第五章 物質(zhì)的跨膜運輸課件

第五章物質(zhì)的跨膜運輸

●被動運輸（passivetransport）

●主動運輸（activetransport）

●胞吞作用（endocytosis）與胞吐作用（exocytosis）物質(zhì)的跨膜運輸是細胞維持正常生命活動的基礎之一。第五章物質(zhì)的跨膜運輸被動運輸（passivetransport）

特點：運輸方向、跨膜動力、能量消耗、膜轉(zhuǎn)運蛋白

類型：簡單擴散（simplediffusion）、協(xié)助擴散（facilitateddiffusion）

膜轉(zhuǎn)運蛋白：

載體蛋白（carrierproteins）——通透酶（permease）性質(zhì)； 介導被動運輸與主動運輸。

通道蛋白（channelproteins）——高效轉(zhuǎn)運離子，沒有飽和值； 離子通道是門控的；只介導被動運輸。

類型：電壓門通道（voltage-gatedchannel） 配體門通道（ligand-gatedchannel）

壓力激活通道（stress-activatedchannel）

第五章物質(zhì)的跨膜運輸主動運輸（activetransport）●特點：運輸方向、跨膜動力、能量消耗、膜轉(zhuǎn)運蛋白 被動與主動運輸?shù)谋容^

●類型：三種基本類型

由ATP直接提供能量的主動運輸—ATP泵

P-離子泵如鈉鉀泵（結構與機制）、鈣泵、氫泵

V-型質(zhì)子泵、F-型質(zhì)子泵

ABC超家族

協(xié)同運輸（cotransport） 由Na+-K+泵（或H+-泵）與載體蛋白協(xié)同作用， 靠間接消耗ATP所完成的主動運輸方式

物質(zhì)的跨膜轉(zhuǎn)運與膜電位

第五章物質(zhì)的跨膜運輸胞吞作用（endocytosis）

與胞吐作用（exocytosis）

作用：完成大分子與顆粒性物質(zhì)的跨膜 運輸，又稱膜泡運輸或批量運輸 （bulktransport）。屬于主動運輸。

●胞吞作用

●胞吐作用第五章物質(zhì)的跨膜運輸胞吞作用

●胞飲作用（pinocytosis）與吞噬作用（phagocytosis）。 胞飲作用與吞噬作用主要有三點區(qū)別●受體介導的內(nèi)吞作用●胞內(nèi)體（endosome）及其分選作用第五章物質(zhì)的跨膜運輸

胞吐作用 ●組成型的外排途徑（constitutiveexocytosispathway） 所有真核細胞連續(xù)分泌過程用于質(zhì)膜更新（膜脂、膜蛋白、胞外基質(zhì)組分、營養(yǎng)或信號分子）

defaultpathway：除某些有特殊標志的駐留蛋白和調(diào)節(jié)的分泌泡外，其余蛋白的轉(zhuǎn)運途徑：粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)→高爾基體→分泌泡→細胞表面 ●調(diào)節(jié)型外排途徑（regulatedexocytosispathway） 特化的分泌細胞 儲存——刺激——釋放 產(chǎn)生的分泌物（如激素、粘液或消化酶）具有共同的分選機制，分選信號存在于蛋白本身，分選主要由高爾基體TGN上的受體類蛋白來決定 ●膜泡運輸：動態(tài)過程對質(zhì)膜更新和維持細胞的生存與生長是必要的第五章物質(zhì)的跨膜運輸細胞通訊與細胞識別●細胞通訊（cellcommunication）●細胞識別（cellrecognition）第五章物質(zhì)的跨膜運輸細胞通訊（cellcommunication）一個細胞發(fā)出的信息通過介質(zhì)傳遞到另一個細胞產(chǎn)生相應的反應。細胞間的通訊對于多細胞生物體的發(fā)生和組織的構建，協(xié)調(diào)細胞的功能，控制細胞的生長和分裂是必須的?！窦毎ㄓ嵎绞剑?/p>

分泌化學信號進行通訊

內(nèi)分泌（endocrine）

旁分泌（paracrine）

自分泌（autocrine）

化學突觸（chemicalsynapse）

接觸性依賴的通訊:

