細(xì)胞生物學(xué) 第五_八章

1、 第五章：第五章： 物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸 第八章：第八章： 細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo) 被動(dòng)運(yùn)輸（被動(dòng)運(yùn)輸（passive transport）主動(dòng)運(yùn)輸主動(dòng)運(yùn)輸（active transport）胞吞作用（胞吞作用（endocytosis） 與胞吐作用（與胞吐作用（exocytosis）物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸是細(xì)胞維持正常生命活動(dòng)的基礎(chǔ)之一。 細(xì)胞通訊與細(xì)胞識(shí)別 細(xì)胞的信號(hào)分子與受體 通過(guò)細(xì)胞內(nèi)受體介導(dǎo)的信號(hào)傳遞 通過(guò)細(xì)胞表面受體介導(dǎo)的信號(hào)跨膜傳遞 由細(xì)胞表面整合蛋白介導(dǎo)的信號(hào)傳遞 細(xì)胞信號(hào)傳遞的基本特征與蛋白激酶的網(wǎng)絡(luò)整合信息特點(diǎn)特點(diǎn)：運(yùn)輸方向、跨膜動(dòng)力、能量消耗、膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白類型類型：簡(jiǎn)單擴(kuò)散

2、 特點(diǎn)（simple diffusion）、協(xié)助擴(kuò)散 特點(diǎn)（facilitated diffusion）膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白：載體蛋白（carrier proteins）通透酶（permease）性質(zhì)； 介導(dǎo)被動(dòng)運(yùn)輸與主動(dòng)運(yùn)輸。 通道蛋白（channel proteins）具有離子選擇性，轉(zhuǎn)運(yùn)速率高； 離子通道是門控的；只介導(dǎo)被動(dòng)運(yùn)輸 類型： 電壓門通道（voltage-gated channel） 配體門通道（ligand-gated channel） 壓力激活通道（stress-activated channel） 特點(diǎn)特點(diǎn)：逆梯度運(yùn)輸;依賴于膜運(yùn)輸?shù)鞍?需要能量，并對(duì)代謝毒性敏感;具有選擇性和特異

3、性。 類型類型：三種基本類型 由由ATP直接提供能量的主動(dòng)運(yùn)輸直接提供能量的主動(dòng)運(yùn)輸 鈉鉀泵鈉鉀泵 （結(jié)構(gòu)與機(jī)制） 鈣泵（鈣泵（Ca2+-ATP酶） ATP驅(qū)動(dòng)泵驅(qū)動(dòng)泵：P-型離子泵、V-型質(zhì)子泵、H+-ATP酶 協(xié)同運(yùn)輸（協(xié)同運(yùn)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(dòng)運(yùn)輸方式 物質(zhì)的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)與膜電位物質(zhì)的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)與膜電位 被動(dòng)與主動(dòng)運(yùn)輸?shù)谋容^ 作用作用：完成大分子與顆粒性物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸，又稱膜泡運(yùn)輸或批量運(yùn)輸（bulk transport）。屬于主動(dòng)運(yùn)輸。 胞吞作用胞吞作用 胞吐作用胞吐作用 胞飲作用（pinocytosi

4、s）與吞噬作用（phagocytosis）。胞飲作用與吞噬作用主要有三點(diǎn)區(qū)別受體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用示意圖及包被的組裝 胞內(nèi)體（endosome）及其分選作用 組成型的外排途徑（constitutive exocytosis pathway） 所有真核細(xì)胞 連續(xù)分泌過(guò)程 用于質(zhì)膜更新（膜脂、膜蛋白、胞外基質(zhì)組分、營(yíng)養(yǎng)或信號(hào)分子） default pathway：除某些有特殊標(biāo)志的駐留蛋白和調(diào)節(jié)型分泌泡外，其余蛋白的轉(zhuǎn)運(yùn)途徑：粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)高爾基體分泌泡細(xì)胞表面 調(diào)節(jié)型外排途徑（regulated exocytosis pathway） 特化的分泌細(xì)胞 儲(chǔ)存刺激釋放 產(chǎn)生的分泌物（如激素、粘液或消化酶）具

5、有共同的分選機(jī)制， 分選信號(hào)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(lái)決定 膜流：膜流：動(dòng)態(tài)過(guò)程對(duì)質(zhì)膜更新和維持細(xì)胞的生存與生長(zhǎng)是必要的 囊泡與靶膜的識(shí)別與融合囊泡與靶膜的識(shí)別與融合 細(xì)胞通訊細(xì)胞通訊（cell communication）細(xì)胞識(shí)別細(xì)胞識(shí)別（cell recognition）一個(gè)細(xì)胞發(fā)出的信息通過(guò)介質(zhì)傳遞到另一個(gè)細(xì)胞產(chǎn)生相應(yīng)的反應(yīng)。細(xì)胞間的通訊對(duì)于多細(xì)胞生物體的發(fā)生和組織的構(gòu)建，協(xié)調(diào)細(xì)胞的功能，控制細(xì)胞的生長(zhǎng)、分裂、分化和凋亡是必須的。細(xì)胞通訊 方式 基本概念： 分泌化學(xué)信號(hào)進(jìn)行通訊 內(nèi)分泌（endocrine） 旁分泌（paracrine） 自分泌（autoc

6、rine） 化學(xué)突觸（chemical synapse） 接觸性依賴的通訊 細(xì)胞間直接接觸，信號(hào)分子與受體都是細(xì)胞的跨膜蛋白 通過(guò)間隙連接實(shí)現(xiàn)的代謝偶聯(lián)或電偶聯(lián)概念： 細(xì)胞通過(guò)其表面的受體與胞外信號(hào)物質(zhì)分子（配體）選擇性地相互作用，進(jìn)而導(dǎo)致胞內(nèi)一系列生理生化變化，最終表現(xiàn)為細(xì)胞整體的生物學(xué)效應(yīng)的過(guò)程。 信號(hào)通路（signaling pathway） 細(xì)胞識(shí)別是通過(guò)各種不同的信號(hào)通路實(shí)現(xiàn)的。 細(xì)胞接受外界信號(hào)，通過(guò)一整套特定的機(jī)制，將胞外信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)為胞內(nèi)信號(hào)，最終調(diào)節(jié)特定基因的表達(dá)，引起細(xì)胞的應(yīng)答反應(yīng)，這種反應(yīng)系列稱之為細(xì)胞信號(hào)通路。 信號(hào)分子信號(hào)分子（signal molecule） 親脂性信號(hào)

7、分子 親水性信號(hào)分子 氣體性信號(hào)分子 受體受體（receptor）多為糖蛋白 第二信使第二信使（second messenger） 分子開關(guān)分子開關(guān)（molecular switches）細(xì)胞內(nèi)受體: 為胞外親脂性信號(hào)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(xì)胞表面受體: 為胞外親水性信號(hào)分子所激活 細(xì)胞表面受體分屬三大家族： 離子通道偶聯(lián)的受體（ion-channel-linked receptor）G-蛋白偶聯(lián)的受體（G-protein-linked receptor）酶偶連的受體（enzyme-linked receptor）受體的功能： 介導(dǎo)物質(zhì)跨膜運(yùn)輸(受體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用

8、) 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)：受體的激活（activation） （級(jí)聯(lián)反應(yīng)）； 受體失敏（desensitization） 關(guān)閉反應(yīng)、 減量調(diào)節(jié)（down-regulation） 降低反應(yīng)。受體概念 甾類激素介導(dǎo)的信號(hào)通路甾類激素介導(dǎo)的信號(hào)通路 兩步反應(yīng)階段兩步反應(yīng)階段： 初級(jí)反應(yīng)階段：直接活化少數(shù)特殊基因轉(zhuǎn)錄的，發(fā)生迅速；次級(jí)反應(yīng)：初級(jí)反應(yīng)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(dǎo)的信號(hào)通路一氧化氮介導(dǎo)的信號(hào)通路 離子通道偶聯(lián)的受體介導(dǎo)的信號(hào)跨膜傳遞離子通道偶聯(lián)的受體介導(dǎo)的信號(hào)跨膜傳遞 G-蛋白偶聯(lián)的受體介導(dǎo)的信號(hào)跨膜傳遞蛋白偶聯(lián)的受體介導(dǎo)的信號(hào)跨膜傳遞 細(xì)胞表面其它與酶偶聯(lián)的受體細(xì)胞表面其它與酶

9、偶聯(lián)的受體信號(hào)途徑信號(hào)途徑特點(diǎn)：特點(diǎn)：受體/離子通道復(fù)合體，四次/六次跨膜蛋白跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)無(wú)需中間步驟主要存在于神經(jīng)細(xì)胞或其他可興奮細(xì)胞間的突觸信號(hào)傳遞有選擇性：配體的特異性選擇和運(yùn)輸離子的選擇性 cAMP信號(hào)通路信號(hào)通路 磷脂酰肌醇信號(hào)通路磷脂酰肌醇信號(hào)通路 受體酪氨酸激酶及受體酪氨酸激酶及RTK-Ras蛋白信號(hào)通路蛋白信號(hào)通路受體絲氨酸/蘇氨酸激酶受體酪氨酸磷酸酯酶 受體鳥苷酸環(huán)化酶（ANPs-signals）酪氨酸蛋白激酶聯(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(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)子和轉(zhuǎn)錄激活子（signal transducer and sig

