生物膜和細(xì)胞間信息傳遞專家講座

生物膜和細(xì)胞間信息傳遞

（二）生物膜和細(xì)胞間信息傳遞專家講座第1頁（一）物質(zhì)運(yùn)輸

1.物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)經(jīng)過生物膜化學(xué)反應(yīng)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(yùn)體）識(shí)別：S1+T1

S1-T1轉(zhuǎn)運(yùn)：S1-T1

S2-T2釋放：S2-T2

T2+S2恢復(fù)：T2

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

及蛋白載體。生物膜和細(xì)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(xì)胞膜上存在LDL（LowDensityLipoprotein）接納體。LDL與細(xì)胞膜接納體結(jié)合，形成LDL-R復(fù)合物，復(fù)合物被胞吞，進(jìn)入初級(jí)溶酶體，同時(shí)釋放LDL-R，重返細(xì)胞膜。

生物膜和細(xì)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(xì)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(guān)生物大分子完全不一樣，含有三個(gè)相關(guān)聯(lián)功效：

信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，識(shí)別與結(jié)合，產(chǎn)生效應(yīng)。

生物膜和細(xì)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(xì)胞間信息傳遞專家講座第6頁（三）膜抗原

細(xì)胞抗原性，主要是指膜抗原性，它起著識(shí)別作用，標(biāo)志著個(gè)體特異性。（四）一些膜標(biāo)識(shí)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(biāo)識(shí)酶。生物膜和細(xì)胞間信息傳遞專家講座第7頁生物膜標(biāo)識(shí)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(fù)合體半乳糖苷轉(zhuǎn)移酶線粒體ATP合成酶

生物膜和細(xì)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(xì)胞間信息傳遞專家講座第9頁（一）含義：細(xì)胞外信號(hào)經(jīng)過細(xì)胞對(duì)應(yīng)受體引發(fā)細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)（二）意義：多細(xì)胞生物在進(jìn)化過程中形成了多層次信息傳遞和調(diào)控系統(tǒng)；細(xì)胞間信息傳遞連接了整體信息傳遞和受體后傳遞路徑。

細(xì)胞外信號(hào)：生長(zhǎng)因子、細(xì)胞因子、活性肽、激素及其它理化環(huán)境改變等刺激。五、細(xì)胞間信息傳遞及調(diào)控生物膜和細(xì)胞間信息傳遞專家講座第10頁（三）細(xì)胞間相互作用分類：細(xì)胞與細(xì)胞細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)（extracellularmatrix）細(xì)胞與生長(zhǎng)因子生物膜和細(xì)胞間信息傳遞專家講座第11頁細(xì)胞與細(xì)胞、細(xì)胞和分子相互作用生物膜和細(xì)胞間信息傳遞專家講座第12頁（四）細(xì)胞間聯(lián)絡(luò)三類模式內(nèi)分泌（autocrine)旁分泌（paracrine）自分泌（endocrine)生物膜和細(xì)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(xì)胞間連接結(jié)構(gòu)，同時(shí)可測(cè)到離子遷移和電導(dǎo)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(cè)六個(gè)連接素組成連接小體，相鄰兩個(gè)細(xì)胞質(zhì)膜連接小體對(duì)接形成通道間隙連接。生物膜和細(xì)胞間信息傳遞專家講座第14頁Amodelofagapjunction.生物膜和細(xì)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(xì)胞間隙連接使細(xì)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(gè)細(xì)胞鄰近細(xì)胞，使細(xì)胞群成為整體。２、間隙連接維持細(xì)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(fù)，創(chuàng)傷邊緣細(xì)胞死亡，間隙連接通道邊緣關(guān)閉，可預(yù)防其它細(xì)胞死亡，接著創(chuàng)傷訊號(hào)傳遞有開啟一系列修復(fù)機(jī)制。３、細(xì)胞外pH、鈣離子濃度改變以及環(huán)境污染物等化學(xué)物質(zhì)可造成細(xì)胞間通道通透性改變，也可經(jīng)過間隙連接介導(dǎo)。生物膜和細(xì)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(xì)胞間信息傳遞專家講座第17頁六、表面抗原與細(xì)胞粘附分子

1.

