物質(zhì)的跨膜運輸與信號傳遞

1、第五章第五章 物質(zhì)的跨膜運輸與信號傳遞物質(zhì)的跨膜運輸與信號傳遞 物質(zhì)的跨膜運輸物質(zhì)的跨膜運輸 細(xì)胞通訊與信號傳遞細(xì)胞通訊與信號傳遞第一節(jié)第一節(jié) 物質(zhì)的跨膜運輸物質(zhì)的跨膜運輸被動運輸（被動運輸（passive transport）主動運輸（主動運輸（active transport）胞吞作用胞吞作用（endocytosis） 胞吐作用胞吐作用（exocytosis）一、被動運輸一、被動運輸概念：被動運輸（概念：被動運輸（passive transport）是通過簡單擴散或）是通過簡單擴散或 協(xié)助擴散實現(xiàn)物質(zhì)由協(xié)助擴散實現(xiàn)物質(zhì)由高高濃度向濃度向低低濃度方向的跨膜運濃度方向的跨膜運 轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)。特點：運

2、輸方向；跨膜動力；能量消耗；膜轉(zhuǎn)運蛋白。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（類型：簡單擴散（simple diffusion） 協(xié)助擴散（協(xié)助擴散（facilitated diffusion） （一）簡單擴散（一）簡單擴散(simple diffusion)1.概念概念：又稱為自由擴散（：又稱為自由擴散（free diffusion），），是疏水小分子是疏水小分子或小的不帶電荷的極性分子，不需要能量也不需要膜蛋白參或小的不帶電荷的極性分子，不需要能量也不需要膜蛋白參與的跨膜運輸方式。與的跨膜運輸方式。2.特點特點：沿濃度梯度（或電化學(xué)梯度）擴散；沿濃度梯度（或電化學(xué)

3、梯度）擴散；不需要提不需要提供能量；供能量；沒有膜蛋白的協(xié)助。沒有膜蛋白的協(xié)助。某種物質(zhì)對膜的某種物質(zhì)對膜的通透性通透性（P）可以根據(jù)它在水和油中的分配系可以根據(jù)它在水和油中的分配系數(shù)（數(shù)（K）及擴散系數(shù)（及擴散系數(shù)（D）來計算：來計算：P=KD/t（t為膜的厚度）為膜的厚度） (小的非極性分子小的非極性分子)游離的無機離子游離的無機離子疏水分子疏水分子(大的非極性分子大的非極性分子) 概念概念：也稱促進擴散：也稱促進擴散，是極性分子和無機離子在是極性分子和無機離子在膜轉(zhuǎn)運蛋白膜轉(zhuǎn)運蛋白 協(xié)助下順濃度梯度（或電化學(xué)梯度）的跨膜運輸。協(xié)助下順濃度梯度（或電化學(xué)梯度）的跨膜運輸。 特點特點：轉(zhuǎn)運速

4、率高；：轉(zhuǎn)運速率高； 存在最大轉(zhuǎn)運速率；存在最大轉(zhuǎn)運速率； 有膜轉(zhuǎn)運有膜轉(zhuǎn)運蛋白參與，有特異性。蛋白參與，有特異性。 膜轉(zhuǎn)運蛋白膜轉(zhuǎn)運蛋白是指鑲嵌在膜上和物質(zhì)運輸有關(guān)的跨膜蛋白。是指鑲嵌在膜上和物質(zhì)運輸有關(guān)的跨膜蛋白。分為分為載體蛋白載體蛋白（carrier protein.carrier protein.可介導(dǎo)被動和主動運輸可介導(dǎo)被動和主動運輸）和）和通道蛋白（通道蛋白（channel protein.channel protein.只介導(dǎo)只介導(dǎo)被動運輸被動運輸）。）。（二）協(xié)助擴散（二）協(xié)助擴散(facilitated diffusion)(facilitated diffusion)簡單

5、擴散簡單擴散運輸通道運輸通道運輸載體運輸載體被動運輸被動運輸主動運輸主動運輸濃度梯度濃度梯度1. 載體蛋白（載體蛋白（carrier protein）及其功能及其功能 載體蛋白載體蛋白（carrier protein）是在生物膜上普是在生物膜上普遍存在的多次跨膜蛋白分子?？梢院吞囟ǖ娜苜|(zhì)分遍存在的多次跨膜蛋白分子。可以和特定的溶質(zhì)分子結(jié)合，通過構(gòu)象改變介導(dǎo)溶質(zhì)的子結(jié)合，通過構(gòu)象改變介導(dǎo)溶質(zhì)的主動主動和和被動被動跨膜跨膜運輸。運輸。圖示載體蛋白通過構(gòu)象改變介導(dǎo)溶質(zhì)被動運輸?shù)哪Ｐ蛨D示載體蛋白通過構(gòu)象改變介導(dǎo)溶質(zhì)被動運輸?shù)哪Ｐ拖嗤c：相同點：特異性，有特異的結(jié)合位點；特異性，有特異的結(jié)合位點； 有飽