10、nal transducer and actvator of transcriptionactvator of transcription，STATSTAT）與JAK-STAT途徑。 反應(yīng)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(yīng)酶腺苷酸環(huán)化酶 GPLR的失敏（desensitization）與減量調(diào)節(jié)細(xì)菌毒素對(duì)G蛋白的修飾作用GPLR的失敏的失敏：例：腎上腺素受體被激活后，10-15秒cAMP驟增，然后在不到1min內(nèi)反應(yīng)速降，以至消失。受體活性快速喪失（速發(fā)相）-失敏（dese

11、nsitization）； 機(jī)制：受體磷酸化 受體與Gs解偶聯(lián)，cAMP反應(yīng)停止并被PDE降解。 兩種Ser/Thr磷酸化激酶： PKA 和腎上腺素受體激酶（ ARK）， 負(fù)責(zé)受體磷酸化； 胞內(nèi)協(xié)作因子撲獲蛋白（ arrestin）-結(jié)合磷酸化的受體，抑制其功能活性（ arrestin 已克隆、定位11q13）。 反應(yīng)減弱（遲發(fā)相）-減量調(diào)節(jié)（down-regulation） 機(jī)制：受體-配體復(fù)合物內(nèi)吞，導(dǎo)致表面受體數(shù)量減少，發(fā)現(xiàn) arrestin可直接與Clathrin結(jié)合，在內(nèi)吞中起adeptors作用； 受體減量調(diào)節(jié)與內(nèi)吞后受體的分選有關(guān)。 “雙信使系統(tǒng)”反應(yīng)鏈：胞外信號(hào)分子G-蛋白偶聯(lián)

12、受體G-蛋白 IP3胞內(nèi)Ca2+濃度升高Ca2+結(jié)合蛋白(CaM)細(xì)胞反應(yīng) 磷脂酶C(PLC) DAG激活PKC蛋白磷酸化或促Na+/H+交換使胞內(nèi)pH 受體酪氨酸激酶（receptor tyrosine kinases，RTKs） 包括6個(gè)亞族 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)：配體受體受體二聚化受體的自磷酸化 激活RTK胞內(nèi)信號(hào)蛋白啟動(dòng)信號(hào)傳導(dǎo) RTK- Ras信號(hào)通路信號(hào)通路： 配體RTK adaptor GRFRasRaf（MAPKKK）MAPKKMAPK進(jìn)入細(xì)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。G蛋白偶聯(lián)受體介導(dǎo)的蛋白偶聯(lián)受體介導(dǎo)的MAPK的激活的激活 RTKs的失敏（的失敏（des

13、ensitization）G蛋白偶聯(lián)受體介導(dǎo)的蛋白偶聯(lián)受體介導(dǎo)的MAPK的激活的激活MAPK（Mitogen-activated protein kinase）又稱）又稱ERK（extracelular signal-regulated kinase）-真核細(xì)胞廣泛存在的真核細(xì)胞廣泛存在的Ser/Thr蛋白激酶。蛋白激酶。 MAPK的底物：膜蛋白（受體、酶）、胞漿蛋白、核骨架蛋白、及多種核內(nèi)或胞的底物：膜蛋白（受體、酶）、胞漿蛋白、核骨架蛋白、及多種核內(nèi)或胞漿內(nèi)的轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子漿內(nèi)的轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子-在細(xì)胞增殖和分化中具有重要調(diào)控作用。在細(xì)胞增殖和分化中具有重要調(diào)控作用。 PTX敏感性敏感性G蛋白（

14、蛋白（Gi，Go）的）的亞基依賴于亞基依賴于Ras激活激活MAPK，具體機(jī)制還有待，具體機(jī)制還有待深入研究；深入研究； PKC、PLC與與G蛋白偶聯(lián)受體介導(dǎo)的蛋白偶聯(lián)受體介導(dǎo)的MAPK激活激活 PKC和和PLC 參與參與G蛋白偶聯(lián)受體激活蛋白偶聯(lián)受體激活MAPK ： G蛋白偶聯(lián)受體激活蛋白偶聯(lián)受體激活G蛋白；蛋白； G蛋白蛋白 亞基或亞基或 亞基亞基激活激活PLC，促進(jìn)膜，促進(jìn)膜磷脂代謝；磷脂代謝； 磷脂代謝產(chǎn)物（磷脂代謝產(chǎn)物（ DAG + IP3 ）激活）激活PKC； PKC 通過(guò)通過(guò)Ras 或或 Raf 激活激活MAPK ； 由于由于PKC對(duì)鈣的依賴性不同，所以對(duì)鈣的依賴性不同，所以G蛋白

15、偶聯(lián)受體蛋白偶聯(lián)受體 MAPK途徑對(duì)鈣要途徑對(duì)鈣要 求不同；求不同； PKA對(duì)對(duì)G蛋白偶聯(lián)受體蛋白偶聯(lián)受體 MAPK途徑的負(fù)調(diào)控途徑的負(fù)調(diào)控 迄今未發(fā)現(xiàn)和制備出迄今未發(fā)現(xiàn)和制備出MAPK組成型突變（組成型突變（dominant negative mutant），提示細(xì)），提示細(xì)胞難于忍受胞難于忍受MAPK的持續(xù)激活（的持續(xù)激活（MAPK的去活是細(xì)胞維持正常生長(zhǎng)代謝所必須）。的去活是細(xì)胞維持正常生長(zhǎng)代謝所必須）。主要機(jī)制：特異性的主要機(jī)制：特異性的Tyr/Thr磷脂酶可選擇性地使磷脂酶可選擇性地使MAPK去磷酸化，關(guān)閉去磷酸化，關(guān)閉MAPK信號(hào)。信號(hào)。 cAMP ， MAPK ；cAMP直接激活

16、直接激活cAMP依賴的依賴的PKA；PKA可能通過(guò)可能通過(guò)RTK或通過(guò)抑制或通過(guò)抑制Raf-Ras相互作用起相互作用起負(fù)調(diào)控作用。負(fù)調(diào)控作用。RTKs的失敏的失敏： 催化性受體的效應(yīng)器位于受體本身，因此失敏即酶活性速發(fā)抑制。機(jī)制：受體的磷酸化修飾。EGF受體Thr654的磷酸化導(dǎo)致RTK活性的 抑制，如果該位點(diǎn)產(chǎn)生Ala突變，則阻止活性抑制，后又發(fā)現(xiàn)C 端的Ser1046/7也是磷酸化位點(diǎn)。磷酸化位點(diǎn)所在的C端恰好是 SH2蛋白的結(jié)合部位。引起受體磷酸化的激酶： PKC-作用于Thr654； CaMK2（Ca2+和CaM依賴的激酶2）-作用于Ser1046/7還發(fā)現(xiàn)：EGF受體是CDK的靶蛋白

17、，提示和周期調(diào)控有關(guān)。 RTK晶體結(jié)構(gòu)研究表明， RTK激活后形成穩(wěn)定的非抑制性構(gòu)象；磷酸化修飾后，形成抑制性構(gòu)象，引起失敏。 RTK失敏對(duì)細(xì)胞正常功能所必須， RTK 的持續(xù)激活將導(dǎo)致細(xì)胞生長(zhǎng)失控。 整合蛋白與粘著斑導(dǎo)致粘著斑裝配的信號(hào)通路有兩條 粘著斑的功能： 一是機(jī)械結(jié)構(gòu)功能； 二是信號(hào)傳遞功能 通過(guò)粘著斑由整合蛋白介導(dǎo)的信號(hào)傳遞通路：由細(xì)胞表面到細(xì)胞核的信號(hào)通路由細(xì)胞表面到細(xì)胞質(zhì)核糖體的信號(hào)通路細(xì)胞信號(hào)傳遞的基本特征細(xì)胞信號(hào)傳遞的基本特征：具有收斂（convergence）或發(fā)散（divergence）的特點(diǎn)細(xì)胞的信號(hào)傳導(dǎo)既具有專一性又有作用機(jī)制的相似性信號(hào)的放大作用和信號(hào)所啟動(dòng)的作用

