生物膜和細胞間信息傳遞專家講座

生物膜和細胞間信息傳遞

（二）生物膜和細胞間信息傳遞專家講座第1頁（一）物質(zhì)運輸

1.物質(zhì)轉(zhuǎn)運經(jīng)過生物膜化學反應有四步：（S代表物質(zhì)，1和2為生物膜兩側(cè)，T代表轉(zhuǎn)運體）識別：S1+T1

S1-T1轉(zhuǎn)運：S1-T1

S2-T2釋放：S2-T2

T2+S2恢復：T2

T1四、生物膜功效生物膜和細胞間信息傳遞專家講座第2頁2.物質(zhì)轉(zhuǎn)運機制有單一轉(zhuǎn)運（Uniport），同向協(xié)同轉(zhuǎn)運（Symport），反向協(xié)同轉(zhuǎn)運（Antiport）。分兩大類情況：被動轉(zhuǎn)運，單純擴散：直接或經(jīng)過通道易化擴散：經(jīng)過載體蛋白特點：順電化學梯度，不需消耗ATP主動轉(zhuǎn)運，反抗電化學梯度，需消耗ATP

及蛋白載體。生物膜和細胞間信息傳遞專家講座第3頁（二）膜接納體和受體膜接納體如細胞膜上存在LDL（LowDensityLipoprotein）接納體。LDL與細胞膜接納體結(jié)合，形成LDL-R復合物，復合物被胞吞，進入初級溶酶體，同時釋放LDL-R，重返細胞膜。

生物膜和細胞間信息傳遞專家講座第4頁2.膜受體（Receptor）

（1）膜受體概念：指存在于細胞膜上生物大分子（糖蛋白或脂蛋白）。它們與酶、載體蛋白、離子通道或一些無關生物大分子完全不一樣，含有三個相關聯(lián)功效：

信號轉(zhuǎn)導，識別與結(jié)合，產(chǎn)生效應。

生物膜和細胞間信息傳遞專家講座第5頁(２）膜受體分類：

含離子通道受體

G蛋白偶聯(lián)受體有酪氨酸激酶活性受體生物膜和細胞間信息傳遞專家講座第6頁（三）膜抗原

細胞抗原性，主要是指膜抗原性，它起著識別作用，標志著個體特異性。（四）一些膜標識酶

生物膜上含有許多蛋白質(zhì)，有些含有酶活性，而且一些酶只局限分布在一些膜上，成為這些膜標識酶。生物膜和細胞間信息傳遞專家講座第7頁生物膜標識酶

生物膜酶質(zhì)膜5-核苷酸酶，腺苷酸環(huán)化酶，Na+,K+-ATP酶內(nèi)質(zhì)網(wǎng)葡萄糖-6-磷酸酶高爾基復合體半乳糖苷轉(zhuǎn)移酶線粒體ATP合成酶

生物膜和細胞間信息傳遞專家講座第8頁AnOverviewofmembranefunctions

1.Definetheboundariesofthecellanditsorganelles.2.Serveaslociforspecificfunctions.3.provideforandregulatetransportprocesses.4.containthereceptorsneededtodetectexternalsignals.5.providemechanismsforcell-to-cellcontact,communicationandadhesion生物膜和細胞間信息傳遞專家講座第9頁（一）含義：細胞外信號經(jīng)過細胞對應受體引發(fā)細胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導（二）意義：多細胞生物在進化過程中形成了多層次信息傳遞和調(diào)控系統(tǒng)；細胞間信息傳遞連接了整體信息傳遞和受體后傳遞路徑。

細胞外信號：生長因子、細胞因子、活性肽、激素及其它理化環(huán)境改變等刺激。五、細胞間信息傳遞及調(diào)控生物膜和細胞間信息傳遞專家講座第10頁（三）細胞間相互作用分類：細胞與細胞細胞與細胞外基質(zhì)（extracellularmatrix）細胞與生長因子生物膜和細胞間信息傳遞專家講座第11頁細胞與細胞、細胞和分子相互作用生物膜和細胞間信息傳遞專家講座第12頁（四）細胞間聯(lián)絡三類模式內(nèi)分泌（autocrine)旁分泌（paracrine）自分泌（endocrine)生物膜和細胞間信息傳遞專家講座第13頁（五）小分子信息物質(zhì)與間隙連接

