第四章物質的跨膜運輸與信號傳遞

1、第一節(jié)第一節(jié) 細胞的細胞的物質跨膜運輸物質跨膜運輸?shù)诙?jié)第二節(jié) 細胞的細胞的信號跨膜傳遞信號跨膜傳遞一、小分子物質的跨膜運輸一、小分子物質的跨膜運輸二、二、離子泵離子泵三、三、大分子物質的跨膜運輸大分子物質的跨膜運輸1 簡單擴散（簡單擴散（simple diffusion）l概念：概念：指物質順濃度梯度（或電化學梯度）從高濃度一側指物質順濃度梯度（或電化學梯度）從高濃度一側通過細胞膜向低濃度一側移動的方式，不需消耗通過細胞膜向低濃度一側移動的方式，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人工膜對各類物質的通透率：人工膜對各類物質的通透率：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小；非極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，如人工膜對帶電荷的物質，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：指物質順濃度梯度或電化學梯度，在膜蛋指物質順濃度梯度或電化學梯度，在膜蛋白的協(xié)助下的跨膜轉運方式。白的協(xié)助下的跨膜轉運方式。l特點：特點： 比自由擴散轉運速率高；存在最大轉比自由擴散轉運速率高；存在最大轉運速率；有特異性。運速率；有特異性。l膜轉運蛋白：膜轉運蛋白：（1）載體蛋白（）載體蛋白（carrier protein) （2）通道蛋白通道蛋白 (channel protein) a.閘門通道蛋白介導的協(xié)助擴散閘門通道

4、蛋白介導的協(xié)助擴散 電壓閘門通道：電壓閘門通道：只有當膜電位發(fā)生變化時，閘門只有當膜電位發(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合，配體與通道蛋白上的受體結合，引起通道蛋白構象發(fā)生變化，使閘門開放。引起通道蛋白構象發(fā)生變化，使閘門開放。 壓力激活通道：壓力激活通道：受壓力調控，如聽覺毛細胞離子受壓力調控，如聽覺毛細胞離子通道。通道。 b.載體蛋白介導的協(xié)助擴散載體蛋白介導的協(xié)助擴散l在膜的一側，溶質分子與載體蛋白上專一的結在膜的一側，溶質分子與載體蛋白上專一的結合位點結合，載體蛋白構

5、象發(fā)生變化，將溶質合位點結合，載體蛋白構象發(fā)生變化，將溶質分子運至膜的另一側，載體蛋白與溶質分離后，分子運至膜的另一側，載體蛋白與溶質分離后，又恢復到原來的構象（例：葡萄糖、氨基酸、又恢復到原來的構象（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：由載體蛋白介導的物質逆濃度梯度或化學由載體蛋白介導的物質逆濃度梯度或化學梯度進行跨膜轉運的方式。梯度進行跨膜轉運的方式。l特點：特點： 逆濃度梯度（逆化學梯度）運輸；逆濃度梯度（逆化學梯度）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；光驅動的泵利用光能運輸物質，見于細菌。光驅動的泵利用光能運輸物質，見于細菌。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驅動泵）驅動泵）(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。 如存在于細胞膜中的如存在于細胞膜中的Na+/K+泵泵、 Ca2+泵泵；細菌的質膜上的；細菌的質膜上的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。如溶酶體和胞內體膜上的型泵。如溶酶體和胞內體膜上的H+泵；液泵；液泡膜上的泡膜上的H+泵。泵。(3) F型泵：型泵：由許多亞基構成的管狀結構，通過建立由許多亞基構成的管狀結構，通過建立H+的電化學梯度來合成的電化學梯度來合成 ATP。如存在于細菌質膜、。如存在于細菌質膜、線粒體內膜和葉綠體類囊體膜上的線粒體內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：如小腸上皮細胞對葡萄糖的吸收如小腸上皮細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：如紅細胞膜上如紅細胞膜上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：如細菌質膜視紫紅質可、利用光能的主動運輸：如細菌質膜視紫紅質可吸收光能將兩個吸收光能將兩個H+ 從細胞內運出。從細胞內運出。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)槟衬常杂址Q它們?yōu)槟衬矨TPase。lP-型離子泵：型離子泵：Na+/K+泵、泵、Ca2+泵泵lV-型質子泵