18、的終止并存細(xì)胞以不同的方式產(chǎn)生對(duì)信號(hào)的適應(yīng)(失敏與減量調(diào)節(jié)) 蛋白激酶的蛋白激酶的網(wǎng)絡(luò)整合信息網(wǎng)絡(luò)整合信息與信號(hào)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的與信號(hào)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的cross talk 葡萄糖丙酮酸二羧酸三羧酸脂肪酸琥珀酸乙醛酸循環(huán)體甘氨酸乙醇酸過(guò)氧化物酶體絲氨酸三磷酸甘油酸氨基酸溶酶體磷酸丙糖不同分子對(duì)人工磷脂雙層的通透性通道蛋白載體蛋白濃度梯度溶質(zhì)這種通道的打開受一種力的作用，聽覺(jué)毛狀細(xì)胞的離子通道就是一個(gè)極好的例子。聲音的振動(dòng)推開壓力門控通道，允許離子進(jìn)入毛狀細(xì)胞，這樣建立起一種電信號(hào)，并且從毛狀細(xì)胞傳遞到聽覺(jué)神經(jīng)，然后傳遞到腦。聽覺(jué)毛狀細(xì)胞的機(jī)械敏感門通道作用原理聽覺(jué)神經(jīng)細(xì)胞耳蝸覆膜聽毛細(xì)胞支持細(xì)胞硬纖毛通

19、道關(guān)閉正電子進(jìn)入捆在一起不傾斜基膜內(nèi)耳毛細(xì)胞頂部的聽毛也是對(duì)牽拉力敏感的感受裝置，內(nèi)耳毛細(xì)胞頂部的聽毛也是對(duì)牽拉力敏感的感受裝置，聽毛彎曲時(shí)，毛細(xì)胞會(huì)出現(xiàn)暫短的感受器電位。聽毛彎曲時(shí)，毛細(xì)胞會(huì)出現(xiàn)暫短的感受器電位。偶聯(lián)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白ATP驅(qū)動(dòng)泵光驅(qū)動(dòng)泵電化學(xué)梯度Na+/K+泵是動(dòng)物細(xì)胞中由泵是動(dòng)物細(xì)胞中由ATP驅(qū)動(dòng)的將驅(qū)動(dòng)的將Na+ 輸出到細(xì)胞外同時(shí)將輸出到細(xì)胞外同時(shí)將K+輸入細(xì)胞內(nèi)輸入細(xì)胞內(nèi)的運(yùn)輸泵，又稱的運(yùn)輸泵，又稱Na+泵或泵或Na+/K+交換泵。交換泵。實(shí)際上是一種實(shí)際上是一種Na+ /K+ ATPase。Na+ /K+ ATPase是由兩個(gè)大亞基是由兩個(gè)大亞基(亞基亞基)和兩個(gè)小亞基和兩個(gè)

20、小亞基(亞基亞基)組成。組成。亞基是亞基是跨膜蛋白，在膜的內(nèi)側(cè)有跨膜蛋白，在膜的內(nèi)側(cè)有ATP結(jié)合位點(diǎn)，細(xì)胞外側(cè)有烏本苷結(jié)合位點(diǎn)，細(xì)胞外側(cè)有烏本苷(ouabain)結(jié)合位結(jié)合位點(diǎn)點(diǎn);在在亞基上有亞基上有Na+和和K+結(jié)合位點(diǎn)。結(jié)合位點(diǎn)。運(yùn)輸機(jī)制運(yùn)輸機(jī)制 Na+/K+ ATPase運(yùn)輸分為六個(gè)過(guò)程運(yùn)輸分為六個(gè)過(guò)程(圖圖)。每水解一個(gè)。每水解一個(gè)ATP， 運(yùn)出運(yùn)出3個(gè)個(gè)Na+ ， 輸入輸入2個(gè)個(gè)K+ 。Na+ /K+泵工作的結(jié)果，使細(xì)胞內(nèi)的泵工作的結(jié)果，使細(xì)胞內(nèi)的Na+濃度比細(xì)濃度比細(xì)胞外低胞外低10-30倍，而細(xì)胞內(nèi)的倍，而細(xì)胞內(nèi)的K+濃度比細(xì)胞外高濃度比細(xì)胞外高10-30倍。倍。Na+/K+ 泵

21、具有三個(gè)重要作用：泵具有三個(gè)重要作用： 一是維持了細(xì)胞一是維持了細(xì)胞Na+離子的平衡，離子的平衡，抵消了抵消了Na+離子的滲透作用離子的滲透作用;二是在建立細(xì)胞質(zhì)膜兩側(cè)二是在建立細(xì)胞質(zhì)膜兩側(cè)Na+離離子濃度梯度的同時(shí)，為葡萄糖協(xié)子濃度梯度的同時(shí)，為葡萄糖協(xié)同運(yùn)輸泵提供了驅(qū)動(dòng)力同運(yùn)輸泵提供了驅(qū)動(dòng)力;三是三是Na+泵建立的細(xì)胞外電位，泵建立的細(xì)胞外電位，為神經(jīng)和肌肉電脈沖傳導(dǎo)提供了為神經(jīng)和肌肉電脈沖傳導(dǎo)提供了基礎(chǔ)?；A(chǔ)。在動(dòng)物、植物細(xì)胞由載體蛋白介導(dǎo)的協(xié)同運(yùn)輸異同點(diǎn)的比較物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸，維持物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸，維持了膜兩側(cè)的濃度分布，了膜兩側(cè)的濃度分布，對(duì)離子來(lái)說(shuō)，同時(shí)形成對(duì)離子來(lái)說(shuō)，同時(shí)形成了膜兩側(cè)

22、的電位差，即了膜兩側(cè)的電位差，即膜電位。對(duì)于可興奮細(xì)膜電位。對(duì)于可興奮細(xì)胞，膜電位具有重要的胞，膜電位具有重要的生物學(xué)意義。生物學(xué)意義。 胞飲作用胞飲作用細(xì)胞吞入的物質(zhì)為液體或極小的顆粒物質(zhì)（圖），這種內(nèi)吞作用稱為胞飲作用（pinocytosis）。胞飲作用存在于白細(xì)胞、腎細(xì)胞、小腸上皮細(xì)胞、肝巨噬細(xì)胞和植物細(xì)胞。吞噬作用吞噬作用細(xì)胞內(nèi)吞較大的固體顆粒物質(zhì)（圖），如細(xì)菌、細(xì)胞碎片等，稱為吞噬作用（phagocytosis）。吞噬現(xiàn)象是原生動(dòng)物獲取營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的主要方式，在后生動(dòng)物中亦存在吞噬現(xiàn)象。如：在哺乳動(dòng)物中，中性顆粒白細(xì)胞和巨噬細(xì)胞具有極強(qiáng)的吞噬能力，以保護(hù)機(jī)體免受異物侵害。巨噬細(xì)胞正在吞噬

23、衰老的紅細(xì)胞 胞吐作用胞吐作用是指真核細(xì)胞中含有待是指真核細(xì)胞中含有待分泌物的包被小泡與質(zhì)膜融合分泌物的包被小泡與質(zhì)膜融合, 從而從而將內(nèi)含物排出胞外的過(guò)程。在組成將內(nèi)含物排出胞外的過(guò)程。在組成型分泌活動(dòng)中，胞吐作用是自發(fā)進(jìn)型分泌活動(dòng)中，胞吐作用是自發(fā)進(jìn)行的，但是在調(diào)節(jié)型的細(xì)胞中，胞行的，但是在調(diào)節(jié)型的細(xì)胞中，胞吐作用必需有信號(hào)的觸發(fā)。吐作用必需有信號(hào)的觸發(fā)。胞吐作用的結(jié)果一方面將分泌物釋胞吐作用的結(jié)果一方面將分泌物釋放到細(xì)胞外，另一方面小泡的膜融放到細(xì)胞外，另一方面小泡的膜融入質(zhì)膜入質(zhì)膜, 使質(zhì)膜得以補(bǔ)充。使質(zhì)膜得以補(bǔ)充。衣被小泡沿著細(xì)胞內(nèi)的微管被運(yùn)輸?shù)桨屑?xì)胞器，衣被小泡沿著細(xì)胞內(nèi)的微管被運(yùn)

24、輸?shù)桨屑?xì)胞器，馬達(dá)蛋白水解馬達(dá)蛋白水解ATP提供運(yùn)輸?shù)膭?dòng)力。各類運(yùn)輸提供運(yùn)輸?shù)膭?dòng)力。各類運(yùn)輸小泡之所以能夠被準(zhǔn)確地和靶膜融合，是因?yàn)樾∨葜阅軌虮粶?zhǔn)確地和靶膜融合，是因?yàn)檫\(yùn)輸小泡表面的標(biāo)志蛋白能被靶膜上的受體識(shí)運(yùn)輸小泡表面的標(biāo)志蛋白能被靶膜上的受體識(shí)別，其中涉及識(shí)別過(guò)程的兩類關(guān)鍵性的蛋白質(zhì)別，其中涉及識(shí)別過(guò)程的兩類關(guān)鍵性的蛋白質(zhì)是是SNAREs（soluble NSF attachment protein receptor）和）和Rabs（targeting GTPase）。）。其中其中SNARE的作用是保證識(shí)別的特異性和介的作用是保證識(shí)別的特異性和介導(dǎo)運(yùn)輸小泡與目標(biāo)膜的融合，導(dǎo)運(yùn)輸小泡與目

