ca2+/鈣調(diào)蛋白復(fù)合物同抑制區(qū)結(jié)合，鈣調(diào)蛋白復(fù)合物同抑制區(qū)結(jié)合，釋放激活位點，泵開始工作。反之泵處于靜息狀態(tài)。釋放激活位點，泵開始工作。反之泵處于靜息狀態(tài)。l蛋白激酶蛋白激酶C使抑制區(qū)磷酸化，從而失去抑制作用；當(dāng)使抑制區(qū)磷酸化，從而失去抑制作用；當(dāng)磷酸酶使抑制區(qū)脫磷酸，抑制區(qū)又同激活位點結(jié)合，磷酸酶使抑制區(qū)脫磷酸，抑制區(qū)又同激活位點結(jié)合，起抑制作用。起抑制作用。lV-型質(zhì)子泵：型質(zhì)子泵：存在于動物細(xì)胞內(nèi)體、溶酶體膜存在于動物細(xì)胞內(nèi)體、溶酶體膜以及植物、酵母和其他真菌細(xì)胞膜上。利用以及植物、酵母和其他真菌細(xì)胞膜上。利用ATP水解供能從細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中逆水解供能從細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中逆H+轉(zhuǎn)運到細(xì)

14、轉(zhuǎn)運到細(xì)胞器中。胞器中。lF-型質(zhì)子泵：型質(zhì)子泵：主要存在于線粒體內(nèi)膜等上。主要存在于線粒體內(nèi)膜等上。lABC：ATP-binding cassettel超家族：一大類家族成員，均在胞質(zhì)側(cè)含超家族：一大類家族成員，均在胞質(zhì)側(cè)含2個個高度保守的高度保守的ABC，可通過結(jié)合，可通過結(jié)合ATP發(fā)生二聚化發(fā)生二聚化并水解結(jié)合的并水解結(jié)合的ATP，造成構(gòu)象變化從而轉(zhuǎn)運物，造成構(gòu)象變化從而轉(zhuǎn)運物質(zhì)（主要是質(zhì)（主要是aa、肽等小分子）。、肽等小分子）。lMDR1是第一個被發(fā)現(xiàn)的是第一個被發(fā)現(xiàn)的ABC轉(zhuǎn)運器，常在肝轉(zhuǎn)運器，常在肝癌患者肝中過表達(dá)，造成多藥抗性。癌患者肝中過表達(dá)，造成多藥抗性。1 胞吞作用胞吞作

15、用 （1）胞飲作用與吞噬作用 （2）受體介導(dǎo)的胞吞作用：與配體一同被攝入的受體融入胞內(nèi)體后，不同的受 體將有不同的命運： 受體返回重復(fù)使用：如低密度脂蛋白LDL的受體； 受體和配體均返回：如轉(zhuǎn)鐵蛋白受體和轉(zhuǎn)鐵蛋白； 受體和配體被消化：如表皮生長因子及其受體； 受體跨細(xì)胞的轉(zhuǎn)運：如上皮細(xì)胞從一側(cè)吞入物質(zhì)，從另一側(cè)胞吞出去。2 胞吐作用胞吐作用 組成型胞吐途徑： 如新合成的膜蛋白、膜脂以及一些其它胞外成分 等。 調(diào)節(jié)型胞吐途徑： 如特化的分泌細(xì)胞產(chǎn)生的分泌物（如激素、粘液或 消化酶等）。 一、概述一、概述（一）細(xì)胞通訊（一）細(xì)胞通訊u概念：概念： 生物體內(nèi)生物體內(nèi)C C與與C C之間的聯(lián)絡(luò)、識別以