6、和動力曲線；有飽和動力曲線； 受抑制劑的影響。受抑制劑的影響。不同點：可改變過程的平衡點；不同點：可改變過程的平衡點； 不對溶質(zhì)分子作任何共價修飾。不對溶質(zhì)分子作任何共價修飾。載體蛋白和載體蛋白和酶的酶的異同點：異同點：2.通道蛋白（通道蛋白（channel protein）(1)概念概念：通道蛋白（：通道蛋白（channel protein）是橫跨質(zhì)膜的親水性是橫跨質(zhì)膜的親水性通通 道，允許適當(dāng)大小的分子和帶電荷的離子順梯度通過，又道，允許適當(dāng)大小的分子和帶電荷的離子順梯度通過，又稱為離子通道。稱為離子通道。(2)特征特征： 具有離子選擇性具有離子選擇性(對離子的大小和電荷有高度選擇性對離子

7、的大小和電荷有高度選擇性)； 離子通道是門控的離子通道是門控的(其活性由通道開或關(guān)兩種構(gòu)象調(diào)節(jié)其活性由通道開或關(guān)兩種構(gòu)象調(diào)節(jié))。(3)類型類型：電壓門通道（電壓門通道（voltage-gated channel） 配體門通道（配體門通道（ligand-gated channel） 壓力激活通道壓力激活通道（stress-activated channel）A.電壓門通道電壓門通道B.配體門通道配體門通道C.壓力激活通道壓力激活通道二、主動運輸二、主動運輸概念概念：主動運輸（：主動運輸（active transport）是指由載體蛋白介導(dǎo)的是指由載體蛋白介導(dǎo)的 物質(zhì)逆濃度梯度（或化學(xué)梯度）的由濃

8、度低的一側(cè)向物質(zhì)逆濃度梯度（或化學(xué)梯度）的由濃度低的一側(cè)向 濃度濃度 高的一側(cè)的跨膜運輸方式。高的一側(cè)的跨膜運輸方式。特點特點： 運輸方向；運輸方向； 膜轉(zhuǎn)運蛋白；膜轉(zhuǎn)運蛋白； 消耗能量。消耗能量。主動運輸所需能量的主動運輸所需能量的來源來源主要有：主要有： 1. ATP直接提供能量直接提供能量2. ATP間接提供能量間接提供能量3. 光能驅(qū)動光能驅(qū)動偶聯(lián)轉(zhuǎn)運蛋白偶聯(lián)轉(zhuǎn)運蛋白 ATP驅(qū)動泵驅(qū)動泵 光驅(qū)動泵光驅(qū)動泵電化學(xué)梯度電化學(xué)梯度(一一) ATP直接提供能量驅(qū)動的主動運輸直接提供能量驅(qū)動的主動運輸 鈉鉀泵（鈉鉀泵（NaNa+ +-K-K+ + -ATP酶）酶） 結(jié)構(gòu)和作用機制結(jié)構(gòu)和作用機制

9、作用作用：維持細(xì)胞的滲透性，保持細(xì)胞的體積；：維持細(xì)胞的滲透性，保持細(xì)胞的體積； 維持低維持低NaNa+ +高高K K+ +的細(xì)胞內(nèi)環(huán)境，維持細(xì)胞的靜息的細(xì)胞內(nèi)環(huán)境，維持細(xì)胞的靜息 電位。電位。寡糖寡糖Na+-K+ 泵的結(jié)構(gòu) 1.鈉鉀泵（鈉鉀泵（Na+-K+ -ATP酶）的結(jié)構(gòu)酶）的結(jié)構(gòu)2.Na+-K+ 泵泵的的作作用用機機制制(二二) ATP直接提供能量驅(qū)動的主動運輸直接提供能量驅(qū)動的主動運輸 鈣泵鈣泵（Ca2+-ATP酶）酶）; .質(zhì)子泵：質(zhì)子泵： P-型質(zhì)子泵、型質(zhì)子泵、V-型質(zhì)子泵、型質(zhì)子泵、H+-ATP酶（或酶（或F 型）型）; ABC轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 1.鈣泵鈣泵（Ca2+-ATP酶）

