动物生理学第二章-细胞的基本功能

细胞膜的功能细胞膜的功能l 屏障功能屏障功能l 物质转运功能物质转运功能l 信号转导功能信号转导功能 一、细胞膜的结构特征一、细胞膜的结构特征 二、细胞膜的物质转运功能二、细胞膜的物质转运功能（一）被动转运（一）被动转运u 单纯扩散单纯扩散u 易化扩散易化扩散 物质顺电势梯度或浓度梯度（即电物质顺电势梯度或浓度梯度（即电-化学梯度）化学梯度）进行的跨膜转运过程进行的跨膜转运过程u 电压门控离子通道电压门控离子通道u 化学（配体）门控离子通道化学（配体）门控离子通道u 机械门控离子通道机械门控离子通道（二）主动转运（二）主动转运 细胞通过本身的某种耗能过程，将某种物质细胞通过本身的某种耗能过程，将某种物质分子或离子逆着电分子或离子逆着电-化学梯度进行转运化学梯度进行转运根据主动转运过程中是直接消耗根据主动转运过程中是直接消耗ATPATP还是间接还是间接消耗消耗ATPATP，主动转运又可分为，主动转运又可分为原发性主动转运原发性主动转运和和继继发性主动转运发性主动转运两种类型两种类型由贯穿在脂质双分子层当中的由贯穿在脂质双分子层当中的离子泵离子泵蛋白蛋白介导、由介导、由ATPATP直接供能的逆电直接供能的逆电-化学梯度进行的化学梯度进行的跨膜物质转运方式。

跨膜物质转运方式钙泵钙泵，也称，也称CaCa2+2+-ATP-ATP酶酶，广泛分布于细胞膜、肌质网膜或，广泛分布于细胞膜、肌质网膜或内质网膜细胞膜钙泵每分解内质网膜细胞膜钙泵每分解1 1分子分子ATPATP可将可将1 1个个CaCa2+2+由细由细胞内转运到细胞外当细胞内胞内转运到细胞外当细胞内CaCa2+2+浓度升高时，与钙调蛋浓度升高时，与钙调蛋白白(calmodulin,CaM)(calmodulin,CaM)生成生成CaCa2+2+-CaM-CaM复合物该复合物能复合物该复合物能与钙泵与钙泵C C端某一位点结合，激活钙泵，加速端某一位点结合，激活钙泵，加速CaCa2+2+外排通道转运与钠通道转运与钠-钾泵转运模式图钾泵转运模式图 某种物质逆电某种物质逆电-化学梯度进行转运，但所消化学梯度进行转运，但所消耗能量不是直接来源于耗能量不是直接来源于ATPATP分解，而是由分解，而是由原发性原发性主动转运建立的膜电主动转运建立的膜电-化学势能化学势能提供，这种转运提供，这种转运方式就称之为方式就称之为.小肠黏膜上皮细胞和肾小管上皮细胞对葡小肠黏膜上皮细胞和肾小管上皮细胞对葡萄糖和氨基酸的吸收、萄糖和氨基酸的吸收、NaNa+-H-H+交换、交换、NaNa+-Ca-Ca2+2+交交换、换、NaNa+-K-K+-2Cl-2Cl-同向转运都是以继发性主动转同向转运都是以继发性主动转运的方式完成的。

运的方式完成的1 1、出胞、出胞 胞质内的大分子物质以分泌囊泡的形式排出胞质内的大分子物质以分泌囊泡的形式排出细胞外的过程主要见于细胞外的过程主要见于细胞的分泌活动细胞的分泌活动以及以及神神经细胞轴突末梢的递质释放活动经细胞轴突末梢的递质释放活动2 2、入胞、入胞 大分子物质或物质团块（如细菌、细胞碎片大分子物质或物质团块（如细菌、细胞碎片等）借助于细胞膜形成吞噬泡或吞饮泡的方式进等）借助于细胞膜形成吞噬泡或吞饮泡的方式进入细胞的过程入细胞的过程细胞的跨膜信号转导细胞的跨膜信号转导 不同形式的外界信号作用于细胞表面，通过引起膜结构不同形式的外界信号作用于细胞表面，通过引起膜结构中特殊蛋白质分子的变构作用，将外界环境信息以新的信号中特殊蛋白质分子的变构作用，将外界环境信息以新的信号形式传向膜内，引起靶细胞产生相应的生物学效应的过程形式传向膜内，引起靶细胞产生相应的生物学效应的过程离子通道受体离子通道受体介导的跨膜信号转导介导的跨膜信号转导 G G蛋白偶联受体蛋白偶联受体介导的跨膜信号转导介导的跨膜信号转导 酶偶联受体酶偶联受体介导的跨膜信号转导介导的跨膜信号转导 化学门控离子通道化学门控离子通道 二、二、G G蛋白偶联受体介导的跨膜信号转导蛋白偶联受体介导的跨膜信号转导EW Sutherland(1915-1974)1971 Nobel Prize in Physiology or Medicine1957年年美国药理和美国药理和生理学家生理学家肝细胞肝细胞膜碎片膜碎片肾上腺素肾上腺素耐热小分子物质耐热小分子物质肝细胞的肝细胞的细胞质细胞质糖原糖原分解分解完整完整肝细胞肝细胞环磷酸腺苷环磷酸腺苷 cAMP cyclic adenosine monophosphate 第二信使第二信使 second messenger20世纪世纪80年代年代美国科学家美国科学家1994 Nobel Prize in Physiology or MedicineEH Fischer EG Krebs1992 Nobel Prize in Physiology or Medicine20世纪世纪60年代年代美国生化学家美国生化学家 （一）（一）G G蛋白偶联受体信号通路的组成蛋白偶联受体信号通路的组成u G G蛋白偶联受体蛋白偶联受体u 鸟苷酸结合蛋白（鸟苷酸结合蛋白（G G蛋白）蛋白）u G G蛋白效应器蛋白效应器u 第二信使第二信使u 蛋白激酶、离子通道蛋白激酶、离子通道4、第二信使第二信使5、靶蛋白、靶蛋白 细胞外信号分子作用于细胞膜后产生的细胞内信号分子，细胞外信号分子作用于细胞膜后产生的细胞内信号分子，如如cAMPcAMP、cGMPcGMP、IPIP3 3、DGDG、NONO、CaCa2+2+，作用是将细胞外信号分子作用于作用是将细胞外信号分子作用于细胞膜的信息传递给细胞内的靶蛋白。