9、型質子泵lF-型質子泵型質子泵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)生構象變化，導致與構象變化，導致與Na+、K+的親和力發(fā)生變化而的親和力發(fā)生變化而完成轉運。完成轉運。2、工作、工作機理機理 膜內側膜內側Na+與與亞基結合，亞基結合，ATP分解，分解，被磷酸被磷酸化，與化，與Na+結合轉向膜外側；結合轉向膜外側； 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+結合。結合。 K+與磷酸化與磷酸化亞基結合后則促使亞基結合后則促使亞基去磷酸化，亞基去磷酸化，亞基的構象恢復原狀，與亞基的構象恢復原狀，與K+結合的部位轉向膜內結合的部位轉向膜內側，構象復原的側，構象復原的亞基與亞基與K+的親和力很低，使的親和力很低，使 K+在膜內被釋放，至此完成一個循環(huán)，最終泵出在膜內被釋放，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： 維持了維持了細胞內適當?shù)牡图毎麅冗m當?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； 維持細胞的滲透平衡，保持細胞的體積；維持細胞的滲

11、透平衡，保持細胞的體積； 建立細胞膜兩側濃度梯度，為建立細胞膜兩側濃度梯度，為葡萄糖協(xié)同運輸葡萄糖協(xié)同運輸提供驅動力提供驅動力； 對對膜電位膜電位的形成有重要作用，為神經(jīng)和肌肉細的形成有重要作用，為神經(jīng)和肌肉細胞電脈沖信號傳導提供了基礎。胞電脈沖信號傳導提供了基礎。1、鈣離子泵類型：、鈣離子泵類型：-位于內質網(wǎng)膜上位于內質網(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+ 。 肌質網(wǎng)膜上的鈣離子泵，占總蛋白質的肌質網(wǎng)膜上的鈣離子泵，占總蛋白質的90%。-位于質膜上的是鈉鈣交換器（位于質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），通過鈉鈣交換來轉運鈣離子。），通過鈉鈣交換來轉運鈣離子。 lCa2+-ATPase有有10個跨膜結構域，膜內側有第一個環(huán)有個跨膜結構域，膜內側有第一個環(huán)有Ca2+離子結合位點；第二個上有激活位點，包括離子結合位點；第二個上有激活位點，包括ATP的結合位點。的結合位點。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的激活位點結合，的激活位點結合，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+/鈣調蛋白復合物同抑制區(qū)結合，鈣調蛋白復合物同抑制區(qū)結合，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；當使抑制區(qū)磷酸化，從而失去抑制作用；當磷酸酶使抑制區(qū)脫磷酸，抑制區(qū)又同激活位點結合，磷酸酶使抑制區(qū)脫磷酸，抑制區(qū)又同激活位點結合，起抑制作用。起抑制作用。lV-型質子泵：型質子泵：存在于動物細胞內體、溶酶體膜存在于動物細胞內體、溶酶體膜以及植物、酵母和其他真菌細胞膜上。利用以及植物、酵母和其他真菌細胞膜上。利用ATP水解供能從細胞質基質中逆水解供能從細胞質基質中逆H+轉運到細

14、轉運到細胞器中。胞器中。lF-型質子泵：型質子泵：主要存在于線粒體內膜等上。主要存在于線粒體內膜等上。lABC：ATP-binding cassettel超家族：一大類家族成員，均在胞質側含超家族：一大類家族成員，均在胞質側含2個個高度保守的高度保守的ABC，可通過結合，可通過結合ATP發(fā)生二聚化發(fā)生二聚化并水解結合的并水解結合的ATP，造成構象變化從而轉運物，造成構象變化從而轉運物質（主要是質（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轉運器，常在肝轉運器，常在肝癌患者肝中過表達，造成多藥抗性。癌患者肝中過表達，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）受體介導的胞吞作用：與配體一同被攝入的受體融入胞內體后，不同的受 體將有不同的命運： 受體返回重復使用：如低密度脂蛋白LDL的受體； 受體和配體均返回：如轉鐵蛋白受體和轉鐵蛋白； 受體和配體被消化：如表皮生長因子及其受體； 受體跨細胞的轉運：如上皮細胞從一側吞入物質，從另一側胞吞出去。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。 調節(jié)型胞吐途徑： 如特化的分泌細胞產(chǎn)生的分泌物（如激素、粘液或 消化酶等）。 一、概述一、概述（一）細胞通訊（一）細胞通訊u概念：概念： 生物體內生物體內C C與與C C之間的聯(lián)絡、識別以