10、酶）Ca2+-ATP酶主動運輸?shù)臉?gòu)象變化模型酶主動運輸?shù)臉?gòu)象變化模型2.質(zhì)子泵質(zhì)子泵 可分為三種可分為三種:3.ABC3.ABC轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器哺乳動物多藥抗性蛋白哺乳動物多藥抗性蛋白11.1.概念概念：協(xié)同運輸（：協(xié)同運輸（cotransportcotransport）是指一種物質(zhì)的運輸伴隨是指一種物質(zhì)的運輸伴隨 另一種物質(zhì)的運輸。它是一類靠間接提供能量完成的主動運輸另一種物質(zhì)的運輸。它是一類靠間接提供能量完成的主動運輸方式。方式。2.2.能量能量：鈉鉀泵或質(zhì)子泵通過消耗：鈉鉀泵或質(zhì)子泵通過消耗ATPATP產(chǎn)生膜兩側(cè)的電化學(xué)濃產(chǎn)生膜兩側(cè)的電化學(xué)濃度梯度，驅(qū)動協(xié)同運輸?shù)倪M行。度梯度，驅(qū)動協(xié)同運輸?shù)?/p>

11、進行。 動物細(xì)胞動物細(xì)胞中常常利用膜兩側(cè)中常常利用膜兩側(cè)NaNa+ +濃度梯度來驅(qū)動，濃度梯度來驅(qū)動，植物植物 細(xì)胞和細(xì)菌細(xì)胞和細(xì)菌常利用常利用H H+ +濃度梯度來驅(qū)動。濃度梯度來驅(qū)動。3.3.類型類型：共運輸（同向協(xié)同（：共運輸（同向協(xié)同（symportsymport） 對運輸（反向協(xié)同（對運輸（反向協(xié)同（antiportantiport）(三三) ATP間接提供能量的主動運輸間接提供能量的主動運輸協(xié)同運輸協(xié)同運輸小小腸腸上上皮皮細(xì)細(xì)胞胞吸吸收收葡葡萄萄糖糖示示意意圖圖（四）物質(zhì)的跨膜運輸和膜電位（四）物質(zhì)的跨膜運輸和膜電位膜膜電位：細(xì)胞膜兩側(cè)各種帶電物質(zhì)形成的電位差的總和。電位：細(xì)胞膜兩

12、側(cè)各種帶電物質(zhì)形成的電位差的總和。靜息電位（靜息電位（resting potential）：）：細(xì)胞在靜息狀態(tài)下的膜電位。細(xì)胞在靜息狀態(tài)下的膜電位。動作電位（動作電位（active potential）：）：細(xì)胞在刺激作用下的膜電位。細(xì)胞在刺激作用下的膜電位。極化：在靜息電位狀態(tài)下，質(zhì)膜內(nèi)為負(fù)值，外為正值的現(xiàn)象。極化：在靜息電位狀態(tài)下，質(zhì)膜內(nèi)為負(fù)值，外為正值的現(xiàn)象。去極化：由于離子的跨膜運輸使膜的靜息電位減小或者消失。去極化：由于離子的跨膜運輸使膜的靜息電位減小或者消失。反極化：離子的跨膜運輸導(dǎo)致瞬間內(nèi)正外負(fù)的動作電位的現(xiàn)象。反極化：離子的跨膜運輸導(dǎo)致瞬間內(nèi)正外負(fù)的動作電位的現(xiàn)象。超極化：離子

13、的跨膜運輸導(dǎo)致靜息電位超過原來的值。超極化：離子的跨膜運輸導(dǎo)致靜息電位超過原來的值。三、膜泡運輸三、膜泡運輸胞吞作用和胞吐作用胞吞作用和胞吐作用膜泡運輸完成膜泡運輸完成大分子大分子和和顆粒性物質(zhì)顆粒性物質(zhì)的跨膜運輸，因質(zhì)膜形成的跨膜運輸，因質(zhì)膜形成囊泡而得名，又稱囊泡而得名，又稱批量運輸（批量運輸（bulk transport）。）。根據(jù)物質(zhì)的運輸方向分為：胞吞作用根據(jù)物質(zhì)的運輸方向分為：胞吞作用（endocytosis） 胞吐作用胞吐作用（exocytosis）（一）（一）胞吞作用胞吞作用概念概念：胞吞作用通過細(xì)胞膜內(nèi)陷形成囊泡（胞吞泡），：胞吞作用通過細(xì)胞膜內(nèi)陷形成囊泡（胞吞泡）， 將外界