25、標(biāo)膜的融合，Rab的作用是使的作用是使運(yùn)輸小泡靠近靶膜。運(yùn)輸小泡靠近靶膜。動(dòng)物細(xì)胞中已發(fā)現(xiàn)動(dòng)物細(xì)胞中已發(fā)現(xiàn)20多種多種SNAREs，分別分布，分別分布于特定的膜上，位于運(yùn)輸小泡上的叫作于特定的膜上，位于運(yùn)輸小泡上的叫作v-SNAREs，位于靶膜上的叫作，位于靶膜上的叫作t-SNAREsRab也叫也叫targeting GTPase，屬于單體，屬于單體GTP酶，結(jié)構(gòu)類似于酶，結(jié)構(gòu)類似于Ras，已知，已知30余種。不同膜余種。不同膜上具有不同的上具有不同的Rab，每一種細(xì)胞器至少含有一種以上的，每一種細(xì)胞器至少含有一種以上的Rab。Rabs的作用是促進(jìn)和調(diào)節(jié)運(yùn)輸小泡的停泊和融合。與衣被召集的作用是

26、促進(jìn)和調(diào)節(jié)運(yùn)輸小泡的停泊和融合。與衣被召集GTP酶相似的是，起分子酶相似的是，起分子開關(guān)作用，結(jié)合開關(guān)作用，結(jié)合GDP失活，位于細(xì)胞質(zhì)中，結(jié)合失活，位于細(xì)胞質(zhì)中，結(jié)合GTP激活，位于細(xì)胞膜、內(nèi)膜和運(yùn)輸小激活，位于細(xì)胞膜、內(nèi)膜和運(yùn)輸小泡膜上，調(diào)節(jié)泡膜上，調(diào)節(jié)SNAREs復(fù)合體的形成。復(fù)合體的形成。Rabs的調(diào)節(jié)蛋白與其它的調(diào)節(jié)蛋白與其它G蛋白的相似。蛋白的相似。Rabs還有還有許多效應(yīng)因子（許多效應(yīng)因子（effector），其作用是幫助運(yùn)輸小泡聚集和靠近靶膜，觸發(fā)），其作用是幫助運(yùn)輸小泡聚集和靠近靶膜，觸發(fā)SNAREs釋放釋放它的抑制因子。許多運(yùn)輸小泡只有在包含了特定的它的抑制因子。許多運(yùn)輸小泡

27、只有在包含了特定的Rabs和和SNAREs之后才能形成。之后才能形成。配體細(xì)胞質(zhì)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)離子通道偶聯(lián)的受體（ion-channel-linked receptor）G-蛋白偶聯(lián)的受體（G-protein-linked receptor）酶偶連的受體（enzyme-linked receptor激活的催化結(jié)構(gòu)域二聚體信號(hào)分子細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳遞作為分子開關(guān)的蛋白質(zhì)可分兩類（圖）：細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳遞作為分子開關(guān)的蛋白質(zhì)可分兩類（圖）：a a類開關(guān)蛋白（類開關(guān)蛋白（switch proteinswitch protein）的活性由蛋白激酶使之磷酸化而開啟，由蛋）的活性由蛋白激酶使之磷酸化而開啟，由蛋白磷酸酯酶

28、使之去磷酸化而關(guān)閉，許多由可逆磷酸化控制的開關(guān)蛋白是蛋白白磷酸酯酶使之去磷酸化而關(guān)閉，許多由可逆磷酸化控制的開關(guān)蛋白是蛋白激酶本身，在細(xì)胞內(nèi)構(gòu)成信號(hào)傳遞的磷酸化級(jí)聯(lián)反應(yīng)；激酶本身，在細(xì)胞內(nèi)構(gòu)成信號(hào)傳遞的磷酸化級(jí)聯(lián)反應(yīng)；b b類主要開關(guān)蛋白由類主要開關(guān)蛋白由GTPGTP結(jié)合蛋白組成，結(jié)合結(jié)合蛋白組成，結(jié)合GTPGTP而活化，結(jié)合而活化，結(jié)合GDPGDP而失活。而失活。在細(xì)胞內(nèi)一系列信號(hào)傳遞的級(jí)聯(lián)反應(yīng)中，必須有正、負(fù)兩種相輔相成的反饋機(jī)在細(xì)胞內(nèi)一系列信號(hào)傳遞的級(jí)聯(lián)反應(yīng)中，必須有正、負(fù)兩種相輔相成的反饋機(jī)制進(jìn)行精確控制，制進(jìn)行精確控制， 因此分子開關(guān)（因此分子開關(guān)（molecular switche

29、smolecular switches）的作用舉足輕重，）的作用舉足輕重，即對(duì)每一步反應(yīng)既要求有激活機(jī)制又必然要求有相應(yīng)的失活機(jī)制，而且二者對(duì)即對(duì)每一步反應(yīng)既要求有激活機(jī)制又必然要求有相應(yīng)的失活機(jī)制，而且二者對(duì)系統(tǒng)的功能同等重要。系統(tǒng)的功能同等重要。 （A）細(xì)胞內(nèi)受體蛋白作用模型）細(xì)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）幾種胞內(nèi)受體蛋白超家族成員 細(xì)胞內(nèi)受體在接受脂溶性的信號(hào)分子并與之結(jié)合形成受體細(xì)胞內(nèi)受體在接受脂溶性的信號(hào)分子并與之結(jié)合形成受體-配體復(fù)合物后就成為轉(zhuǎn)錄促進(jìn)因子，作用于特異的基配體復(fù)合物后就成為轉(zhuǎn)錄促進(jìn)因子，作用于特異的基因調(diào)控序列，啟動(dòng)基因的轉(zhuǎn)錄和表達(dá)（右圖

30、）因調(diào)控序列，啟動(dòng)基因的轉(zhuǎn)錄和表達(dá)（右圖）糖皮質(zhì)激素受體激活糖皮質(zhì)激素受體激活類固醇激素通過(guò)擴(kuò)散穿過(guò)細(xì)胞質(zhì)膜類固醇激素通過(guò)擴(kuò)散穿過(guò)細(xì)胞質(zhì)膜;(b)激素分子與胞質(zhì)溶膠中的受體結(jié)合激素分子與胞質(zhì)溶膠中的受體結(jié)合;(c)抑制蛋白與受體脫離，露出與抑制蛋白與受體脫離，露出與DNA結(jié)合和激活基因轉(zhuǎn)錄結(jié)合和激活基因轉(zhuǎn)錄的位點(diǎn)的位點(diǎn);(d)被激活的復(fù)合物進(jìn)入細(xì)胞核被激活的復(fù)合物進(jìn)入細(xì)胞核;(e)與與DNA增強(qiáng)子區(qū)結(jié)合增強(qiáng)子區(qū)結(jié)合;(f)促進(jìn)受激素調(diào)節(jié)的基因轉(zhuǎn)錄。促進(jìn)受激素調(diào)節(jié)的基因轉(zhuǎn)錄。皮質(zhì)醇受體皮質(zhì)醇受體雌激素受體雌激素受體孕酮受體孕酮受體維生素維生素D受體受體甲狀腺素受體甲狀腺素受體視黃酸受體視黃酸受體

31、針對(duì)類固醇激素的早期原初反應(yīng)延遲反應(yīng)NO是可溶性的有毒氣體，研究表明，是可溶性的有毒氣體，研究表明，NO分子具有多種生物學(xué)功能，并且分子具有多種生物學(xué)功能，并且是一種能夠進(jìn)入細(xì)胞直接作用于酶并引起快速反應(yīng)的氣體信號(hào)分子。在一是一種能夠進(jìn)入細(xì)胞直接作用于酶并引起快速反應(yīng)的氣體信號(hào)分子。在一些組織中作為局部介質(zhì)引起信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，使血管壁的平滑肌細(xì)胞松弛，血液些組織中作為局部介質(zhì)引起信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，使血管壁的平滑肌細(xì)胞松弛，血液流通順暢。流通順暢。內(nèi)皮細(xì)胞中內(nèi)皮細(xì)胞中NO合酶被合酶被Ca2+離子激活后離子激活后可利用精氨酸生成可利用精氨酸生成NO。NO能夠跨過(guò)細(xì)能夠跨過(guò)細(xì)胞質(zhì)膜擴(kuò)散到鄰近的平滑肌細(xì)胞，并將胞質(zhì)

32、膜擴(kuò)散到鄰近的平滑肌細(xì)胞，并將鳥苷酸環(huán)化酶激活，該酶催化鳥苷酸環(huán)化酶激活，該酶催化GTP生成生成cGMP。cGMP是非常重要的第二信使，是非常重要的第二信使，可引起肌細(xì)胞松弛和血管舒張反應(yīng)可引起肌細(xì)胞松弛和血管舒張反應(yīng)NO對(duì)血管的效應(yīng)可以很好地解對(duì)血管的效應(yīng)可以很好地解釋硝化甘油的作用，早在釋硝化甘油的作用，早在100年年前就使用硝化甘油處理心絞痛的前就使用硝化甘油處理心絞痛的病人病人(這種絞痛是由血液不適當(dāng)?shù)剡@種絞痛是由血液不適當(dāng)?shù)亓飨蛐募∫鸬牧飨蛐募∫鸬?。硝化甘油在體。硝化甘油在體內(nèi)轉(zhuǎn)化成內(nèi)轉(zhuǎn)化成NO，它可以使血管松，它可以使血管松弛。減輕心臟的工作壓力，減少弛。減輕心臟的工作壓力，