16、及信息傳遞。之間的聯(lián)絡、識別以及信息傳遞。是指一個細胞發(fā)出的信息通過介質傳遞到另一個是指一個細胞發(fā)出的信息通過介質傳遞到另一個細胞并與靶細胞相應的受體相互作用，然后通過細胞并與靶細胞相應的受體相互作用，然后通過信號轉導信號轉導產(chǎn)生胞內一系列生理生化反應，最終表產(chǎn)生胞內一系列生理生化反應，最終表現(xiàn)為細胞整體的生物學效應的過程?，F(xiàn)為細胞整體的生物學效應的過程。u細胞通訊細胞通訊一般包括下列幾個步驟：一般包括下列幾個步驟： 信號細胞合成并釋放信號分子；信號細胞合成并釋放信號分子； 信號分子運送至靶細胞；信號分子運送至靶細胞； 信號分子與受體的特異性結合及其激活；信號分子與受體的特異性結合及其激活；

17、信號轉導與傳遞；信號轉導與傳遞； 引發(fā)細胞功能、代謝或基因表達的改變；引發(fā)細胞功能、代謝或基因表達的改變； 信號的解除與細胞反應的終止。信號的解除與細胞反應的終止。u細胞通訊的方式：細胞通訊的方式： 1、分泌化學信號通訊、分泌化學信號通訊 （1）內分泌）內分泌（endocrineendocrine）； （2）旁分泌）旁分泌（paracrineparacrine）； （3）自分泌）自分泌（autocrineautocrine）； （4）化學突觸）化學突觸（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、間隙連接通訊細胞外

18、信號分子局部性作用細胞外信號分子局部性作用于附近的細胞于附近的細胞信號分子不能運輸?shù)奶h信號分子不能運輸?shù)奶h( (旁分泌旁分泌) )信號細胞信號細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)細胞細胞內分泌細胞產(chǎn)生釋放信號分內分泌細胞產(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) )( (內分泌內分泌) )神經(jīng)遞質神經(jīng)遞質l指細胞通過其表面的受體與胞外信號物質分指細胞通過其表面的受體與胞外信號物質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)為細胞整體生物效應的過

19、程。終表現(xiàn)為細胞整體生物效應的過程。 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）細胞內受體；）細胞內受體； （2）細胞表面受體細胞表面受體。 3、第二信使與分子開關：、第二信使與分子開關： （1）第二信使；）第二信使； （2）分子開關分子開關： G蛋白；蛋白； 蛋白激酶。蛋白激酶。 配體配體：能通過細胞膜的親脂性小分子（如甾類激素等）。 受體受體：基因調控蛋白；有三個結構域：C端的激素結合域； N端的轉錄激活域； 中部的抑制蛋白或DNA結合域。

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）： 性質性質：是一種自由基性質的氣體分子，具脂溶性，可快速擴散透過細胞 膜，到達靶細胞發(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)細胞和血管內皮細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：細胞質中的鳥苷酸環(huán)化酶，活化鳥苷酸環(huán)化酶產(chǎn)生cGMP。 效應：效應：cGMP作為新的信號分子介導下游蛋白質的磷酸化，引起血管擴 張，血液暢通；參與大腦記憶等過程。l血管內皮細胞接受血管內皮細胞接受乙酰膽堿乙酰膽堿，引起胞內，引起胞內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、，細胞釋放，細胞釋放NO，NO擴擴散進入平滑肌細胞，與胞質散進入平滑肌細胞，與胞質鳥苷酸環(huán)化酶鳥苷酸環(huán)化酶（GTP-cyclase，GC）活性中心的）活性中心的Fe2結合，改變酶的結合，改變酶的構象，導致酶活性的增強和構象，導致酶活性的增強和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轉化治療心絞痛，其作用機理是在體內轉化為為NO，可舒張血管，減輕心臟負荷和心肌的需，可舒張血管，減輕心臟負荷和心肌的需氧量

22、氧量 。 親水性分子只能與細胞表面受體相結合。親水性分子只能與細胞表面受體相結合。 細胞表面受體分為：細胞表面受體分為：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)受體介導的信號傳遞離子通道偶聯(lián)受體介導的信號傳遞