14、物質(zhì)裹進并輸入細(xì)胞的過程。將外界物質(zhì)裹進并輸入細(xì)胞的過程。類型類型：胞飲作用（胞飲作用（pinocytosispinocytosis） 吞噬作用（吞噬作用（phagocytosisphagocytosis）1.胞飲作用胞飲作用特點：胞吞物為液體和溶質(zhì)；特點：胞吞物為液體和溶質(zhì)； 形成的胞吞泡?。ㄖ睆叫∮谛纬傻陌膛菪。ㄖ睆叫∮?50nm）；）； 連續(xù)發(fā)生的過程；連續(xù)發(fā)生的過程； 網(wǎng)格蛋白和結(jié)合素蛋白。網(wǎng)格蛋白和結(jié)合素蛋白。有被小泡有被小泡胞吞泡的形成：配體和受體結(jié)合胞吞泡的形成：配體和受體結(jié)合網(wǎng)格蛋白聚集網(wǎng)格蛋白聚集有被小窩有被小窩去被的囊泡和胞內(nèi)體融合去被的囊泡和胞內(nèi)體融合胞胞飲飲作作用用示

15、示意意圖圖細(xì)胞膜細(xì)胞膜膜外蛋白膜外蛋白膜內(nèi)蛋白膜內(nèi)蛋白胞飲胞飲物物胞飲胞飲泡膜泡膜通過網(wǎng)絡(luò)蛋白有被小泡介導(dǎo)的選擇性運輸示意圖通過網(wǎng)絡(luò)蛋白有被小泡介導(dǎo)的選擇性運輸示意圖 （轉(zhuǎn)運分子（轉(zhuǎn)運分子-配體）配體）（轉(zhuǎn)運分子受體）（轉(zhuǎn)運分子受體）（網(wǎng)絡(luò)蛋白：輕鏈和重鏈組成包被的結(jié)構(gòu)單位）配體配體（Ligand）是通常本身具有其特別的生物活性，并且能和接受體(receptor)結(jié)合，呈現(xiàn)特異性的生物活性分子。（接合素蛋白）（膜泡形成）有被小窩 （1）網(wǎng)格蛋白衣被小泡是最早發(fā)現(xiàn)的衣被小泡，介導(dǎo)高爾）網(wǎng)格蛋白衣被小泡是最早發(fā)現(xiàn)的衣被小泡，介導(dǎo)高爾基體到內(nèi)體、溶酶體、植物液泡的運輸，以及質(zhì)膜到內(nèi)膜區(qū)隔基體到內(nèi)體、

16、溶酶體、植物液泡的運輸，以及質(zhì)膜到內(nèi)膜區(qū)隔的膜泡運輸。的膜泡運輸。 （2）COP ( constitutive ( constitutive photomorphogenicphotomorphogenic，COP)COP) I; ;衣被小泡衣被小泡負(fù)負(fù)責(zé)回收、轉(zhuǎn)運內(nèi)質(zhì)網(wǎng)逃逸蛋白返回內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。起初發(fā)現(xiàn)于高爾基責(zé)回收、轉(zhuǎn)運內(nèi)質(zhì)網(wǎng)逃逸蛋白返回內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。起初發(fā)現(xiàn)于高爾基體碎片，在含有體碎片，在含有ATP的溶液中溫育時，能形成非籠形蛋白包被的溶液中溫育時，能形成非籠形蛋白包被的小泡。的小泡。 （3）COP II主要介導(dǎo)從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)到高爾基體的物質(zhì)運輸。最早主要介導(dǎo)從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)到高爾基體的物質(zhì)運輸。最早發(fā)現(xiàn)于酵母發(fā)

17、現(xiàn)于酵母ER在在ATP存在的細(xì)胞質(zhì)液中溫育時，存在的細(xì)胞質(zhì)液中溫育時，ER膜上能形成膜上能形成類似于類似于COP I的衣被小泡，酵母的衣被小泡，酵母COP II衣被蛋白的變異體，會在衣被蛋白的變異體，會在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中積累蛋白質(zhì)。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中積累蛋白質(zhì)。2.吞噬作用吞噬作用特點：胞吞物為特點：胞吞物為大分子大分子和和顆粒顆粒物質(zhì)；物質(zhì)； 形成的胞吞泡大（直徑大于形成的胞吞泡大（直徑大于250nm）；）； 信號觸發(fā)過程；信號觸發(fā)過程； 微絲和結(jié)合蛋白。微絲和結(jié)合蛋白。作用：防御侵染和垃圾清除工。作用：防御侵染和垃圾清除工。包涵素包涵素：分子量為：分子量為180，000道爾頓的蛋白質(zhì)，道爾頓的蛋白質(zhì)，包裹在