33、減少心肌對(duì)氧的需要。心肌對(duì)氧的需要。 乙酰膽堿N受體（260KD）外周型：5個(gè)亞基組成（2）調(diào)節(jié)主要為亞基變化通道開啟：Na+ 內(nèi)流，K+外流，膜去極化。GPLR的C端富含Ser 和Thr磷酸化位點(diǎn)-受體磷酸化失敏機(jī)制在G蛋白偶聯(lián)系統(tǒng)中，G蛋白的作用主要是將信號(hào)從受體傳遞給效應(yīng)物Ras是大鼠肉瘤(rat sarcoma,Ras)的英文縮寫。Ras蛋白是原癌基因c-ras的表達(dá)產(chǎn)物，相對(duì)分子質(zhì)量為21kDa，系單體 GTP結(jié)合蛋白，具有弱的 GTP酶活性。其活性則是通過(guò)與GTP或GDP的結(jié)合進(jìn)行調(diào)節(jié)Ras蛋白的活性受GEF(鳥苷酸交換因子)和GAP（GTP酶活化蛋白）的控制,GEF激活Ras,而

34、GAP則抑制Ras的活性。研究發(fā)現(xiàn)，粘著斑的裝配也是通過(guò)信號(hào)控制的。當(dāng)質(zhì)膜上的整聯(lián)蛋白與細(xì)胞外基質(zhì)中配體結(jié)合時(shí)就開始了粘著斑的裝配。粘著斑裝配的信號(hào)從整聯(lián)蛋白傳遞到Rho蛋白。Rho是一種小分子的G蛋白，在形態(tài)和結(jié)構(gòu)上與Ras蛋白相似; 在功能上， Rho蛋白也是一種分子開關(guān)，決定信號(hào)是沿哪一條途徑傳遞。在粘著斑的裝配中，信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)主要是調(diào)節(jié)應(yīng)力纖維的裝配整聯(lián)蛋白與細(xì)胞外基質(zhì)的相互作用能夠激活一些細(xì)胞質(zhì)中的蛋白激酶，如Src。Src是一個(gè)大家族，屬非受體酪氨酸蛋白激酶。Src被整聯(lián)蛋白激活后，能夠?qū)⒁恍┑鞍踪|(zhì)磷酸化，其中有一種是酪氨酸蛋白激酶，稱為粘著斑激酶(focal adhesion kin

35、ase， FAK)，這些蛋白激酶通過(guò)將底物磷酸化進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。信號(hào)傳導(dǎo)途徑的匯集是指不同的信號(hào)分子分別作用于不同的受體，但是最后的效應(yīng)物是相同的圖中所示是將來(lái)自G蛋白偶聯(lián)受體、整聯(lián)蛋白、受體酪氨酸激酶的信號(hào)通過(guò)Grb2-Sos匯集到Ras，然后沿著MAP激酶級(jí)聯(lián)系統(tǒng)進(jìn)行傳遞。RTKGLRLigandLigand PLCRasACGPRafDAGIP3cAMPMAPKKMAPK Transcription Factors PKC Ca2+CaMKPKA PM來(lái)自于EGF受體的信號(hào)能夠分成幾個(gè)不同的途徑進(jìn)行傳遞.如PKA系統(tǒng)與受體酪氨酸激酶系統(tǒng)間的相互干擾在某些細(xì)胞中，G蛋白偶聯(lián)系統(tǒng)的受體在腎上腺

36、素等細(xì)胞外信使的作用下，產(chǎn)生第二信使cAMP，cAMP激活PKA，然后通過(guò)PKA抑制Raf，從而阻斷了從Ras到Raf的信號(hào)傳導(dǎo)。簡(jiǎn)單擴(kuò)散是被動(dòng)運(yùn)輸?shù)幕痉绞剑恍枰さ鞍椎膸椭?，也不消耗ATP，而只靠膜兩側(cè)保持一定的濃度差，通過(guò)擴(kuò)散發(fā)生的物質(zhì)運(yùn)輸。簡(jiǎn)單擴(kuò)散的限制因素是物質(zhì)的脂溶性、分子大小和帶電性。脂溶性:脂溶性越強(qiáng)，通過(guò)脂雙層膜的速率越快溶質(zhì)的脂溶性與通過(guò)細(xì)胞膜能力的關(guān)系水的通透性為什水的通透性為什么這么高？么這么高？l相對(duì)分子質(zhì)量相對(duì)分子質(zhì)量:相對(duì)分子質(zhì)量小，脂溶性高的分子才能快速擴(kuò)散。相對(duì)分子質(zhì)量小，脂溶性高的分子才能快速擴(kuò)散。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，推測(cè)質(zhì)膜的通透性孔徑不會(huì)大于根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，推

37、測(cè)質(zhì)膜的通透性孔徑不會(huì)大于0.51.0nm，能夠擴(kuò)散的，能夠擴(kuò)散的最小分子是水分子。最小分子是水分子。l物質(zhì)的帶電性物質(zhì)的帶電性:一般說(shuō)來(lái)，氣體分子（如一般說(shuō)來(lái)，氣體分子（如O2、CO2、N2）、小的不帶電的極性分子）、小的不帶電的極性分子(如尿素、乙醇如尿素、乙醇)、脂溶性的分子等易通過(guò)質(zhì)膜，大的不帶電的極性分子（如葡萄糖）和各種帶電的脂溶性的分子等易通過(guò)質(zhì)膜，大的不帶電的極性分子（如葡萄糖）和各種帶電的極性分子都難以通過(guò)質(zhì)膜。極性分子都難以通過(guò)質(zhì)膜。 帶電的物質(zhì)通常同水結(jié)合形成一個(gè)水合的外殼，這不僅增帶電的物質(zhì)通常同水結(jié)合形成一個(gè)水合的外殼，這不僅增加了它們的分子體積，同時(shí)也大大降低了脂溶

38、性。因此說(shuō)，加了它們的分子體積，同時(shí)也大大降低了脂溶性。因此說(shuō)，所有帶電荷的分子所有帶電荷的分子(離子離子)，不管它多小，不管它多小， 都不能自由擴(kuò)散。都不能自由擴(kuò)散。l協(xié)助擴(kuò)散：是指非脂溶性物質(zhì)或親水性物質(zhì)，協(xié)助擴(kuò)散：是指非脂溶性物質(zhì)或親水性物質(zhì)， 如氨基酸、糖和金屬離子如氨基酸、糖和金屬離子等借助細(xì)胞膜上的膜蛋白的幫助順濃度梯度或順電化學(xué)濃度梯度，等借助細(xì)胞膜上的膜蛋白的幫助順濃度梯度或順電化學(xué)濃度梯度， 不消不消耗耗ATPATP進(jìn)入膜內(nèi)的一種運(yùn)輸方式。進(jìn)入膜內(nèi)的一種運(yùn)輸方式。l協(xié)助擴(kuò)散同樣不需要消耗能量，并且也是從高濃度向低濃度進(jìn)行。協(xié)助擴(kuò)散同樣不需要消耗能量，并且也是從高濃度向低濃度進(jìn)

39、行。l同簡(jiǎn)單擴(kuò)散相比，具有以下一些特點(diǎn)同簡(jiǎn)單擴(kuò)散相比，具有以下一些特點(diǎn) 協(xié)助擴(kuò)散的速度要快幾個(gè)數(shù)量級(jí)。協(xié)助擴(kuò)散的速度要快幾個(gè)數(shù)量級(jí)。 具有飽和性具有飽和性: : 當(dāng)溶質(zhì)的跨膜濃度差達(dá)到一定程度時(shí)，促進(jìn)擴(kuò)散的速度不當(dāng)溶質(zhì)的跨膜濃度差達(dá)到一定程度時(shí)，促進(jìn)擴(kuò)散的速度不再提高。再提高。 具有高度的選擇性具有高度的選擇性: : 如運(yùn)輸?shù)鞍啄軌驇椭咸烟强焖龠\(yùn)輸，但不幫助與如運(yùn)輸?shù)鞍啄軌驇椭咸烟强焖龠\(yùn)輸，但不幫助與葡萄糖結(jié)構(gòu)類似的糖類運(yùn)輸。葡萄糖結(jié)構(gòu)類似的糖類運(yùn)輸。 膜運(yùn)輸?shù)鞍椎倪\(yùn)輸作用也會(huì)受到類似于酶的競(jìng)爭(zhēng)性抑制，以及蛋白質(zhì)變膜運(yùn)輸?shù)鞍椎倪\(yùn)輸作用也會(huì)受到類似于酶的競(jìng)爭(zhēng)性抑制，以及蛋白質(zhì)變性劑的抑制作用