細(xì)胞表面抗原決定簇（CD系統(tǒng)）——細(xì)胞標(biāo)志

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

細(xì)胞粘附分子（celladhesionmolecules,CAMs）是細(xì)胞膜蛋白組成部分，屬糖蛋白，與形態(tài)形成調(diào)整相關(guān)，被認(rèn)為是形態(tài)調(diào)整主要成份。不過CAMs作用不不過將細(xì)胞粘合在一起，大部分CAMs相互作用同時(shí)伴伴隨有增殖和分化信號(hào)傳遞。生物膜和細(xì)胞間信息傳遞專家講座第19頁細(xì)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(dǎo)免疫和炎癥反應(yīng)整合素（integrins）族：在細(xì)胞與細(xì)胞以及細(xì)胞與基質(zhì)間粘附中起作用。選擇素（selectin）族：在淋巴細(xì)胞“歸巢”、血小板及白細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞相互中起作用分子。生物膜和細(xì)胞間信息傳遞專家講座第20頁Majorfamiliesofcell-adhesionmolecules(CAMs）生物膜和細(xì)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(xì)胞間信息傳遞專家講座第22頁3.細(xì)胞因子

細(xì)胞因子（cytokine）是指活細(xì)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(shí)，有很強(qiáng)生物活性，對(duì)細(xì)胞增殖、分化或其它細(xì)胞功效有顯著作用。激素和細(xì)胞因子沒有本質(zhì)區(qū)分，屬細(xì)胞因子范圍。生物膜和細(xì)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(xì)胞半固體培養(yǎng)中，在不一樣造血細(xì)胞系列特異因子作用下，長(zhǎng)出不一樣系列細(xì)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(duì)應(yīng)CSFs有不一樣氨基酸序列同源性。如EPO、Multi-CSF（IL-3）生物膜和細(xì)胞間信息傳遞專家講座第24頁EPO（Erythropoietin,紅細(xì)胞生成素，紅細(xì)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(duì)腎性貧血有很好療效，是當(dāng)前最有療效細(xì)胞因子之一。

TPO(Thrombopoietin,血小板生成素，巨核細(xì)胞生長(zhǎng)和發(fā)育因子)，該因子并非僅在成熟巨核細(xì)胞胞漿脫落產(chǎn)生血小板時(shí)才起作用，而是整個(gè)血小板生成過程中必不可少。生物膜和細(xì)胞間信息傳遞專家講座第25頁白細(xì)胞介素類（IL）白細(xì)胞介素（interleukin）是由激活白細(xì)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(xì)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(yīng)答關(guān)鍵因子，T細(xì)胞生長(zhǎng)因子）IL-4（主要生物學(xué)活性為刺激B細(xì)胞生長(zhǎng)）。生物膜和細(xì)胞間信息傳遞專家講座第26頁

轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子族（TGF-

s）

是一類結(jié)構(gòu)相同，生物活性相近，生物學(xué)作用廣泛細(xì)胞因子。是必不可少細(xì)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(xì)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(dǎo)單核-巨噬細(xì)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(xì)胞間信息傳遞專家講座第28頁干細(xì)胞生長(zhǎng)因子（SCF，MGF）造血干細(xì)胞生長(zhǎng)主要協(xié)同因子，在肥大細(xì)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(qiáng)集落形成刺激作用，對(duì)成熟細(xì)胞沒有作用。生物膜和細(xì)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(shí)多功效細(xì)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(dǎo)因子，膽堿能神經(jīng)元分化因子等。對(duì)白血病細(xì)胞增殖抑制和促分化作用曾非常引人注目，但長(zhǎng)久動(dòng)物試驗(yàn)結(jié)果顯示并不能用作治療白血病。生物膜和細(xì)胞間信息傳遞專家講座第30頁干擾素（IFNs）

IFN是個(gè)古老基因，抗病毒作用和對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)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(xì)胞和成纖維細(xì)胞產(chǎn)生，都有抗病毒作用。

II型為免疫IFN或IFN-

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

最早發(fā)覺生長(zhǎng)因子，是兩條各有118個(gè)氨基酸相同肽鏈組成二聚體蛋白質(zhì)，由神經(jīng)細(xì)胞靶細(xì)胞所分泌。除有神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育、生長(zhǎng)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(xì)胞間信息傳遞專家講座第32頁表皮生長(zhǎng)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(duì)各種組織起源上皮細(xì)胞都有促增殖作用。前體分子大，是一個(gè)由1168個(gè)氨基酸組成跨膜蛋白，其中53個(gè)氨基酸被切下成