18、包裹在“被覆窩被覆窩”的細(xì)胞質(zhì)表面上，與受體的細(xì)胞質(zhì)表面上，與受體介導(dǎo)的對低密度脂蛋白介導(dǎo)的對低密度脂蛋白(LDL)、胰島素及其、胰島素及其他配體的內(nèi)攝作用有關(guān)他配體的內(nèi)攝作用有關(guān)胞飲作用和吞噬作用的胞飲作用和吞噬作用的區(qū)別區(qū)別 特特 征征 物質(zhì)物質(zhì) 胞吞泡的大小胞吞泡的大小 轉(zhuǎn)運方式轉(zhuǎn)運方式 胞吞泡形成機制胞吞泡形成機制胞飲作用胞飲作用 溶液溶液 小于小于150150nm nm 連續(xù)的過程連續(xù)的過程 網(wǎng)格蛋白和接合素蛋白網(wǎng)格蛋白和接合素蛋白吞噬作用吞噬作用 大顆粒大顆粒 大于大于250250nm nm 受體介導(dǎo)的信受體介導(dǎo)的信 微絲和結(jié)合蛋白微絲和結(jié)合蛋白 號觸發(fā)過程號觸發(fā)過程（二）受體介導(dǎo)

19、的胞吞作用（二）受體介導(dǎo)的胞吞作用受體介導(dǎo)的胞吞作用：配體和受體結(jié)合受體介導(dǎo)的胞吞作用：配體和受體結(jié)合網(wǎng)格蛋白聚集網(wǎng)格蛋白聚集有被小窩有被小窩去被的囊泡和去被的囊泡和胞內(nèi)體胞內(nèi)體融合融合有被小泡有被小泡胞內(nèi)體胞內(nèi)體是動物細(xì)胞內(nèi)由膜包圍的細(xì)胞器，其作用是傳輸由胞是動物細(xì)胞內(nèi)由膜包圍的細(xì)胞器，其作用是傳輸由胞吞作用攝入的物質(zhì)到溶酶體中被降解。吞作用攝入的物質(zhì)到溶酶體中被降解。溶酶體溶酶體（單層磷脂）（單層磷脂）（載脂蛋白）（載脂蛋白）低密度脂蛋白低密度脂蛋白（low-densitylipoproteins,LDL):是膽固醇在肝細(xì)是膽固醇在肝細(xì)胞合成后與磷脂胞合成后與磷脂和蛋白質(zhì)形成的和蛋白質(zhì)形成

20、的復(fù)合物復(fù)合物,進入血液，進入血液，通過與細(xì)胞表面通過與細(xì)胞表面的的LDL受體結(jié)合受體結(jié)合形成受體形成受體-LDL復(fù)合物，通過網(wǎng)復(fù)合物，通過網(wǎng)絡(luò)蛋白有被小泡絡(luò)蛋白有被小泡的內(nèi)化作用進入的內(nèi)化作用進入細(xì)胞，經(jīng)脫被與細(xì)胞，經(jīng)脫被與包內(nèi)體融合。包內(nèi)體融合。包內(nèi)體包內(nèi)體是動物細(xì)是動物細(xì)胞內(nèi)由膜包圍的胞內(nèi)由膜包圍的細(xì)胞器，作用是細(xì)胞器，作用是傳輸新吞入細(xì)胞傳輸新吞入細(xì)胞的物質(zhì)到溶酶體的物質(zhì)到溶酶體被降解。被降解。包內(nèi)體膜上有包內(nèi)體膜上有ATP驅(qū)動的質(zhì)驅(qū)動的質(zhì)子泵，將子泵，將H+泵進包內(nèi)體腔泵進包內(nèi)體腔中，使腔內(nèi)中，使腔內(nèi)PH降低，引降低，引起起LDL與受與受體分離。包內(nèi)體分離。包內(nèi)體以出芽的方體以出芽的