40、。性劑的抑制作用。l載體蛋白：載體蛋白：需要同被運(yùn)輸?shù)碾x子和分子結(jié)合，然后通過(guò)自身的構(gòu)型變化需要同被運(yùn)輸?shù)碾x子和分子結(jié)合，然后通過(guò)自身的構(gòu)型變化或移動(dòng)完成物質(zhì)運(yùn)輸或移動(dòng)完成物質(zhì)運(yùn)輸。葡萄糖可通過(guò)載體蛋白進(jìn)行促進(jìn)擴(kuò)散。運(yùn)輸葡萄糖的載體蛋白主要是通過(guò)構(gòu)型的變化進(jìn)行葡萄葡萄糖可通過(guò)載體蛋白進(jìn)行促進(jìn)擴(kuò)散。運(yùn)輸葡萄糖的載體蛋白主要是通過(guò)構(gòu)型的變化進(jìn)行葡萄糖的運(yùn)輸糖的運(yùn)輸紅細(xì)胞質(zhì)膜載體蛋白促進(jìn)葡萄糖擴(kuò)散示意圖l通道蛋白通道蛋白是一類橫跨質(zhì)膜，能使適宜大小的分子及帶電荷的分子通過(guò)簡(jiǎn)單的自由擴(kuò)是一類橫跨質(zhì)膜，能使適宜大小的分子及帶電荷的分子通過(guò)簡(jiǎn)單的自由擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，散運(yùn)動(dòng)， 從質(zhì)膜的一側(cè)轉(zhuǎn)運(yùn)到另一側(cè)從質(zhì)膜的一側(cè)

41、轉(zhuǎn)運(yùn)到另一側(cè)的蛋白質(zhì)的蛋白質(zhì)。l通道蛋白可以是單體蛋白，也可以是多亞基組成的蛋白，它們都是通過(guò)疏水的氨基通道蛋白可以是單體蛋白，也可以是多亞基組成的蛋白，它們都是通過(guò)疏水的氨基酸鏈進(jìn)行重排，形成水性通道酸鏈進(jìn)行重排，形成水性通道，允許適宜的分子通過(guò)。允許適宜的分子通過(guò)。l通道蛋白具有選擇性，所以在細(xì)胞膜中有各種不同的通道蛋白。通道蛋白參與的只通道蛋白具有選擇性，所以在細(xì)胞膜中有各種不同的通道蛋白。通道蛋白參與的只是被動(dòng)運(yùn)輸，是被動(dòng)運(yùn)輸， 并且是從高濃度向低濃度運(yùn)輸，所以不消耗能量。并且是從高濃度向低濃度運(yùn)輸，所以不消耗能量。極性極性(帶電性帶電性)通道的形成通道的形成(a) 由單亞基膜蛋白形成

42、的通道由單亞基膜蛋白形成的通道;(b)由多亞基蛋白形成的通道。由多亞基蛋白形成的通道。現(xiàn)已鑒定過(guò)的離子通道蛋白在膜中都有開和關(guān)兩種構(gòu)型相當(dāng)于門，現(xiàn)已鑒定過(guò)的離子通道蛋白在膜中都有開和關(guān)兩種構(gòu)型相當(dāng)于門，所以將通道蛋白形成的通道稱為門控通道所以將通道蛋白形成的通道稱為門控通道l電壓門控通道這類通道的構(gòu)型變化依據(jù)細(xì)胞內(nèi)外帶電離子的狀態(tài)，主要是通過(guò)膜電位的變化使其構(gòu)型發(fā)生改變, 從而將“門”打開。在很多情況下, 門通道有其自己的關(guān)閉機(jī)制, 它能快速地自發(fā)關(guān)閉。開放往往只有幾毫秒時(shí)間。在這短暫瞬息時(shí)間里,一些離子、代謝物或其它溶質(zhì)順著濃度梯度自由擴(kuò)散通過(guò)細(xì)胞膜。含羞草的葉片在觸摸時(shí)發(fā)生的葉卷曲就是通過(guò)

43、電位-門控通道傳遞信號(hào)的l配體門控通道l這類通道在其細(xì)胞內(nèi)或外的特定配體（ligand）與膜受體結(jié)合時(shí)發(fā)生反應(yīng), 引起門通道蛋白的一種成分發(fā)生構(gòu)型變化, 結(jié)果使“門”打開。因此這類通道被稱為配體-門控通道。l它分為細(xì)胞內(nèi)配體和細(xì)胞外配體兩種類型。l主動(dòng)運(yùn)輸主動(dòng)運(yùn)輸：是由載體蛋白所介導(dǎo)的物質(zhì)逆濃度梯度或電化學(xué)梯度由濃是由載體蛋白所介導(dǎo)的物質(zhì)逆濃度梯度或電化學(xué)梯度由濃度低的一側(cè)向高濃度的一側(cè)進(jìn)行跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)的方式。度低的一側(cè)向高濃度的一側(cè)進(jìn)行跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)的方式。l被動(dòng)運(yùn)輸是減少細(xì)胞與周圍環(huán)境的差別，而主動(dòng)運(yùn)輸則是努力創(chuàng)造差別，維持被動(dòng)運(yùn)輸是減少細(xì)胞與周圍環(huán)境的差別，而主動(dòng)運(yùn)輸則是努力創(chuàng)造差別，維持生命的活

44、力。生命的活力。l從創(chuàng)造差異對(duì)細(xì)胞生命活動(dòng)的意義方面來(lái)說(shuō)。主動(dòng)運(yùn)輸涉及物質(zhì)輸入和輸出細(xì)從創(chuàng)造差異對(duì)細(xì)胞生命活動(dòng)的意義方面來(lái)說(shuō)。主動(dòng)運(yùn)輸涉及物質(zhì)輸入和輸出細(xì)胞和細(xì)胞器，并且能夠逆濃度梯度或電化學(xué)梯度。這種運(yùn)輸對(duì)于維持細(xì)胞和細(xì)胞和細(xì)胞器，并且能夠逆濃度梯度或電化學(xué)梯度。這種運(yùn)輸對(duì)于維持細(xì)胞和細(xì)胞器的正常功能來(lái)說(shuō)起三個(gè)重要作用胞器的正常功能來(lái)說(shuō)起三個(gè)重要作用: :l 保證了細(xì)胞或細(xì)胞器從周圍環(huán)境中或表面攝取必需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，即使這些營(yíng)保證了細(xì)胞或細(xì)胞器從周圍環(huán)境中或表面攝取必需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，即使這些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在周圍環(huán)境中或表面的濃度很低養(yǎng)物質(zhì)在周圍環(huán)境中或表面的濃度很低; ;l 能夠?qū)⒓?xì)胞內(nèi)的各種物質(zhì)，如

45、分泌物、代謝廢物以及一些離子排到細(xì)胞外，能夠?qū)⒓?xì)胞內(nèi)的各種物質(zhì)，如分泌物、代謝廢物以及一些離子排到細(xì)胞外，即使這些物質(zhì)在細(xì)胞外的濃度比細(xì)胞內(nèi)的濃度高得多即使這些物質(zhì)在細(xì)胞外的濃度比細(xì)胞內(nèi)的濃度高得多; ; l能夠維持一些無(wú)機(jī)離子在細(xì)胞內(nèi)恒定和最適的濃度，特別是能夠維持一些無(wú)機(jī)離子在細(xì)胞內(nèi)恒定和最適的濃度，特別是K K+ +、CaCa2+2+和和H H+ +的濃的濃度。度。l概括地說(shuō)，主動(dòng)運(yùn)輸主要是維持細(xì)胞內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定，以及在各種不同生理?xiàng)l件概括地說(shuō)，主動(dòng)運(yùn)輸主要是維持細(xì)胞內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定，以及在各種不同生理?xiàng)l件下細(xì)胞內(nèi)環(huán)境的快速調(diào)整，下細(xì)胞內(nèi)環(huán)境的快速調(diào)整， 這對(duì)細(xì)胞的生命活動(dòng)來(lái)說(shuō)是非常重要的。這

46、對(duì)細(xì)胞的生命活動(dòng)來(lái)說(shuō)是非常重要的。l建立濃度梯度或電化學(xué)梯度l細(xì)胞靠主動(dòng)運(yùn)輸建立和維持各種離子在細(xì)胞內(nèi)的不同濃度，這些離子的濃度差異對(duì)于細(xì)胞的生存和行使功能至關(guān)重要。典型動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)外離子濃度的比較l消耗能量 主動(dòng)運(yùn)輸是消耗代謝能的運(yùn)輸方式，有三種不同的直接能量來(lái)源l鈣泵l 結(jié)構(gòu)：有10個(gè)跨膜區(qū)(圖);l 激活:兩種激活機(jī)制，Ca2+/鈣調(diào)蛋白(CaM)復(fù)合物的激活; 蛋白激酶C激活。 l 運(yùn)輸機(jī)制: 類似于Na+/K+ ATPase。每水解一個(gè)ATP將兩個(gè)Ca2+離子從胞質(zhì)溶膠輸出到細(xì)胞外。l受體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用受體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用l一種特殊類型的內(nèi)吞作用，主要是用于攝取特殊的生物大分子。一種特殊