细胞膜的信息传递给细胞内的靶蛋白l 离子通道离子通道l 蛋白激酶蛋白激酶 丝氨酸丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶苏氨酸蛋白激酶 酪氨酸蛋白激酶酪氨酸蛋白激酶受体受体-G-G蛋白蛋白-AC-AC信号通路、信号通路、受体受体-G蛋白蛋白-PLC信号通路信号通路、受体受体-G蛋白蛋白-离子通道信号通路离子通道信号通路 1 1、受体受体-G-G蛋白蛋白-AC-AC信号通路信号通路 （二）（二）G G蛋白偶联受体介导的信号通路蛋白偶联受体介导的信号通路2 2、受体、受体-G-G蛋白蛋白-PLC-PLC信号通路信号通路 许多配体与许多配体与G G蛋白偶联受体结合后可激活另一种蛋白偶联受体结合后可激活另一种G G蛋白蛋白GqGq，GqGq可可激活细胞膜上的激活细胞膜上的磷脂酶磷脂酶C(PLC)C(PLC)，PLCPLC再将膜脂质中的二磷酸磷脂酰再将膜脂质中的二磷酸磷脂酰肌醇肌醇(PIP2)(PIP2)迅速水解为迅速水解为三磷酸肌醇三磷酸肌醇(IP3)(IP3)和和二酰甘油二酰甘油(DG)(DG)三、酶偶联受体介导的跨膜信号转导三、酶偶联受体介导的跨膜信号转导u 受体酪氨酸激酶受体酪氨酸激酶 receptor tyrosine kinasereceptor tyrosine kinase，RTKRTKu 结合酪氨酸激酶的受体结合酪氨酸激酶的受体 receptor-associated tyrosine kinasereceptor-associated tyrosine kinaseu 受体鸟苷酸环化酶受体鸟苷酸环化酶 receptor guanylyl cyclasereceptor guanylyl cyclaseu 受体丝氨酸受体丝氨酸/苏氨酸激酶苏氨酸激酶 receptor serine/threonine kinase,RSTKreceptor serine/threonine kinase,RSTKu 受体酪氨酸磷酸酶受体酪氨酸磷酸酶 receptor tyrosine phosphatase,RTPasereceptor tyrosine phosphatase,RTPase 细胞膜中有一类受体本身细胞膜中有一类受体本身具有激酶、磷酸酶或环化酶的活性或具有激酶、磷酸酶或环化酶的活性或具有募集胞质酶蛋白的能力具有募集胞质酶蛋白的能力，不需要，不需要G G蛋白和第二信使的参与，受体蛋白和第二信使的参与，受体单独可以完成跨膜信号传递，引起以级联磷酸化反应为主的信号转单独可以完成跨膜信号传递，引起以级联磷酸化反应为主的信号转导，最终调节基因表达和细胞反应。

这一类受体称为导，最终调节基因表达和细胞反应这一类受体称为酶偶联受体酶偶联受体u 受体酪氨酸激酶受体酪氨酸激酶 主要介导与生长发育有关的细胞因子和一部分肽类激素的生主要介导与生长发育有关的细胞因子和一部分肽类激素的生理作用理作用 u 结合酪氨酸激酶的受体结合酪氨酸激酶的受体u 受体鸟苷酸环化酶受体鸟苷酸环化酶u 受体丝氨酸受体丝氨酸/苏氨酸激酶苏氨酸激酶(RSTK)u 受体酪氨酸磷酸酶受体酪氨酸磷酸酶。