21、方式形成運載受式形成運載受體的小泡，返體的小泡，返回細(xì)胞膜，重回細(xì)胞膜，重復(fù)使用。含復(fù)使用。含LDL的包內(nèi)的包內(nèi)體與溶酶體融體與溶酶體融合，合，LDL被被水解，釋放出水解，釋放出膽固醇和脂肪膽固醇和脂肪酸供細(xì)胞利用。酸供細(xì)胞利用。不同類型受體的胞內(nèi)體的分選途徑：不同類型受體的胞內(nèi)體的分選途徑：（1）返回原來的質(zhì)膜結(jié)構(gòu)域，重新發(fā)揮受體的作用；）返回原來的質(zhì)膜結(jié)構(gòu)域，重新發(fā)揮受體的作用；（2）進入溶酶體中被消化掉，稱為受體下行調(diào)節(jié)；）進入溶酶體中被消化掉，稱為受體下行調(diào)節(jié)；（3）被運至質(zhì)膜的不同結(jié)構(gòu)域，稱為跨細(xì)胞的轉(zhuǎn)運。）被運至質(zhì)膜的不同結(jié)構(gòu)域，稱為跨細(xì)胞的轉(zhuǎn)運。（三）（三）胞吐作用胞吐作用def

22、ault pathway默認(rèn)途徑默認(rèn)途徑?第二節(jié)第二節(jié) 細(xì)胞通訊與信號傳遞細(xì)胞通訊與信號傳遞 細(xì)胞通訊與細(xì)胞識別細(xì)胞通訊與細(xì)胞識別 細(xì)胞信號傳遞細(xì)胞信號傳遞 細(xì)胞信號傳遞的基本特征與蛋白激酶的網(wǎng)絡(luò)整合信息細(xì)胞信號傳遞的基本特征與蛋白激酶的網(wǎng)絡(luò)整合信息一、細(xì)胞通訊與細(xì)胞識別一、細(xì)胞通訊與細(xì)胞識別細(xì)胞通訊細(xì)胞通訊（cell communicationcell communication）細(xì)胞識別細(xì)胞識別（cell recognitioncell recognition）(一一)細(xì)胞通訊（細(xì)胞通訊（cell communication）概念：細(xì)胞通訊是指一個細(xì)胞發(fā)出的信息通過介質(zhì)傳概念：細(xì)胞通訊是指

23、一個細(xì)胞發(fā)出的信息通過介質(zhì)傳 遞到另一個細(xì)胞并產(chǎn)生相應(yīng)的反應(yīng)。遞到另一個細(xì)胞并產(chǎn)生相應(yīng)的反應(yīng)。細(xì)胞通訊方式細(xì)胞通訊方式： 接觸性依賴的通訊接觸性依賴的通訊 間隙連接實現(xiàn)代謝偶聯(lián)或電偶聯(lián)間隙連接實現(xiàn)代謝偶聯(lián)或電偶聯(lián) 分泌化學(xué)信號進行通訊分泌化學(xué)信號進行通訊內(nèi)分泌（內(nèi)分泌（endocrineendocrine）：低濃度；低濃度；全身性；全身性；長時效。長時效。旁分泌（旁分泌（paracrineparacrine）：細(xì)胞分泌的信號分子通過擴散作用細(xì)胞分泌的信號分子通過擴散作用 于鄰近的細(xì)胞。包括各類細(xì)胞因子和氣體信號分子。于鄰近的細(xì)胞。包括各類細(xì)胞因子和氣體信號分子。自分泌（自分泌（autocrin

24、eautocrine）：信號發(fā)放細(xì)胞和靶細(xì)胞為同類或同信號發(fā)放細(xì)胞和靶細(xì)胞為同類或同 一細(xì)胞，常見于癌變細(xì)胞。一細(xì)胞，常見于癌變細(xì)胞。化學(xué)突觸（化學(xué)突觸（chemical synapsechemical synapse）：神經(jīng)遞質(zhì)由突觸前膜釋神經(jīng)遞質(zhì)由突觸前膜釋 放，經(jīng)突觸間隙擴散到突觸后膜，作用于特定的靶細(xì)胞。放，經(jīng)突觸間隙擴散到突觸后膜，作用于特定的靶細(xì)胞。 概念：細(xì)胞通過其表面的受體與胞外信號物質(zhì)分子選擇性地相概念：細(xì)胞通過其表面的受體與胞外信號物質(zhì)分子選擇性地相 互作用，進而導(dǎo)致胞內(nèi)一系列生理生化變化，最終表現(xiàn)互作用，進而導(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

