第五章物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸與信號(hào)傳遞

1、 1.1 1.1 被動(dòng)運(yùn)輸被動(dòng)運(yùn)輸（passive transport）1.2 1.2 主動(dòng)運(yùn)輸主動(dòng)運(yùn)輸（active transport）1.3 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，據(jù)估計(jì)細(xì)胞膜上與物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)有關(guān)的蛋白占核基因編碼蛋白的530%，細(xì)胞用在物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)方面的能量達(dá)細(xì)胞總消耗能量的三分之二。 細(xì)胞通訊與細(xì)胞識(shí)別 細(xì)胞的信號(hào)分子與受體 分子開關(guān)（molecular switches）與蛋白激酶 通過細(xì)胞內(nèi)受體介導(dǎo)的信號(hào)傳遞 通過細(xì)胞表面受體介導(dǎo)的信號(hào)跨膜傳遞 由細(xì)胞表面整聯(lián)蛋白介導(dǎo)的信

2、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 1.1.1 簡(jiǎn)單擴(kuò)散（simple diffusion）特點(diǎn)：沿濃度梯度（或電化學(xué)梯度）擴(kuò)散；不需要提供能量；沒有膜蛋白的協(xié)助。 1.1.2 協(xié)助擴(kuò)散（facilitated diffusion）特點(diǎn)：比自由擴(kuò)散轉(zhuǎn)運(yùn)速率高； 存在最大轉(zhuǎn)運(yùn)速率； 有特異性膜蛋白的協(xié)助， 這類特殊的膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白主要有載體蛋白和通道蛋白兩種類型。 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，又稱離子通

3、道 。 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）l K+通道具有三種狀態(tài)：開啟、關(guān)閉和失活，S4段是電壓感受器，S4段上的正電荷可能是門控電荷，當(dāng)膜去極化時(shí)（膜外為負(fù)，膜內(nèi)為正），引起帶正電荷的氨基酸殘基轉(zhuǎn)向細(xì)胞外側(cè)面，通道蛋白構(gòu)象改變，“門”打開，大量K+ 外流，此時(shí)相當(dāng)于K+的自由擴(kuò)散。K+電位門和Ach配體門一樣只是瞬間（約幾毫秒）開放，然后失活。此時(shí)N端的球形結(jié)構(gòu)，堵塞在通道中央，通道失活，稍后球體釋放，“門”處于關(guān)閉狀態(tài)。l N型乙酰膽堿受體

4、是目前了解較多的一類配體門通道。它是由4種不同的亞單位組成的5聚體，總分子量約為290kd。亞單位通過氫鍵等非共價(jià)鍵，形成一個(gè)結(jié)構(gòu)為2的梅花狀通道樣結(jié)構(gòu)，其中的兩個(gè)亞單位是同兩分子Ach相結(jié)合的部位。l Ach門通道具有具有三種狀態(tài)：開啟、關(guān)閉和失活。當(dāng)受體的兩個(gè)亞單位結(jié)合Ach時(shí)，引起通道構(gòu)象改變，通道瞬間開啟，膜外Na+內(nèi)流，膜內(nèi)K+外流。使該處膜內(nèi)外電位差接近于0值，引起肌細(xì)胞動(dòng)作電位，肌肉收縮。Ach釋放后，瞬間即被乙酰膽堿酯酶水解，通道在約1毫秒內(nèi)關(guān)閉。如果Ach存在的時(shí)間過長(zhǎng)（約20毫秒后），則通道會(huì)處于失活狀態(tài)。l 箭毒和銀環(huán)蛇毒素可與乙酰膽堿受體結(jié)合，但不能開啟通道，導(dǎo)致肌肉麻

5、痹。 1.2.1 1.2.1 特點(diǎn)特點(diǎn): : 逆濃度梯度（逆化學(xué)梯度）運(yùn)輸；需要能量（由ATP直接供能）或與釋放能量的過程偶聯(lián)（協(xié)同運(yùn)輸）；都有載體蛋白。 1.2.2 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） 鈣離子泵鈣離子泵（Ca2+-ATP酶） 質(zhì)子泵質(zhì)子泵：P-型質(zhì)子泵、V-型質(zhì)子泵、H+-ATP酶 由由ATP間接提供能量的主動(dòng)運(yùn)輸間接提供能量的主動(dòng)運(yùn)輸 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 光能驅(qū)動(dòng)的主動(dòng)運(yùn)輸，見于細(xì)菌。光能

6、驅(qū)動(dòng)的主動(dòng)運(yùn)輸，見于細(xì)菌。 l 鈣離子泵對(duì)于細(xì)胞是非常重要的，因?yàn)殁}離子通常與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)有關(guān)，鈣離子濃度的變化會(huì)引起細(xì)胞內(nèi)信號(hào)途徑的反應(yīng)，導(dǎo)致一系列的生理變化。通常細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度（10-7M）顯著低于細(xì)胞外鈣離子濃度（10-3M），主要是因?yàn)橘|(zhì)膜和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上存在鈣離子轉(zhuǎn)運(yùn)體系。l 細(xì)胞內(nèi)鈣離子泵有兩類：其一是P型離子泵，其原理與鈉鉀泵相似，每分解一個(gè)ATP分子，泵出2個(gè)Ca2+。另一類叫做鈉鈣交換器（Na+-Ca2+ exchanger），屬于反向協(xié)同運(yùn)輸體系（antiporter），通過鈉鈣交換來轉(zhuǎn)運(yùn)鈣離子。作用作用：完成大分子與顆粒性物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸，在轉(zhuǎn)運(yùn)過程中，質(zhì)膜內(nèi)陷，形成包圍細(xì)胞外物

7、質(zhì)的囊泡，又稱膜泡運(yùn)輸，屬于主動(dòng)運(yùn)輸。 胞吞作用胞吞作用 胞吐作用胞吐作用吞噬作用（phagocytosis） 細(xì)胞內(nèi)吞較大的固體顆粒物質(zhì)，如細(xì)菌、細(xì)胞碎片等，稱為吞噬作用。吞噬現(xiàn)象是原生動(dòng)物獲取營養(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。 胞飲作用（pinocytosis） 細(xì)胞吞入的物質(zhì)為液體或極小的顆粒物質(zhì)，這種內(nèi)吞作用稱為胞飲作用。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。 與內(nèi)吞作用的順序相反，某些大分子物質(zhì)通過形成小囊泡從細(xì)胞內(nèi)部移至細(xì)胞表面，小囊泡的膜與質(zhì)膜融合，將物質(zhì)排出細(xì)胞之外，這個(gè)過程也稱為外排作用（exocytosis），細(xì)胞內(nèi)不能消化的物質(zhì)和合成的分泌蛋白都是通過這種途徑排出的。 組成型的外排途徑（constitutive exocytosis pathway） 調(diào)節(jié)型外排途徑（regulated exocytosis pathway）特點(diǎn)：特點(diǎn)：存在于所有真核細(xì)胞 連續(xù)分泌過程