23、配體：配體：神經(jīng)遞質；神經(jīng)遞質； 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， 既有信號分子結合的位點，又是離既有信號分子結合的位點，又是離 子通道，受體與配體結合后，離子子通道，受體與配體結合后，離子 通道打開，相應的離子進入細胞，通道打開，相應的離子進入細胞， 故跨膜信號轉導無需中間步驟。主故跨膜信號轉導無需中間步驟。主 要存在于要存在于神經(jīng)細胞或其它可興奮細神經(jīng)細胞或其它可興奮細 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）調節(jié)主要為調節(jié)主要為 亞基變化亞基變化通道開啟：通道開啟：N

24、aNa+ + 內流，內流，K K+ +外流，外流，膜去極化。膜去極化。（1）G蛋白的結構及作用蛋白的結構及作用l三聚體三聚體GTP結合調節(jié)蛋白（結合調節(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合于膜上。亞基通過共價結合于膜上。G蛋白在信號轉蛋白在信號轉導過程中起著分子開關的作用，當導過程中起著分子開關的作用，當亞基與亞基與GDP結合時處于關閉狀態(tài)，與結合時處于關閉狀態(tài)，與GTP結合時處于開啟結合時處于開啟狀態(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- -受體復合物與靶蛋白要受體復合物與靶蛋白要通過與通過與G G蛋白的偶聯(lián)，在細胞內產(chǎn)生第二信使，蛋白的偶聯(lián)，在細胞內產(chǎn)生第二信使，從而將胞外信號轉變成胞內信號。從而將胞外信號轉變成胞內信號。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，受體胞外結構域次跨膜蛋白，受體胞外結構域識別胞外信號分子并與之結合，胞內結構域與識別胞外信號分子并與之結合，胞內結構域與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)，調節(jié)相關酶活性，蛋白偶聯(lián)，調節(jié)相關酶活性，在細胞內產(chǎn)生第二信使，從而將胞外信號跨膜傳在細胞內產(chǎn)生第二信使，從而將胞外

26、信號跨膜傳遞到胞內。遞到胞內。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)的細胞表面受體蛋白偶聯(lián)的細胞表面受體介導的信號傳介導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：細胞外信號和相應的受體結合，導致胞細胞外信號和相應的受體結合，導致胞內第二信使內第二信使cAMP的水平變化而引起細胞反應的的水平變化而引起細胞反應的信號通路。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） 細胞未受刺激

27、時，受體沒有和激素結合，這時活化型的細胞未受刺激時，受體沒有和激素結合，這時活化型的G蛋白（蛋白（Gs）為）為異三聚體異三聚體（、）的結合狀態(tài)，）的結合狀態(tài)，Gs的的亞基與亞基與GDP結合，故結合，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?；?。 當激素和激活型受體（當激素和激活型受體（Rs）結合后導致）結合后導致受體（受體（Rs）構象）構象改變改變，暴露出與，暴露出與Gs結合的位點，膜的流動性使激素受結合的位點，膜的流動性使激素受體復合物與體復合物與Gs結合。結合。 激素受體復合物與激素受體復合物與Gs的結合導致的結合導致Gs的的亞基構象改變亞基構象改變，從，從而釋放而

28、釋放GDP，同時結合，同時結合GTP，這時，這時Gs變?yōu)榛罨蜆嬒?，變?yōu)榛罨蜆嬒?，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)化酶的的結結合位點，并與之結合而使其合位點，并與之結合而使其活化活化，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。 由于結合由于結合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，導致，導致亞基亞基構象恢復構象恢復并與腺苷酸環(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合，使細胞回到刺激前的狀態(tài)。亞基重新

29、結合，使細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，使細胞內的，使細胞內的cAMP濃度升高濃度升高，至此，至此，細胞外的激素信號通過信號轉換機制變?yōu)榧毎麅鹊募毎獾募に匦盘柾ㄟ^信號轉換機制變?yōu)榧毎麅鹊男盘栃盘朿AMP。 細胞內的細胞內的cAMP作為第二信使分子進一步激活胞內靶酶作為第二信使分子進一步激活胞內靶酶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胞中的細胞中的代謝靶蛋白或活化基因調控蛋白代謝靶蛋白或活化基因調控蛋白，從而引起細胞，從而引起細胞產(chǎn)生應答。產(chǎn)生應答。 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的的亞基調控外，還可以受亞基調控外，還可以受抑制型抑制型G蛋白（蛋白（Gi）的調節(jié)，并且有兩種途徑：）的調節(jié)，并且有兩種途徑：當當Gi與與GTP結合，結合，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)化酶結合，亞基與腺苷酸環(huán)化酶結合，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）結合，）結合，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，細胞外信號分，細胞外信號分子經(jīng)跨膜轉導后，在細胞內產(chǎn)生兩種第二信使子經(jīng)跨膜轉導后，在細胞內