25、程。為細(xì)胞整體的生物學(xué)效應(yīng)的過程。 信號通路（信號通路（signaling pathway） 細(xì)胞接受外界信號，通過一整套特定的機制，將胞外信號轉(zhuǎn)細(xì)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(dǎo)為胞內(nèi)信號，最終調(diào)節(jié)特定基因的表達(dá)，引起細(xì)胞的應(yīng)答導(dǎo)為胞內(nèi)信號，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)的過程稱為反應(yīng)的過程稱為細(xì)胞信號通路細(xì)胞信號通路。細(xì)胞識別細(xì)胞識別（cellrecognition）二、細(xì)胞信號傳遞二、細(xì)胞信號傳遞細(xì)胞的信號分子和受體細(xì)胞的信號分子和受體細(xì)胞內(nèi)受體介導(dǎo)的信號傳遞細(xì)胞內(nèi)受體介導(dǎo)的信號傳遞細(xì)胞表面受體介導(dǎo)的信號傳遞細(xì)胞表面受體介導(dǎo)的信號傳遞細(xì)胞表面的整聯(lián)蛋白

26、介導(dǎo)的信號傳遞細(xì)胞表面的整聯(lián)蛋白介導(dǎo)的信號傳遞（一）（一）細(xì)胞的信號分子和受體細(xì)胞的信號分子和受體 類型：類型： 溶解性：親脂性的信號分子溶解性：親脂性的信號分子 親水性的信號分子親水性的信號分子 化學(xué)結(jié)構(gòu)：短肽、蛋白質(zhì)、氣體分子等化學(xué)結(jié)構(gòu)：短肽、蛋白質(zhì)、氣體分子等 產(chǎn)生和作用方式：內(nèi)分泌激素、神經(jīng)遞質(zhì)、局部產(chǎn)生和作用方式：內(nèi)分泌激素、神經(jīng)遞質(zhì)、局部 化學(xué)介導(dǎo)因子和化學(xué)介導(dǎo)因子和氣體分子氣體分子 特點：特點：特異性；特異性；高效性；高效性；被滅活性。被滅活性。細(xì)胞的信號分子細(xì)胞的信號分子受體（受體（receptorreceptor）概念概念：受體是一種能夠受體是一種能夠識別識別和和選擇性結(jié)合選

27、擇性結(jié)合某種配體（信某種配體（信 號分子）的大分子物質(zhì)，多為糖蛋白，一般至少號分子）的大分子物質(zhì)，多為糖蛋白，一般至少 包括兩個功能區(qū)域，與包括兩個功能區(qū)域，與配體結(jié)合的區(qū)域配體結(jié)合的區(qū)域和和產(chǎn)生效產(chǎn)生效 應(yīng)的區(qū)域應(yīng)的區(qū)域 。類型類型：細(xì)胞內(nèi)受體（細(xì)胞內(nèi)受體（intracellular receptor） 細(xì)胞表面受體（細(xì)胞表面受體（cell surface receptor）鈍化途徑鈍化途徑： 受體失活受體失活(receptor inactivation)。 受體隱蔽（受體隱蔽（receptor sequestration） 受體下行調(diào)節(jié)（受體下行調(diào)節(jié)（receptor down-regul

28、ation） 受體與配體（信號分子）間作用的主要特征受體與配體（信號分子）間作用的主要特征 特異性；特異性； 飽和性；飽和性； 高度的親和力。高度的親和力。 第二信使學(xué)說和分子開關(guān)第二信使學(xué)說（第二信使學(xué)說（second messenger theory）：）： 由由Sutherland于于70年代提出，并因此而獲得諾貝爾獎。第年代提出，并因此而獲得諾貝爾獎。第 二二 信使有信使有cAMP、 cGMP、三磷酸肌醇、二?；视偷取Ｈ姿峒〈肌⒍；视偷?。分子開關(guān)分子開關(guān)：磷酸化和去磷酸化磷酸化和去磷酸化 GTPGTP和和GDPGDP的交替結(jié)合的交替結(jié)合 蛋白激酶是一類磷酸轉(zhuǎn)移酶，其作用是將蛋白

29、激酶是一類磷酸轉(zhuǎn)移酶，其作用是將 ATP 的的 磷酸磷酸基轉(zhuǎn)移到底物特定的氨基酸殘基上，使蛋白質(zhì)磷酸化。基轉(zhuǎn)移到底物特定的氨基酸殘基上，使蛋白質(zhì)磷酸化。 蛋白激酶在信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中有兩個方面的作用：一是通過磷酸蛋白激酶在信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中有兩個方面的作用：一是通過磷酸化調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)的活性；二是通過蛋白質(zhì)的逐級磷酸化，使信化調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)的活性；二是通過蛋白質(zhì)的逐級磷酸化，使信號逐級放大，引起細(xì)胞反應(yīng)。號逐級放大，引起細(xì)胞反應(yīng)。蛋白激酶蛋白激酶 GTP結(jié)合蛋白（結(jié)合蛋白（GTP-binding regulatory protein）（二）（二）細(xì)胞內(nèi)受體介導(dǎo)的信號傳導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)受體介導(dǎo)的信號傳導(dǎo) 甾類激素介導(dǎo)的甾類激素