間隙連接（gapjunction）：是電子顯微鏡下觀察到并列細胞間連接結(jié)構(gòu)，同時可測到離子遷移和電導改變，沒有顯著酶活性。間隙連接主要蛋白分子量約27kD,稱之為連接素（connexin），推測六個連接素組成連接小體，相鄰兩個細胞質(zhì)膜連接小體對接形成通道間隙連接。生物膜和細胞間信息傳遞專家講座第14頁Amodelofagapjunction.生物膜和細胞間信息傳遞專家講座第15頁間隙連接作用

１、信息物質(zhì)經(jīng)過細胞間隙連接使細胞群體形成整體。小分子物質(zhì)（分子量小于1500D）可經(jīng)過間隙連接由一個細胞鄰近細胞，使細胞群成為整體。２、間隙連接維持細胞穩(wěn)態(tài)（homeostasis）假如穩(wěn)態(tài)遭破壞，間隙連接可起整合作用（integration），如創(chuàng)傷修復，創(chuàng)傷邊緣細胞死亡，間隙連接通道邊緣關閉，可預防其它細胞死亡，接著創(chuàng)傷訊號傳遞有開啟一系列修復機制。３、細胞外pH、鈣離子濃度改變以及環(huán)境污染物等化學物質(zhì)可造成細胞間通道通透性改變，也可經(jīng)過間隙連接介導。生物膜和細胞間信息傳遞專家講座第16頁Figure

11-33

Threeclassesofchannelproteins.

Thepostulatedrelationshipbetweenthenumberofproteinsubunitsandporediameter.(AdaptedfromB.Hille,IonicChannelsofExcitableMembranes,2nded.Sunderland,MA:Sinauer,1992.)生物膜和細胞間信息傳遞專家講座第17頁六、表面抗原與細胞粘附分子

1.

細胞表面抗原決定簇（CD系統(tǒng)）——細胞標志

細胞表面有上萬種分子，近十多年來，確定了起細胞標志作用蛋白抗原決定簇兩百各種，包括白細胞以外抗原和細胞表面甚微細胞因子受體，如CD10,表示抗原主要細胞在淋巴系祖細胞和粒細胞，分子量為100kD，又稱急淋共同抗原。生物膜和細胞間信息傳遞專家講座第18頁2.細胞粘附分子（celladhesionmolecules,CAMs）

細胞粘附分子（celladhesionmolecules,CAMs）是細胞膜蛋白組成部分，屬糖蛋白，與形態(tài)形成調(diào)整相關，被認為是形態(tài)調(diào)整主要成份。不過CAMs作用不不過將細胞粘合在一起，大部分CAMs相互作用同時伴伴隨有增殖和分化信號傳遞。生物膜和細胞間信息傳遞專家講座第19頁細胞粘附分子主要分三大類：粘附受體免疫球蛋白超家族：主要介導免疫和炎癥反應整合素（integrins）族：在細胞與細胞以及細胞與基質(zhì)間粘附中起作用。選擇素（selectin）族：在淋巴細胞“歸巢”、血小板及白細胞與內(nèi)皮細胞相互中起作用分子。生物膜和細胞間信息傳遞專家講座第20頁Majorfamiliesofcell-adhesionmolecules(CAMs）生物膜和細胞間信息傳遞專家講座第21頁Integralmembraneproteinsarebuiltofmultipledomains.Cadherinandtheimmunoglobulin(Ig)superfamilyofCAMsmediatehomophiliccell-celladhesion.Forcadherin,calciumbindingtosites(orange)betweenthefivedomainsintheextracellularsegmentisnecessaryforcelladhesion;theN-terminaldomain(blue)causescadherintodimerizeandtobindcadherindimersfromtheoppositemembrane.TheIgsuperfamilycontainsmultipledomains(green)similarinstructuretoimmunoglobulinsandfrequentlycontaintypeIIIfibronectinrepeats(purple).Inaheterophilicinteraction,thelectindomainofselectinsbindscarbohydratechainsinmucin-likeCAMsonadjacentcellsinthepresenceofCa2+.Thelectindomainisseparatedfromthemembranebyaseriesofrepeateddomains.Themajorcell-matrixadhesionmolecule,integrin,isaheterodimerofαandβsubunits.Theybindtothecell-bindingdomainoffibronectin,laminin,orothermatrixmolecules.生物膜和細胞間信息傳遞專家講座第22頁3.細胞因子