16、及信息傳遞。之間的聯(lián)絡(luò)、識別以及信息傳遞。是指一個細(xì)胞發(fā)出的信息通過介質(zhì)傳遞到另一個是指一個細(xì)胞發(fā)出的信息通過介質(zhì)傳遞到另一個細(xì)胞并與靶細(xì)胞相應(yīng)的受體相互作用，然后通過細(xì)胞并與靶細(xì)胞相應(yīng)的受體相互作用，然后通過信號轉(zhuǎn)導(dǎo)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)產(chǎn)生胞內(nèi)一系列生理生化反應(yīng)，最終表產(chǎn)生胞內(nèi)一系列生理生化反應(yīng)，最終表現(xiàn)為細(xì)胞整體的生物學(xué)效應(yīng)的過程?，F(xiàn)為細(xì)胞整體的生物學(xué)效應(yīng)的過程。u細(xì)胞通訊細(xì)胞通訊一般包括下列幾個步驟：一般包括下列幾個步驟： 信號細(xì)胞合成并釋放信號分子；信號細(xì)胞合成并釋放信號分子； 信號分子運送至靶細(xì)胞；信號分子運送至靶細(xì)胞； 信號分子與受體的特異性結(jié)合及其激活；信號分子與受體的特異性結(jié)合及其激活；

17、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)與傳遞；信號轉(zhuǎn)導(dǎo)與傳遞； 引發(fā)細(xì)胞功能、代謝或基因表達(dá)的改變；引發(fā)細(xì)胞功能、代謝或基因表達(dá)的改變； 信號的解除與細(xì)胞反應(yīng)的終止。信號的解除與細(xì)胞反應(yīng)的終止。u細(xì)胞通訊的方式：細(xì)胞通訊的方式： 1、分泌化學(xué)信號通訊、分泌化學(xué)信號通訊 （1）內(nèi)分泌）內(nèi)分泌（endocrineendocrine）； （2）旁分泌）旁分泌（paracrineparacrine）； （3）自分泌）自分泌（autocrineautocrine）； （4）化學(xué)突觸）化學(xué)突觸（chemical synapsechemical synapse）。 2、接觸性依賴通訊、接觸性依賴通訊 3、間隙連接通訊、間隙連接通訊細(xì)胞外

18、信號分子局部性作用細(xì)胞外信號分子局部性作用于附近的細(xì)胞于附近的細(xì)胞信號分子不能運輸?shù)奶h(yuǎn)信號分子不能運輸?shù)奶h(yuǎn)( (旁分泌旁分泌) )信號細(xì)胞信號細(xì)胞局部性信號分局部性信號分子子( (自分泌自分泌) )沿軸突傳遞電信號的神經(jīng)沿軸突傳遞電信號的神經(jīng)細(xì)胞細(xì)胞內(nèi)分泌細(xì)胞產(chǎn)生釋放信號分內(nèi)分泌細(xì)胞產(chǎn)生釋放信號分子于血液系統(tǒng)，分布到全身子于血液系統(tǒng)，分布到全身( (突觸傳遞突觸傳遞) )( (內(nèi)分泌內(nèi)分泌) )神經(jīng)遞質(zhì)神經(jīng)遞質(zhì)l指細(xì)胞通過其表面的受體與胞外信號物質(zhì)分指細(xì)胞通過其表面的受體與胞外信號物質(zhì)分子選擇性相互作用，引起生理生化變化，最子選擇性相互作用，引起生理生化變化，最終表現(xiàn)為細(xì)胞整體生物效應(yīng)的過

19、程。終表現(xiàn)為細(xì)胞整體生物效應(yīng)的過程。 1、信號分子信號分子： （1）親脂性信號分子；）親脂性信號分子； （2）親水性信號分子；）親水性信號分子； （3）氣體性信號分子。）氣體性信號分子。 2、受體（糖蛋白）受體（糖蛋白）：（：（1）細(xì)胞內(nèi)受體；）細(xì)胞內(nèi)受體； （2）細(xì)胞表面受體細(xì)胞表面受體。 3、第二信使與分子開關(guān)：、第二信使與分子開關(guān)： （1）第二信使；）第二信使； （2）分子開關(guān)分子開關(guān)： G蛋白；蛋白； 蛋白激酶。蛋白激酶。 配體配體：能通過細(xì)胞膜的親脂性小分子（如甾類激素等）。 受體受體：基因調(diào)控蛋白；有三個結(jié)構(gòu)域：C端的激素結(jié)合域； N端的轉(zhuǎn)錄激活域； 中部的抑制蛋白或DNA結(jié)合域。