細胞間直接接觸，信號分子與受體都是細胞的跨膜蛋白

間隙連接實現(xiàn)代謝偶聯(lián)或電偶聯(lián)第五章物質(zhì)的跨膜運輸細胞識別（cellrecognition）●概念： 細胞通過其表面的受體與胞外信號物質(zhì)分子（配體）選擇性地相互作用，而導致胞內(nèi)一系列生理生化變化，最終表現(xiàn)為細胞整體的生物學效應的過程?！裥盘柾罚╯ignalingpathway） 細胞識別是通過各種不同的信號通路實現(xiàn)的。 細胞接受外界信號，通過一整套特定的機制，將胞外信號轉(zhuǎn)導為胞內(nèi)信號，最終調(diào)節(jié)特定基因的表達，引起細胞的應答反應，這種反應系列稱之為細胞信號通路。第五章物質(zhì)的跨膜運輸細胞的信號分子與受體

●信號分子（signalmolecule）

親脂性信號分子

親水性信號分子

氣體性信號分子(NO)

●受體（receptor）多為糖蛋白 ●第二信使（secondmessenger）

●

分子開關（molecularswitches）第五章物質(zhì)的跨膜運輸

細胞內(nèi)受體:胞外親脂性信號分子所激活 激素激活的基因調(diào)控蛋白（胞內(nèi)受體超家族）

細胞表面受體:胞外親水性信號分子所激活細胞表面受體分屬三大家族：

離子通道偶聯(lián)的受體（ion-channel-linkedreceptor）

G-蛋白偶聯(lián)的受體（G-protein-linkedreceptor）

酶偶連的受體（enzyme-linkedreceptor）第五章物質(zhì)的跨膜運輸通過細胞內(nèi)受體介導的信號傳遞●甾類激素介導的信號通路

兩步反應階段：

初級反應階段：直接活化少數(shù)特殊基因轉(zhuǎn)錄的，發(fā)生迅速；

次級反應：初級反應產(chǎn)物再活化其它基因產(chǎn)生延遲的放大作用●一氧化氮介導的信號通路第五章物質(zhì)的跨膜運輸通過細胞表面受體介導的信號跨膜傳遞

●離子通道偶聯(lián)的受體介導的信號跨膜傳遞

●

G-蛋白偶聯(lián)的受體介導的信號跨膜傳遞

●細胞表面其它與酶偶聯(lián)的受體第五章物質(zhì)的跨膜運輸離子通道偶聯(lián)的受體介導的信號跨膜傳遞

信號途徑

特點：

受體/離子通道復合體，四次/六次跨膜蛋白

跨膜信號轉(zhuǎn)導無需中間步驟

主要存在于神經(jīng)細胞或其他可興奮細胞間的突觸信號傳遞

有選擇性：配體的特異性選擇和運輸離子的選擇性第五章物質(zhì)的跨膜運輸G-蛋白偶聯(lián)的受體介導的信號跨膜傳遞●cAMP信號通路●磷脂酰肌醇信號通路●受體酪氨酸激酶及RTK-Ras蛋白信號通路第五章物質(zhì)的跨膜運輸

細胞表面其它與酶偶聯(lián)的受體

受體絲氨酸/蘇氨酸激酶

受體酪氨酸磷酸酯酶

受體鳥苷酸環(huán)化酶

酪氨酸蛋白激偶聯(lián)系的受體兩大家族：

一是與Src蛋白家族相聯(lián)系的受體；

二是與Janus激酶家族聯(lián)系的受體。信號轉(zhuǎn)導子和轉(zhuǎn)錄激活子（STAT）與JAK-STAT途徑。

第五章物質(zhì)的跨膜運輸cAMP信號通路

反應鏈：激素→G-蛋白偶聯(lián)受體→G-蛋白→腺苷酸環(huán)化酶→cAMP→ cAMP依賴的蛋白激酶A→基因調(diào)控蛋白→基因轉(zhuǎn)錄

組分及其分析

G-蛋白偶聯(lián)受體

G-蛋白活化與調(diào)節(jié)效應酶——腺苷酸環(huán)化酶

細菌毒素對G蛋白的修飾作用第五章物質(zhì)的跨膜運輸磷脂酰肌醇信號通路

“雙信使系統(tǒng)”反應鏈：胞外信號分子→G-蛋白偶聯(lián)受體→G-蛋白→

→IP3→胞內(nèi)Ca2+濃度升高→Ca2+結合蛋白(CaM)→細胞反應磷脂酶C(PLC)→→DG→激活PKC→蛋白磷酸化或促Na+/H+交換使胞內(nèi)pH

反應的終止

鈣調(diào)蛋白（calmodulin,CaM)