30、介導(dǎo)的信號通路信號通路 一氧化氮介導(dǎo)的一氧化氮介導(dǎo)的信號通路信號通路血管內(nèi)皮細(xì)胞接受乙酰膽堿，引起胞內(nèi)Ca2+濃度升高，激活一氧化氮合酶，細(xì)胞釋放NO，NO擴散進入平滑肌細(xì)胞，與胞質(zhì)鳥苷酸環(huán)化酶（GTP-cyclase，GC）活性中心的Fe2結(jié)合，改變酶的構(gòu)象，導(dǎo)致酶活性的增強和cGMP合成增多。cGMP可降低血管平滑肌中的Ca2+離子濃度。引起血管平滑肌的舒張，血管擴張、血流通暢。硝酸甘油治療心絞痛，其作用機理是在體內(nèi)轉(zhuǎn)化為NO，可舒張血管，減輕心臟負(fù)荷和心肌的需氧量 。（三）（三）細(xì)胞表面受體介導(dǎo)的信號傳遞細(xì)胞表面受體介導(dǎo)的信號傳遞細(xì)胞表面受體的細(xì)胞表面受體的類型類型： 離子通道型受體（離

31、子通道型受體（ion-channel-linked receptor） G蛋白耦聯(lián)型受體（蛋白耦聯(lián)型受體（G-protein-linked receptor） 酶耦聯(lián)的受體（酶耦聯(lián)的受體（enzyme-linked receptor）介導(dǎo)的信號傳遞：介導(dǎo)的信號傳遞： 三聚體三聚體GTP結(jié)合調(diào)節(jié)蛋白（結(jié)合調(diào)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， 和和亞基通過共價結(jié)合的脂肪酸鏈尾結(jié)合在膜上。亞基通過共價結(jié)合的脂肪酸鏈尾結(jié)合在膜上。G蛋白在信蛋白在信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程中起著分子開關(guān)的作用，當(dāng)號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程中

32、起著分子開關(guān)的作用，當(dāng)亞基與亞基與GDP結(jié)合時處結(jié)合時處于關(guān)閉狀態(tài)，與于關(guān)閉狀態(tài)，與GTP結(jié)合時處于開啟狀態(tài)結(jié)合時處于開啟狀態(tài)。 G蛋白耦聯(lián)型受體為蛋白耦聯(lián)型受體為7次跨膜蛋白，受體胞外結(jié)構(gòu)域識別胞外次跨膜蛋白，受體胞外結(jié)構(gòu)域識別胞外信號分子并與之結(jié)合，胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域與信號分子并與之結(jié)合，胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域與G蛋白耦聯(lián)。通過與蛋白耦聯(lián)。通過與G蛋白蛋白耦聯(lián)，調(diào)節(jié)相關(guān)酶活性，在細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生第二信使，從而將胞外耦聯(lián)，調(diào)節(jié)相關(guān)酶活性，在細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生第二信使，從而將胞外信號跨膜傳遞到胞內(nèi)。信號跨膜傳遞到胞內(nèi)。概念概念：細(xì)胞外信號和相應(yīng)的受體結(jié)合，導(dǎo)致胞內(nèi)第二信使：細(xì)胞外信號和相應(yīng)的受體結(jié)合，導(dǎo)致胞內(nèi)第二信使 cAMP的水平變化而引起細(xì)胞反應(yīng)的信號通路。的水平變化而引起細(xì)胞反應(yīng)的信號通路。組分及分析組分及分析： 受體；調(diào)節(jié)蛋白；受體；調(diào)節(jié)蛋白；腺苷酸環(huán)化酶腺苷酸環(huán)化酶（AdenylylAdenylyl cyclasecyclase）；）； 蛋白激酶蛋白激酶A（Protein Kinase A，PKA）；）；環(huán)腺苷酸磷酸二環(huán)腺苷酸磷酸二 酯酶（酯酶（cAMP phosphodiesterase）。）。反應(yīng)鏈反應(yīng)鏈：激