20、 如如NO信號分子信號分子（近年發(fā)現(xiàn)的一種親脂性信號分子）（近年發(fā)現(xiàn)的一種親脂性信號分子）： 性質(zhì)性質(zhì)：是一種自由基性質(zhì)的氣體分子，具脂溶性，可快速擴散透過細(xì)胞 膜，到達(dá)靶細(xì)胞發(fā)揮作用。但壽命很短，半衰期只有5s左右。 產(chǎn)生產(chǎn)生：由神經(jīng)細(xì)胞和血管內(nèi)皮細(xì)胞在一氧化氮合酶催化下分解精氨酸產(chǎn) 生。 靶分子靶分子：細(xì)胞質(zhì)中的鳥苷酸環(huán)化酶，活化鳥苷酸環(huán)化酶產(chǎn)生cGMP。 效應(yīng)：效應(yīng)：cGMP作為新的信號分子介導(dǎo)下游蛋白質(zhì)的磷酸化，引起血管擴 張，血液暢通；參與大腦記憶等過程。l血管內(nèi)皮細(xì)胞接受血管內(nèi)皮細(xì)胞接受乙酰膽堿乙酰膽堿，引起胞內(nèi)，引起胞內(nèi)Ca2+濃度濃度升高，激活升高，激活一氧化氮合酶一氧化氮合酶

21、，細(xì)胞釋放，細(xì)胞釋放NO，NO擴擴散進入平滑肌細(xì)胞，與胞質(zhì)散進入平滑肌細(xì)胞，與胞質(zhì)鳥苷酸環(huán)化酶鳥苷酸環(huán)化酶（GTP-cyclase，GC）活性中心的）活性中心的Fe2結(jié)合，改變酶的結(jié)合，改變酶的構(gòu)象，導(dǎo)致酶活性的增強和構(gòu)象，導(dǎo)致酶活性的增強和cGMP合成增多。合成增多。cGMP可降低血管平滑肌中的可降低血管平滑肌中的Ca2+離子濃度。引離子濃度。引起血管平滑肌的舒張，血管擴張、血流通暢。起血管平滑肌的舒張，血管擴張、血流通暢。l硝酸甘油硝酸甘油治療心絞痛，其作用機理是在體內(nèi)轉(zhuǎn)化治療心絞痛，其作用機理是在體內(nèi)轉(zhuǎn)化為為NO，可舒張血管，減輕心臟負(fù)荷和心肌的需，可舒張血管，減輕心臟負(fù)荷和心肌的需氧量

22、氧量 。 親水性分子只能與細(xì)胞表面受體相結(jié)合。親水性分子只能與細(xì)胞表面受體相結(jié)合。 細(xì)胞表面受體分為：細(xì)胞表面受體分為：l離子通道偶聯(lián)的受體離子通道偶聯(lián)的受體(ion-channel-linked (ion-channel-linked receptor)receptor)lG G蛋白偶聯(lián)受體蛋白偶聯(lián)受體(G protein-linked receptor)(G protein-linked receptor)l酶偶聯(lián)受體酶偶聯(lián)受體(enzyme-linked receptor)(enzyme-linked receptor) 1、離子通道偶聯(lián)受體介導(dǎo)的信號傳遞離子通道偶聯(lián)受體介導(dǎo)的信號傳遞

23、配體：配體：神經(jīng)遞質(zhì)；神經(jīng)遞質(zhì)； 受體受體：由多亞基組成的受體離子通道，：由多亞基組成的受體離子通道， 既有信號分子結(jié)合的位點，又是離既有信號分子結(jié)合的位點，又是離 子通道，受體與配體結(jié)合后，離子子通道，受體與配體結(jié)合后，離子 通道打開，相應(yīng)的離子進入細(xì)胞，通道打開，相應(yīng)的離子進入細(xì)胞， 故跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)無需中間步驟。主故跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)無需中間步驟。主 要存在于要存在于神經(jīng)細(xì)胞或其它可興奮細(xì)神經(jīng)細(xì)胞或其它可興奮細(xì) 胞膜上胞膜上。乙酰膽堿乙酰膽堿N N受體（受體（260KD260KD）外周型：外周型：5 5個亞基組成（個亞基組成（ 2 2）調(diào)節(jié)主要為調(diào)節(jié)主要為 亞基變化亞基變化通道開啟：通道開啟：N