47、類型的內(nèi)吞作用，主要是用于攝取特殊的生物大分子。 大約有大約有50種以上的不同蛋白，包括激素、生長(zhǎng)因子、淋巴因子和種以上的不同蛋白，包括激素、生長(zhǎng)因子、淋巴因子和一些營(yíng)養(yǎng)物都是通過(guò)這種方式進(jìn)入細(xì)胞。一些營(yíng)養(yǎng)物都是通過(guò)這種方式進(jìn)入細(xì)胞。l被吞入的物質(zhì)首先同細(xì)胞質(zhì)膜的受體蛋白結(jié)合被吞入的物質(zhì)首先同細(xì)胞質(zhì)膜的受體蛋白結(jié)合, 同受體結(jié)合的物同受體結(jié)合的物質(zhì)稱為配體質(zhì)稱為配體(ligand)。配體即是經(jīng)受體介導(dǎo)被內(nèi)吞的特異性大分子。它們的性質(zhì)以及被細(xì)配體即是經(jīng)受體介導(dǎo)被內(nèi)吞的特異性大分子。它們的性質(zhì)以及被細(xì)胞內(nèi)吞后的作用各不相同。胞內(nèi)吞后的作用各不相同。l在受體介導(dǎo)的內(nèi)吞過(guò)程中在受體介導(dǎo)的內(nèi)吞過(guò)程中,

48、配體配體-受體復(fù)合物在質(zhì)膜的一個(gè)特殊受體復(fù)合物在質(zhì)膜的一個(gè)特殊的區(qū)域的區(qū)域,即被膜小窩即被膜小窩(coated pit)中進(jìn)行濃縮中進(jìn)行濃縮, 然后逐漸形成被膜然后逐漸形成被膜小泡。小泡。包裹在小泡外面的外被是一種纖維蛋白的聚合體包裹在小泡外面的外被是一種纖維蛋白的聚合體,即網(wǎng)格蛋白。脫即網(wǎng)格蛋白。脫離了質(zhì)膜的被膜小泡的外被很快解聚離了質(zhì)膜的被膜小泡的外被很快解聚,成為無(wú)被小泡成為無(wú)被小泡,即初級(jí)內(nèi)體。即初級(jí)內(nèi)體。l通過(guò)受體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用進(jìn)入細(xì)胞的配體通過(guò)受體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用進(jìn)入細(xì)胞的配體l配體配體(ligand)l同錨定蛋白結(jié)合的任何分子都稱為配體。在受體介導(dǎo)的內(nèi)吞中同錨定蛋白結(jié)合的任何分子都

49、稱為配體。在受體介導(dǎo)的內(nèi)吞中, 與細(xì)胞質(zhì)膜受與細(xì)胞質(zhì)膜受體蛋白結(jié)合體蛋白結(jié)合, 最后被吞入細(xì)胞的即是配體。最后被吞入細(xì)胞的即是配體。l根據(jù)配體的性質(zhì)以及被細(xì)胞內(nèi)吞后的作用根據(jù)配體的性質(zhì)以及被細(xì)胞內(nèi)吞后的作用, 將配體分為四大類將配體分為四大類:.營(yíng)養(yǎng)物營(yíng)養(yǎng)物, 如轉(zhuǎn)如轉(zhuǎn)鐵蛋白、低密度脂蛋白鐵蛋白、低密度脂蛋白(LDL)等等; .有害物質(zhì)有害物質(zhì), 如某些細(xì)菌如某些細(xì)菌; .免疫物質(zhì)免疫物質(zhì), 如免如免疫球蛋白、抗原等疫球蛋白、抗原等; .信號(hào)物質(zhì)信號(hào)物質(zhì), 如胰島素等多種肽類激素等如胰島素等多種肽類激素等。l受體介導(dǎo)內(nèi)吞的受體介導(dǎo)內(nèi)吞的基本特點(diǎn)基本特點(diǎn)配體與受體的結(jié)合是特異的配體與受體的結(jié)合是

50、特異的, 具有選擇性具有選擇性; 要形成特殊包被的內(nèi)吞泡。要形成特殊包被的內(nèi)吞泡。將成纖維細(xì)胞培養(yǎng)在加有轉(zhuǎn)鐵蛋將成纖維細(xì)胞培養(yǎng)在加有轉(zhuǎn)鐵蛋白白-鐵標(biāo)記的低密度脂蛋白鐵標(biāo)記的低密度脂蛋白(LDL)的培養(yǎng)基中的培養(yǎng)基中,可清楚地觀察到這一可清楚地觀察到這一過(guò)程過(guò)程基本過(guò)程基本過(guò)程配體與膜受體結(jié)合形成一個(gè)小窩配體與膜受體結(jié)合形成一個(gè)小窩(pit); 小窩逐漸向內(nèi)凹陷，然后同質(zhì)膜脫小窩逐漸向內(nèi)凹陷，然后同質(zhì)膜脫離形成一個(gè)被膜小泡離形成一個(gè)被膜小泡; 被膜小泡的外被很快解聚被膜小泡的外被很快解聚, 形成無(wú)被小泡形成無(wú)被小泡, 即初級(jí)內(nèi)即初級(jí)內(nèi)體體; 初級(jí)內(nèi)體與溶酶體融合初級(jí)內(nèi)體與溶酶體融合,吞噬的物質(zhì)被

51、溶酶體的酶水解吞噬的物質(zhì)被溶酶體的酶水解(圖圖)。受體介導(dǎo)的內(nèi)吞泡的命運(yùn)受體介導(dǎo)的內(nèi)吞泡的命運(yùn)在受體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用中在受體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用中, ,隨內(nèi)吞泡進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)隨內(nèi)吞泡進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)可分為三大類的物質(zhì)可分為三大類配體配體( (獵物獵物) )、受體、膜組分、受體、膜組分配體基本被降解配體基本被降解, , 少數(shù)可被利用。大多數(shù)受體能夠少數(shù)可被利用。大多數(shù)受體能夠再利用再利用, , 少數(shù)受體被降解。通常受體有四種可能的少數(shù)受體被降解。通常受體有四種可能的去向去向: : 受體內(nèi)吞之后受體內(nèi)吞之后, ,大多數(shù)受體可形成載體小大多數(shù)受體可形成載體小泡重新運(yùn)回到原來(lái)的質(zhì)膜上再利用，這些受體主要泡重新運(yùn)回

52、到原來(lái)的質(zhì)膜上再利用，這些受體主要是通過(guò)次級(jí)內(nèi)體的分揀作用重新回到細(xì)胞質(zhì)膜上是通過(guò)次級(jí)內(nèi)體的分揀作用重新回到細(xì)胞質(zhì)膜上( (如如M6PM6P受體、受體、LDLLDL受體受體) )。受體和配體一起由載體。受體和配體一起由載體小泡運(yùn)回到原來(lái)的質(zhì)膜上再利用小泡運(yùn)回到原來(lái)的質(zhì)膜上再利用, ,如轉(zhuǎn)鐵蛋白及轉(zhuǎn)如轉(zhuǎn)鐵蛋白及轉(zhuǎn)鐵蛋白受體就是通過(guò)這種方式再循環(huán)。受體和配鐵蛋白受體就是通過(guò)這種方式再循環(huán)。受體和配體一起進(jìn)入溶酶體被降解體一起進(jìn)入溶酶體被降解, , 如在某些信號(hào)傳導(dǎo)中如在某些信號(hào)傳導(dǎo)中, ,信號(hào)分子與受體一起被溶酶體降解。受體和配體信號(hào)分子與受體一起被溶酶體降解。受體和配體一起通過(guò)載體小泡被轉(zhuǎn)運(yùn)到相

53、對(duì)的細(xì)胞質(zhì)膜面一起通過(guò)載體小泡被轉(zhuǎn)運(yùn)到相對(duì)的細(xì)胞質(zhì)膜面, , 這這就是轉(zhuǎn)胞吞作用。就是轉(zhuǎn)胞吞作用。被內(nèi)吞進(jìn)來(lái)的膜成分有三種可能的去向被內(nèi)吞進(jìn)來(lái)的膜成分有三種可能的去向: : 第一種是第一種是隨著細(xì)胞質(zhì)膜受體分選產(chǎn)生的小泡一起重新回到質(zhì)隨著細(xì)胞質(zhì)膜受體分選產(chǎn)生的小泡一起重新回到質(zhì)膜上再循環(huán)利用；第二種可能是同高爾基體融合，膜上再循環(huán)利用；第二種可能是同高爾基體融合，成為高爾基體膜的一個(gè)部分，這些膜有可能通過(guò)小成為高爾基體膜的一個(gè)部分，這些膜有可能通過(guò)小泡的回流同內(nèi)質(zhì)網(wǎng)融合；第三種可能是隨著溶酶殘泡的回流同內(nèi)質(zhì)網(wǎng)融合；第三種可能是隨著溶酶殘?bào)w的消失而消失體的消失而消失。 l受體介導(dǎo)的低密度脂蛋白受