細胞因子（cytokine）是指活細胞產(chǎn)生多肽或蛋白類物質(zhì)，在體液內(nèi)僅含pg至ng/ml濃度，半衰期僅數(shù)分鐘至數(shù)小時，有很強生物活性，對細胞增殖、分化或其它細胞功效有顯著作用。激素和細胞因子沒有本質(zhì)區(qū)分，屬細胞因子范圍。生物膜和細胞間信息傳遞專家講座第23頁集落刺激因子類（CSFs）在造血祖細胞半固體培養(yǎng)中，在不一樣造血細胞系列特異因子作用下，長出不一樣系列細胞集落，依據(jù)集落不一樣，稱為集落刺激因子類（colonystimulatingfactor）。人類CSFs是一組低分子量酸性蛋白，與小鼠對應CSFs有不一樣氨基酸序列同源性。如EPO、Multi-CSF（IL-3）生物膜和細胞間信息傳遞專家講座第24頁EPO（Erythropoietin,紅細胞生成素，紅細胞集落刺激因子），最早發(fā)覺造血因子，重組人類EPO在臨床大量使用，對腎性貧血有很好療效，是當前最有療效細胞因子之一。

TPO(Thrombopoietin,血小板生成素，巨核細胞生長和發(fā)育因子)，該因子并非僅在成熟巨核細胞胞漿脫落產(chǎn)生血小板時才起作用，而是整個血小板生成過程中必不可少。生物膜和細胞間信息傳遞專家講座第25頁白細胞介素類（IL）白細胞介素（interleukin）是由激活白細胞產(chǎn)生一類低分子量分泌蛋白。通常為糖基化，含

螺旋，無

折疊。有主要免疫功效和其它功效，其它細胞也能產(chǎn)生。Il-1（功效多，免疫調(diào)整核造血調(diào)整等）Il-2（免疫應答關鍵因子，T細胞生長因子）IL-4（主要生物學活性為刺激B細胞生長）。生物膜和細胞間信息傳遞專家講座第26頁

轉(zhuǎn)化生長因子族（TGF-

s）

是一類結(jié)構(gòu)相同，生物活性相近，生物學作用廣泛細胞因子。是必不可少細胞因子（廣泛存在于各種組織，胚胎發(fā)育早期即出現(xiàn)，結(jié)構(gòu)保守。用基因敲除法喪失TGF-

基因小鼠均“胎死宮中”。）生物膜和細胞間信息傳遞專家講座第27頁腫瘤壞死因子（TNF）包含兩型：腫瘤壞死因子（TNF-

）和淋巴毒素（TNF-

）。

TNF-

由脂多糖誘導單核-巨噬細胞產(chǎn)生，注射于腫瘤組織可引發(fā)瘤塊出血性壞死。

TNF在炎癥核腫瘤中起主要作用。生物膜和細胞間信息傳遞專家講座第28頁干細胞生長因子（SCF，MGF）造血干細胞生長主要協(xié)同因子，在肥大細胞增殖、分化中起主要作用。

SCF主要生物血功效在造血調(diào)整方面，與其它造血因子聯(lián)合作用有顯著增強集落形成刺激作用，對成熟細胞沒有作用。生物膜和細胞間信息傳遞專家講座第29頁白血病抑制因子（LeukemiainhibitoryfactorLIF）名不副實多功效細胞因子，在不一樣組織有廣泛作用，因而有許多名稱，如：分化抑制因子，分化誘導因子，膽堿能神經(jīng)元分化因子等。對白血病細胞增殖抑制和促分化作用曾非常引人注目，但長久動物試驗結(jié)果顯示并不能用作治療白血病。生物膜和細胞間信息傳遞專家講座第30頁干擾素（IFNs）

IFN是個古老基因，抗病毒作用和對細胞生長調(diào)整作用。現(xiàn)知干擾素分兩型三大類：

I型包含IFN-

和IFN-

，分別有白細胞和成纖維細胞產(chǎn)生，都有抗病毒作用。

II型為免疫IFN或IFN-

，由細胞產(chǎn)生，無抗病毒活性。生物膜和細胞間信息傳遞專家講座第31頁神經(jīng)生長因子(nervegroughfactor,NGF)

最早發(fā)覺生長因子，是兩條各有118個氨基酸相同肽鏈組成二聚體蛋白質(zhì)，由神經(jīng)細胞靶細胞所分泌。除有神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育、生長和維持作用外，還有與炎癥、創(chuàng)傷愈合、血小板形態(tài)改變等功效。生物膜和細胞間信息傳遞專家講座第32頁表皮生長因子（epidermalgrowthfactor,EGF）種類多，數(shù)量大，組成EGF家族。生物血活性十分廣泛，對各種組織起源上皮細胞都有促增殖作用。前體分子大，是一個由1168個氨基酸組成跨膜蛋白，其中53個氨基酸被切下成