24、aNa+ + 內(nèi)流，內(nèi)流，K K+ +外流，外流，膜去極化。膜去極化。（1）G蛋白的結(jié)構(gòu)及作用蛋白的結(jié)構(gòu)及作用l三聚體三聚體GTP結(jié)合調(diào)節(jié)蛋白（結(jié)合調(diào)節(jié)蛋白（trimeric GTP-binding regulatory protein）簡稱）簡稱G蛋白。由蛋白。由、三個亞基組成，三個亞基組成，亞基具有亞基具有GTP酶活性。酶活性。和和亞基通過共價結(jié)合于膜上。亞基通過共價結(jié)合于膜上。G蛋白在信號轉(zhuǎn)蛋白在信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程中起著分子開關(guān)的作用，當(dāng)導(dǎo)過程中起著分子開關(guān)的作用，當(dāng)亞基與亞基與GDP結(jié)合時處于關(guān)閉狀態(tài)，與結(jié)合時處于關(guān)閉狀態(tài)，與GTP結(jié)合時處于開啟結(jié)合時處于開啟狀態(tài)。狀態(tài)。（2）G G蛋白偶聯(lián)

25、受體蛋白偶聯(lián)受體lG G蛋白偶聯(lián)受體蛋白偶聯(lián)受體是指配體是指配體- -受體復(fù)合物與靶蛋白要受體復(fù)合物與靶蛋白要通過與通過與G G蛋白的偶聯(lián)，在細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生第二信使，蛋白的偶聯(lián)，在細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生第二信使，從而將胞外信號轉(zhuǎn)變成胞內(nèi)信號。從而將胞外信號轉(zhuǎn)變成胞內(nèi)信號。lG G蛋白偶聯(lián)受體為蛋白偶聯(lián)受體為7 7次跨膜蛋白，受體胞外結(jié)構(gòu)域次跨膜蛋白，受體胞外結(jié)構(gòu)域識別胞外信號分子并與之結(jié)合，胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域與識別胞外信號分子并與之結(jié)合，胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域與G G蛋白偶聯(lián)。蛋白偶聯(lián)。通過與通過與G G蛋白偶聯(lián)，調(diào)節(jié)相關(guān)酶活性，蛋白偶聯(lián)，調(diào)節(jié)相關(guān)酶活性，在細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生第二信使，從而將胞外信號跨膜傳在細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生第二信使，從而將胞外

26、信號跨膜傳遞到胞內(nèi)。遞到胞內(nèi)。lG G蛋白偶聯(lián)受體家族蛋白偶聯(lián)受體家族蛋白激酶A（3）與）與G蛋白偶聯(lián)的細(xì)胞表面受體蛋白偶聯(lián)的細(xì)胞表面受體介導(dǎo)的信號傳介導(dǎo)的信號傳遞通路遞通路 ：cAMP通路；通路； PIP2通路通路。 cAMP通路通路：u 概念：概念：細(xì)胞外信號和相應(yīng)的受體結(jié)合，導(dǎo)致胞細(xì)胞外信號和相應(yīng)的受體結(jié)合，導(dǎo)致胞內(nèi)第二信使內(nèi)第二信使cAMP的水平變化而引起細(xì)胞反應(yīng)的的水平變化而引起細(xì)胞反應(yīng)的信號通路。信號通路。u組分及分析：組分及分析： /激活型激素受體（Rs）； /抑制型激素受體（Ri）； /活化型G蛋白（Gs）； /抑制型G蛋白（Gi）； /催化成分（腺苷酸環(huán)化酶C） 細(xì)胞未受刺激