54、體介導(dǎo)的低密度脂蛋白(low-density lipoprotein, LDL)內(nèi)吞作用內(nèi)吞作用lLDL是一種球形顆粒的脂蛋白是一種球形顆粒的脂蛋白(圖圖)，直徑為，直徑為22nm, 核心是核心是1500個(gè)膽固醇酯；外面由個(gè)膽固醇酯；外面由800個(gè)磷脂和個(gè)磷脂和500個(gè)未酯化的膽固醇分子包裹個(gè)未酯化的膽固醇分子包裹,由于外被脂分子的親水頭露在外部，使由于外被脂分子的親水頭露在外部，使LDL能能夠溶于血液中；最外面有一個(gè)相對(duì)分子質(zhì)量為夠溶于血液中；最外面有一個(gè)相對(duì)分子質(zhì)量為55 kDa的蛋白，叫輔基蛋白的蛋白，叫輔基蛋白B100(apolipoprotein B-100), 它能夠與特定細(xì)胞的表

55、面受體結(jié)合。它能夠與特定細(xì)胞的表面受體結(jié)合。(a)由磷脂和未酯化的膽固醇單層構(gòu)成由磷脂和未酯化的膽固醇單層構(gòu)成LDL的外的外膜結(jié)構(gòu)膜結(jié)構(gòu), 在外膜上結(jié)合一個(gè)親水的在外膜上結(jié)合一個(gè)親水的apo-B蛋白蛋白,該蛋白可以介導(dǎo)該蛋白可以介導(dǎo)LDL與細(xì)胞表面的受體結(jié)合。與細(xì)胞表面的受體結(jié)合。(b)四種類型脂蛋白的電鏡照片四種類型脂蛋白的電鏡照片lLDL受體蛋白受體蛋白lLDL受體蛋白是一個(gè)單鏈的糖蛋白受體蛋白是一個(gè)單鏈的糖蛋白,由由839個(gè)氨基酸組成個(gè)氨基酸組成,跨膜區(qū)由跨膜區(qū)由22個(gè)疏水的氨基個(gè)疏水的氨基酸組成酸組成,為單次跨膜蛋白。為單次跨膜蛋白。LDL受體蛋白合成后被運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞質(zhì)膜受體蛋白合成后被

56、運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞質(zhì)膜,即使沒(méi)有相應(yīng)即使沒(méi)有相應(yīng)配體的存在配體的存在, LDL受體蛋白也會(huì)在細(xì)胞質(zhì)膜集中濃縮并形成被膜小窩受體蛋白也會(huì)在細(xì)胞質(zhì)膜集中濃縮并形成被膜小窩,當(dāng)血液中有當(dāng)血液中有LDL顆粒顆粒,可立即與可立即與LDL的的apoB-100結(jié)合形成結(jié)合形成LDL-受體復(fù)合物。受體復(fù)合物。lLDL的內(nèi)吞的內(nèi)吞l一旦一旦LDL與受體結(jié)合與受體結(jié)合,就會(huì)形成被膜小泡被細(xì)胞吞入，接著是網(wǎng)格蛋白解聚就會(huì)形成被膜小泡被細(xì)胞吞入，接著是網(wǎng)格蛋白解聚, 受體受體回到質(zhì)膜再利用回到質(zhì)膜再利用, 而而LDL被傳送給溶酶體被傳送給溶酶體, 在溶酶體中蛋白質(zhì)被降解在溶酶體中蛋白質(zhì)被降解, 膽固醇被釋膽固醇被釋放出來(lái)用于

57、質(zhì)膜的裝配放出來(lái)用于質(zhì)膜的裝配, 或進(jìn)入其他代謝途徑。或進(jìn)入其他代謝途徑。受體介導(dǎo)受體介導(dǎo)的的LDL內(nèi)吞內(nèi)吞過(guò)程過(guò)程LDL在質(zhì)膜的被膜小窩中與受體結(jié)在質(zhì)膜的被膜小窩中與受體結(jié)合合;(2)小窩向內(nèi)出芽小窩向內(nèi)出芽; (3)形成被膜小泡形成被膜小泡;(4)網(wǎng)格蛋白去聚合形成無(wú)被小泡網(wǎng)格蛋白去聚合形成無(wú)被小泡(初級(jí)內(nèi)初級(jí)內(nèi)體體);(5)內(nèi)體調(diào)整內(nèi)體調(diào)整pH至酸性至酸性,使使LDL與受體脫離與受體脫離(次級(jí)內(nèi)體次級(jí)內(nèi)體); (6) 受體被分揀出來(lái)受體被分揀出來(lái),被載體小泡運(yùn)回到質(zhì)被載體小泡運(yùn)回到質(zhì)膜膜; (7)通過(guò)膜融合通過(guò)膜融合,受體回到質(zhì)膜再利用受體回到質(zhì)膜再利用;(8)LDL被分選進(jìn)入沒(méi)有受體的

58、小泡被分選進(jìn)入沒(méi)有受體的小泡, 與初與初級(jí)溶酶體融合形成次級(jí)溶酶體級(jí)溶酶體融合形成次級(jí)溶酶體;(10)在次級(jí)溶酶體中在次級(jí)溶酶體中,蛋白質(zhì)被降解成氨基蛋白質(zhì)被降解成氨基酸酸,膽固醇脂被水解產(chǎn)生膽固醇和脂膽固醇脂被水解產(chǎn)生膽固醇和脂肪酸肪酸。l LDL與HDL的關(guān)系lLDL不是血液中惟一的膽固醇運(yùn)輸劑, HDL也有類似的結(jié)構(gòu)和功能, 但含有不同的蛋白質(zhì)具有不同的生理作用。LDL主要是將肝組織的膽固醇運(yùn)向身體其他部位的細(xì)胞。而HDL則沿相反方向運(yùn)輸,即從身體其他部位將膽固醇運(yùn)向肝組織,通過(guò)內(nèi)吞作用被吸收并作為膽汁分泌出去。血液中LDL的升高會(huì)增加心臟病的危險(xiǎn)性,但是血液中HDL的水平提高就會(huì)降低這

59、種危險(xiǎn)性,因?yàn)樗梢酝ㄟ^(guò)肝來(lái)降低血液中的LDL水平。l LDL與動(dòng)脈粥樣硬化l血液中LDL的水平與動(dòng)脈粥樣硬化(動(dòng)脈變窄)有極大的關(guān)系。動(dòng)脈阻塞是一個(gè)復(fù)雜的、尚不十分清楚的過(guò)程, 其中也包括血管內(nèi)壁含有LDL血斑的沉積。動(dòng)脈粥樣硬斑不僅降低血液流通,也是血凝塊形成的部位, 它可阻塞血管中血液的流通。在冠狀動(dòng)脈中形成的血凝塊會(huì)導(dǎo)致心肌梗塞。LDL受體缺陷是造成血液中LDL水平升高的主要原因。l轉(zhuǎn)胞吞作用轉(zhuǎn)胞吞作用(transcytosis)l轉(zhuǎn)胞吞作用是一種特殊的內(nèi)吞作用，受體和配體在內(nèi)吞中并未作任何處理,只是經(jīng)細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)到相反的方向, 然后通過(guò)胞吐作用, 將內(nèi)吞物釋放到細(xì)胞外,這種內(nèi)吞主要發(fā)生

60、在極性細(xì)胞中,如抗體轉(zhuǎn)運(yùn)到血液和乳汁就是這種運(yùn)輸。母體IgG免疫球蛋白跨過(guò)新生鼠表皮細(xì)胞的轉(zhuǎn)胞吞作用l細(xì)胞通訊：細(xì)胞通訊：是指在多細(xì)胞生物的細(xì)胞社會(huì)中是指在多細(xì)胞生物的細(xì)胞社會(huì)中, , 細(xì)胞間或細(xì)胞內(nèi)通過(guò)細(xì)胞間或細(xì)胞內(nèi)通過(guò)高度精確和高效地發(fā)送與接收信息的通訊機(jī)制高度精確和高效地發(fā)送與接收信息的通訊機(jī)制, , 并通并通過(guò)放大引起快速的細(xì)胞生理反應(yīng)，或者引起基因活動(dòng)過(guò)放大引起快速的細(xì)胞生理反應(yīng)，或者引起基因活動(dòng), ,爾后發(fā)生一系列的細(xì)胞生理活動(dòng)來(lái)協(xié)調(diào)各組織活動(dòng)爾后發(fā)生一系列的細(xì)胞生理活動(dòng)來(lái)協(xié)調(diào)各組織活動(dòng), , 使之成為生命的統(tǒng)一整體對(duì)多變的外界環(huán)境作出綜合使之成為生命的統(tǒng)一整體對(duì)多變的外界環(huán)境作出