第五章物質(zhì)的跨膜運輸受體酪氨酸激酶及RTK-Ras蛋白信號通路

受體酪氨酸激酶（receptortyrosinekinases，RTKs） 包括6個亞族

信號轉(zhuǎn)導：配體→受體→受體二聚化→受體的自磷酸化→ 激活RTK→胞內(nèi)信號蛋白→啟動信號傳導

RTK-Ras信號通路： 配體→RTK→adaptor←GRF→Ras→ Raf（MAPKKK）→MAPKK→MAPK→

進入細胞核→其它激酶或基因調(diào)控蛋白 （轉(zhuǎn)錄因子）的磷酸化修鈽。第五章物質(zhì)的跨膜運輸由細胞表面整合蛋白介導的信號傳遞●整合蛋白與粘著斑●導致粘著斑裝配的信號通路有兩條●粘著斑的功能：

一是機械結構功能；

二是信號傳遞功能●通過粘著斑由整合蛋白介導的信號傳遞通路：

由細胞表面到細胞核的信號通路

由細胞表面到細胞質(zhì)核糖體的信號通路第五章物質(zhì)的跨膜運輸細胞信號傳遞的基本特征

與蛋白激酶的網(wǎng)絡整合信息

●細胞信號傳遞的基本特征：

具有收斂（convergence）或發(fā)散（divergence）的特點

細胞的信號傳導既具有專一性又有作用機制的相似性

信號的放大作用和信號所啟動的作用的終止并存

細胞以不同的方式產(chǎn)生對信號的適應

●蛋白激酶的網(wǎng)絡整合信息與信號網(wǎng)絡系統(tǒng)中的crosstalk

第五章物質(zhì)的跨膜運輸?shù)谖逭挛镔|(zhì)的跨膜運輸?shù)谖逭挛镔|(zhì)的跨膜運輸簡單擴散與協(xié)助擴散的比較

第五章物質(zhì)的跨膜運輸?shù)谖逭挛镔|(zhì)的跨膜運輸?shù)谖逭挛镔|(zhì)的跨膜運輸?shù)谖逭挛镔|(zhì)的跨膜運輸?shù)谖逭挛镔|(zhì)的跨膜運輸?shù)谖逭挛镔|(zhì)的跨膜運輸?shù)谖逭挛镔|(zhì)的跨膜運輸?shù)谖逭挛镔|(zhì)的跨膜運輸在動物、植物細胞由載體蛋白介導的協(xié)同運輸異同點的比較第五章物質(zhì)的跨膜運輸?shù)谖逭挛镔|(zhì)的跨膜運輸?shù)谖逭挛镔|(zhì)的跨膜運輸?shù)谖逭挛镔|(zhì)的跨膜運輸?shù)谖逭挛镔|(zhì)的跨膜運輸?shù)谖逭挛镔|(zhì)的跨膜運輸?shù)谖逭挛镔|(zhì)的跨膜運輸?shù)谖逭挛镔|(zhì)的跨膜運輸?shù)谖逭挛镔|(zhì)的跨膜運輸?shù)谖逭挛镔|(zhì)的跨膜運輸?shù)谖逭挛镔|(zhì)的跨膜運輸B.Theformsofcellcommunication

-----Differenttypesofchemical

signalscanbereceivedbycells1.A,b,c:chemicalsignalsdependentcellcommunication,includingchemicalsynapse;2.D:contact-dependentcellcommunication;3.ChemicalandelectroniccouplingbyGapjunction.第五章物質(zhì)的跨膜運輸?shù)谖逭挛镔|(zhì)的跨膜運輸1.OverviewofcellsignalingA.SomeofthebasiccharacteristicsofcellsignalingCellmustrespondappropriatelytoexternalstimulitosurvive.Cellsrespondtostimuliviacellsignaling第五章物質(zhì)的跨膜運輸Receptorsincludetwoclasses:glycoproteinsTheotheriscell-surfacereceptors:Therearethreemainfamilies.Oneisthereceptorswithincells:steroidhormonesand第五章物質(zhì)的跨膜運輸?shù)谖逭挛镔|(zhì)的跨膜運輸（A）細胞內(nèi)受體蛋白作用模型;（B）幾種胞內(nèi)受體蛋白超家族成員

第五章物質(zhì)的跨膜運輸?shù)谖逭挛镔|(zhì)的跨膜運輸?shù)谖逭挛镔|(zhì)的跨膜運輸3.SignaltransductionmediatedbythereceptorsonthecellsurfaceA.MediatedbytheIon-LinkedReceptorswhichconvertchemicalsignalsintoelectricalones4or6-helixtransmembranereceptor