27、時，受體沒有和激素結(jié)合，這時活化型的細(xì)胞未受刺激時，受體沒有和激素結(jié)合，這時活化型的G蛋白（蛋白（Gs）為）為異三聚體異三聚體（、）的結(jié)合狀態(tài)，）的結(jié)合狀態(tài)，Gs的的亞基與亞基與GDP結(jié)合，故結(jié)合，故Gs無活性無活性，腺苷酸環(huán)化酶沒有被激，腺苷酸環(huán)化酶沒有被激活?；?。 當(dāng)激素和激活型受體（當(dāng)激素和激活型受體（Rs）結(jié)合后導(dǎo)致）結(jié)合后導(dǎo)致受體（受體（Rs）構(gòu)象）構(gòu)象改變改變，暴露出與，暴露出與Gs結(jié)合的位點，膜的流動性使激素受結(jié)合的位點，膜的流動性使激素受體復(fù)合物與體復(fù)合物與Gs結(jié)合。結(jié)合。 激素受體復(fù)合物與激素受體復(fù)合物與Gs的結(jié)合導(dǎo)致的結(jié)合導(dǎo)致Gs的的亞基構(gòu)象改變亞基構(gòu)象改變，從，從而釋放而

28、釋放GDP，同時結(jié)合，同時結(jié)合GTP，這時，這時Gs變?yōu)榛罨蜆?gòu)象，變?yōu)榛罨蜆?gòu)象，使使亞基與亞基與亞基分離。亞基分離。 亞基與亞基與亞基分離后，暴露出亞基分離后，暴露出亞基與亞基與腺苷酸環(huán)化酶腺苷酸環(huán)化酶的的結(jié)結(jié)合位點，并與之結(jié)合而使其合位點，并與之結(jié)合而使其活化活化，催化催化ATP形成形成cAMP，這時激素與受體分離。這時激素與受體分離。 由于結(jié)合由于結(jié)合GTP的的亞基具有亞基具有GTP酶的活性酶的活性，從而將，從而將GTP水水解產(chǎn)生解產(chǎn)生GDP，導(dǎo)致，導(dǎo)致亞基亞基構(gòu)象恢復(fù)構(gòu)象恢復(fù)并與腺苷酸環(huán)化酶分離，并與腺苷酸環(huán)化酶分離，這時這時亞基與亞基與亞基重新結(jié)合，使細(xì)胞回到刺激前的狀態(tài)。亞基重新

29、結(jié)合，使細(xì)胞回到刺激前的狀態(tài)。 腺苷酸環(huán)化酶產(chǎn)生的腺苷酸環(huán)化酶產(chǎn)生的cAMP，使細(xì)胞內(nèi)的，使細(xì)胞內(nèi)的cAMP濃度升高濃度升高，至此，至此，細(xì)胞外的激素信號通過信號轉(zhuǎn)換機制變?yōu)榧?xì)胞內(nèi)的細(xì)胞外的激素信號通過信號轉(zhuǎn)換機制變?yōu)榧?xì)胞內(nèi)的信號信號cAMP。 細(xì)胞內(nèi)的細(xì)胞內(nèi)的cAMP作為第二信使分子進一步激活胞內(nèi)靶酶作為第二信使分子進一步激活胞內(nèi)靶酶cAMP依賴的蛋白激酶依賴的蛋白激酶A（PKA），由這種蛋白酶再去活化，由這種蛋白酶再去活化細(xì)胞中的細(xì)胞中的代謝靶蛋白或活化基因調(diào)控蛋白代謝靶蛋白或活化基因調(diào)控蛋白，從而引起細(xì)胞，從而引起細(xì)胞產(chǎn)生應(yīng)答。產(chǎn)生應(yīng)答。 腺苷酸環(huán)化酶的活性腺苷酸環(huán)化酶的活性除了受除了受

30、Gs的的亞基調(diào)控外，還可以受亞基調(diào)控外，還可以受抑制型抑制型G蛋白（蛋白（Gi）的調(diào)節(jié)，并且有兩種途徑：）的調(diào)節(jié)，并且有兩種途徑：當(dāng)當(dāng)Gi與與GTP結(jié)合，結(jié)合，Gi的的亞基與亞基與亞基分離后，一種途徑亞基分離后，一種途徑是是Gi的的亞基與腺苷酸環(huán)化酶結(jié)合，亞基與腺苷酸環(huán)化酶結(jié)合，直接抑制酶的活性直接抑制酶的活性；另一途徑是通過另一途徑是通過亞基與游離的亞基與游離的Gs亞基（亞基（Gs）結(jié)合，）結(jié)合，阻斷阻斷Gs對腺苷酸環(huán)化酶的活化對腺苷酸環(huán)化酶的活化。u PIP2通路是一種通路是一種雙信使通路雙信使通路，細(xì)胞外信號分，細(xì)胞外信號分子經(jīng)跨膜轉(zhuǎn)導(dǎo)后，在細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生兩種第二信使子經(jīng)跨膜轉(zhuǎn)導(dǎo)后，在細(xì)胞內(nèi)