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），然后由這兩種細胞內信號分，然后由這兩種細胞內信號分子各自激活相應的靶酶，經(jīng)過一系列的信號級子各自激活相應的靶酶，經(jīng)過一系列的信號級聯(lián)放大反應，引起多種生物學效應。聯(lián)放大反應，引起多種生物學效應。u具體信號傳遞過程如下：具體信號傳遞過程如下： 細胞外信號分子與細胞表面細胞外信號分子與細胞表面G蛋白偶聯(lián)受體結合，激活質蛋白偶聯(lián)受體結合，激活質膜上的膜上的磷酸二酯酶磷酸二酯酶C（PLC），后者催化質膜上的），后者催化質膜上的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換為胞內信號號轉換為胞內信號。 IP3動員細胞內源的動員細胞內源的鈣離子鈣離子進入細胞質，使胞內進入細胞質，使胞內Ca2+濃度升濃度升高，高， Ca2+活化各種活化各種Ca2+結合蛋白引起細胞反應。其中結合蛋白引起細胞反應。其中鈣調鈣調蛋白蛋白（CaM）是一種真核細胞普遍存在的）是一種真核細胞普遍存在的Ca2+應答蛋白應答蛋白，4個個Ca2+與與CaM結合后形成活化態(tài)的結合后形成活化態(tài)的Ca2+ CaM復合體復合體，然，然后再與受鈣調蛋白調節(jié)的靶酶結合將其活化，從

33、而引起一后再與受鈣調蛋白調節(jié)的靶酶結合將其活化，從而引起一系列不同的生物學效應。系列不同的生物學效應。 產(chǎn)生的第二信使產(chǎn)生的第二信使DAG結合于質膜上，活化與質膜結合的結合于質膜上，活化與質膜結合的蛋白激酶蛋白激酶C（PKC），非活性的，非活性的PKC存在于細胞質中，存在于細胞質中，由于它是由于它是Ca2+和磷脂酰絲氨酸依賴性酶，所以與質膜上和磷脂酰絲氨酸依賴性酶，所以與質膜上的的DAG結合后，被結合后，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胞中的不同靶蛋白的絲氨酸和蘇氨酸殘基型細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，如細胞分泌、肌肉收縮等短期效細胞分泌、肌肉收縮等短期效應以及如細胞增殖、分化等長期生理效應應以及如細胞增殖、分化等長期生理效應。 IP3和和DAG通過細胞內存在的磷脂酰肌醇循環(huán)途徑而失活。通過細胞內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，主要介導控制細胞生長與分化信 號的傳遞，因此與生長因子有關，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； 成纖維細胞生長因子（FGF）受體； 血管內皮生長因子（VEGF）。 胞外區(qū)是結合配體結構域，胞內區(qū)肽段是酪氨酸蛋白激酶的催化胞外區(qū)是結合配體結構域，胞內區(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 配體和受體結合導致配體和受體結合導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，從而在二聚體內彼此相互聚體，從而在二聚體內彼此相互磷酸化受體胞內肽磷酸化受體胞內肽 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結構域結構域與與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的的胞內信號蛋白所識別并與之結合，由此開啟一系列的胞內信號蛋白所識別并與之結合，由此開啟一系列的信號傳遞而引起細胞生理反應。信號傳遞而引起細胞生理反應。 活化的活化的RTK可以結合多種細胞溶質中帶有可以結合多種細胞溶質中帶有SH2結構結構 域的結合蛋白或信號蛋白，因而可以引起多種不同域的結合蛋白或信號蛋白，因而可以引起多種不同 的反應，例如的反應，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進入細胞核進入細胞核其它激酶或基因調控蛋白其它激酶或基因調控蛋白（轉錄因子）的磷酸化。（轉錄因子）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