31、產(chǎn)生兩種第二信使分子，即分子，即1，4，5三磷酸肌醇（三磷酸肌醇（IP3）和和二酰二?；视停ɑ视停―AG），然后由這兩種細(xì)胞內(nèi)信號分，然后由這兩種細(xì)胞內(nèi)信號分子各自激活相應(yīng)的靶酶，經(jīng)過一系列的信號級子各自激活相應(yīng)的靶酶，經(jīng)過一系列的信號級聯(lián)放大反應(yīng)，引起多種生物學(xué)效應(yīng)。聯(lián)放大反應(yīng)，引起多種生物學(xué)效應(yīng)。u具體信號傳遞過程如下：具體信號傳遞過程如下： 細(xì)胞外信號分子與細(xì)胞表面細(xì)胞外信號分子與細(xì)胞表面G蛋白偶聯(lián)受體結(jié)合，激活質(zhì)蛋白偶聯(lián)受體結(jié)合，激活質(zhì)膜上的膜上的磷酸二酯酶磷酸二酯酶C（PLC），后者催化質(zhì)膜上的），后者催化質(zhì)膜上的4，5二磷酸磷脂酰肌醇（二磷酸磷脂酰肌醇（PIP2）水解成為）水解

32、成為1，4，5三磷酸肌醇三磷酸肌醇（IP3）和二酰基甘油（）和二?；视停―AG）兩個第二信使，）兩個第二信使，使胞外信使胞外信號轉(zhuǎn)換為胞內(nèi)信號號轉(zhuǎn)換為胞內(nèi)信號。 IP3動員細(xì)胞內(nèi)源的動員細(xì)胞內(nèi)源的鈣離子鈣離子進入細(xì)胞質(zhì)，使胞內(nèi)進入細(xì)胞質(zhì)，使胞內(nèi)Ca2+濃度升濃度升高，高， Ca2+活化各種活化各種Ca2+結(jié)合蛋白引起細(xì)胞反應(yīng)。其中結(jié)合蛋白引起細(xì)胞反應(yīng)。其中鈣調(diào)鈣調(diào)蛋白蛋白（CaM）是一種真核細(xì)胞普遍存在的）是一種真核細(xì)胞普遍存在的Ca2+應(yīng)答蛋白應(yīng)答蛋白，4個個Ca2+與與CaM結(jié)合后形成活化態(tài)的結(jié)合后形成活化態(tài)的Ca2+ CaM復(fù)合體復(fù)合體，然，然后再與受鈣調(diào)蛋白調(diào)節(jié)的靶酶結(jié)合將其活化，從

33、而引起一后再與受鈣調(diào)蛋白調(diào)節(jié)的靶酶結(jié)合將其活化，從而引起一系列不同的生物學(xué)效應(yīng)。系列不同的生物學(xué)效應(yīng)。 產(chǎn)生的第二信使產(chǎn)生的第二信使DAG結(jié)合于質(zhì)膜上，活化與質(zhì)膜結(jié)合的結(jié)合于質(zhì)膜上，活化與質(zhì)膜結(jié)合的蛋白激酶蛋白激酶C（PKC），非活性的，非活性的PKC存在于細(xì)胞質(zhì)中，存在于細(xì)胞質(zhì)中，由于它是由于它是Ca2+和磷脂酰絲氨酸依賴性酶，所以與質(zhì)膜上和磷脂酰絲氨酸依賴性酶，所以與質(zhì)膜上的的DAG結(jié)合后，被結(jié)合后，被Ca2+激活，活化的激活，活化的PKC可以使不同類可以使不同類型細(xì)胞中的不同靶蛋白的絲氨酸和蘇氨酸殘基型細(xì)胞中的不同靶蛋白的絲氨酸和蘇氨酸殘基磷酸化磷酸化，引起眾多的生理過程，如引起眾多的生

34、理過程，如細(xì)胞分泌、肌肉收縮等短期效細(xì)胞分泌、肌肉收縮等短期效應(yīng)以及如細(xì)胞增殖、分化等長期生理效應(yīng)應(yīng)以及如細(xì)胞增殖、分化等長期生理效應(yīng)。 IP3和和DAG通過細(xì)胞內(nèi)存在的磷脂酰肌醇循環(huán)途徑而失活。通過細(xì)胞內(nèi)存在的磷脂酰肌醇循環(huán)途徑而失活。受體受體：是跨膜一次的膜整合蛋白跨膜一次的膜整合蛋白，主要介導(dǎo)控制細(xì)胞生長與分化信 號的傳遞，因此與生長因子有關(guān)，已發(fā)現(xiàn)50多種不同的 受體酪氨酸激酶（受體酪氨酸激酶（RTK），組成細(xì)胞表面一大類重要受體家族 。 包括6個亞族，即 表皮生長因子（EGF）受體； 血小板生長因子（PDGF）受體和巨噬細(xì)胞集落刺激因子（M-CSF）受體； 胰島素和胰島素樣生長因子1

35、（IGF1）受體； 神經(jīng)生長因子（NGF）受體； 成纖維細(xì)胞生長因子（FGF）受體； 血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）。 胞外區(qū)是結(jié)合配體結(jié)構(gòu)域，胞內(nèi)區(qū)肽段是酪氨酸蛋白激酶的催化胞外區(qū)是結(jié)合配體結(jié)構(gòu)域，胞內(nèi)區(qū)肽段是酪氨酸蛋白激酶的催化部位，并具有自磷酸化位點。部位，并具有自磷酸化位點。配體配體：可溶性或膜結(jié)合的多肽或蛋白類激素，包括胰島素和多種生長因子。受體酪氨酸激酶受體酪氨酸激酶 配體和受體結(jié)合導(dǎo)致配體和受體結(jié)合導(dǎo)致受體二聚化受體二聚化形成同源或異源二形成同源或異源二 聚體，從而在二聚體內(nèi)彼此相互聚體，從而在二聚體內(nèi)彼此相互磷酸化受體胞內(nèi)肽磷酸化受體胞內(nèi)肽 段的酪氨酸殘基段的酪氨酸殘基，即實現(xiàn)受

36、體的，即實現(xiàn)受體的自磷酸化自磷酸化（也就是（也就是 受體被激活）。受體被激活）。 磷酸化的酪氨酸殘基可被含有磷酸化的酪氨酸殘基可被含有SH2結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)域與與Src（一種（一種癌基因）蛋白同源區(qū)的簡稱：癌基因）蛋白同源區(qū)的簡稱：Src homology region的的胞內(nèi)信號蛋白所識別并與之結(jié)合，由此開啟一系列的胞內(nèi)信號蛋白所識別并與之結(jié)合，由此開啟一系列的信號傳遞而引起細(xì)胞生理反應(yīng)。信號傳遞而引起細(xì)胞生理反應(yīng)。 活化的活化的RTK可以結(jié)合多種細(xì)胞溶質(zhì)中帶有可以結(jié)合多種細(xì)胞溶質(zhì)中帶有SH2結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 域的結(jié)合蛋白或信號蛋白，因而可以引起多種不同域的結(jié)合蛋白或信號蛋白，因而可以引起多種不同 的反應(yīng)，例如的反應(yīng)，例如RTKRas蛋白信號通路蛋白信號通路 。受體酪氨酸激酶信號通路受體酪氨酸激酶信號通路l 配體配體RTK接頭蛋白接頭蛋白GRFRasRaf(MAPKKK) MAPKKMAPK進入細(xì)胞核進入細(xì)胞核其它激酶或基因調(diào)控蛋白其它激酶或基因調(diào)控蛋白（轉(zhuǎn)錄因子）的磷酸化。（轉(zhuǎn)錄因子）的磷酸化。l Ras是是大鼠肉瘤大鼠肉瘤（rat sarcoma, Ras）的英文縮寫。）的英文縮寫。Ras蛋白蛋白是