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1、细胞膜对物质的运输功能细胞膜对物质的运输功能细胞膜受体细胞膜受体细胞膜受体与信号转导细胞膜受体与信号转导细胞膜与疾病细胞膜与疾病第五章第五章细胞膜的功能细胞膜的功能第一节第一节细胞膜对物质的运输功能细胞膜对物质的运输功能一、一、细胞膜对小分子物质和离子的运输细胞膜对小分子物质和离子的运输二、二、细胞膜对大分子物质的膜泡运输细胞膜对大分子物质的膜泡运输一、细胞膜对小分子物质和离子的运输一、细胞膜对小分子物质和离子的运输 1 1、被动运输、被动运输 单纯扩散单纯扩散 闸门通道扩散闸门通道扩散 易化扩散易化扩散 2 2、主动运输主动运输 钠钾泵钠钾泵 钙泵钙泵 离子浓度梯度驱动的主动运输离子浓度梯度
2、驱动的主动运输一、细胞膜对小分子物质和离子的运输一、细胞膜对小分子物质和离子的运输 1 1、被动运输、被动运输 单纯扩散单纯扩散(simple diffusion)(simple diffusion)非极性或脂溶性小分子物质非极性或脂溶性小分子物质(苯苯)(核苷核苷)(甘油甘油)(乙醇乙醇)(葡萄糖葡萄糖)闸闸门门通通道道扩扩散散：各各各各种种种种非非非非脂脂脂脂溶溶溶溶性性性性的的的的极极极极性性性性分分分分子子子子，如如如如各种离子、葡萄糖、氨基酸等各种离子、葡萄糖、氨基酸等各种离子、葡萄糖、氨基酸等各种离子、葡萄糖、氨基酸等电压闸门通道电压闸门通道 配体闸门通道配体闸门通道通通道道水通道
3、：直径为水通道：直径为0.350.350.8nm0.8nm的小孔，通道蛋的小孔，通道蛋白的亲水基团镶在小孔的表面，小孔能持续开白的亲水基团镶在小孔的表面，小孔能持续开放，因而能使水和一些大小适宜的分子与带电放，因而能使水和一些大小适宜的分子与带电荷的溶质，经此小孔从膜的一侧以扩散的方式荷的溶质，经此小孔从膜的一侧以扩散的方式运输到膜的另一侧。运输到膜的另一侧。闸门通道闸门通道 所谓通道，即所谓通道，即细胞膜上的通道蛋细胞膜上的通道蛋白质。它是膜蛋白白质。它是膜蛋白分子构型中出现的分子构型中出现的允许某种物质快速允许某种物质快速通过的水相孔洞。通过的水相孔洞。易化扩散（易化扩散（facilita
4、ted diffusionfacilitated diffusion）一定定义义：亲亲水水性性物物质质，借借助助膜膜上上载载体体蛋蛋白白，由由高高浓浓度度向向低低浓浓度度通通过过细细胞胞膜膜。如如：K+K+，Na+,Na+,Ca2+Ca2+等等带带电电离子的转运和葡萄糖、氨基酸等的转运。离子的转运和葡萄糖、氨基酸等的转运。一如如，葡葡萄萄糖糖载载体体对对葡葡萄萄糖糖有有很很高高的的亲亲和和力力，1 1秒秒钟钟可可传传送送180180个个葡葡萄萄糖糖分分子子进进入入细细胞胞。维维生生素素D D可可以以促促进进小小肠肠粘粘膜膜中中钙钙离离子子载载体体的的合合成成，所所以以维维生生素素D D可可以以
5、促进机体对钙的吸取。促进机体对钙的吸取。2 2、主动运输（、主动运输（active transportactive transport）一通通过过膜膜本本身身的的某某种种耗耗能能过过程程，物物质质逆逆电、化学梯度的跨膜运动。电、化学梯度的跨膜运动。主主动动运运输输钠钾泵钠钾泵钙泵钙泵离子浓度梯度驱动的主动运输离子浓度梯度驱动的主动运输K+Na+Ca2+Cl-Na-K泵泵(Na+-K+ATP酶酶)k电化学梯度电化学梯度Na电化学梯度电化学梯度NaNa+-K-K+泵泵NaNa+-K-K+ATPATP酶酶一 Na+-K+Na+-K+泵的作用：泵的作用：一 第一、维持细胞膜内外第一、维持细胞膜内外Na
6、+Na+、K+K+的浓度梯度；的浓度梯度；一 其次、维持膜电位；其次、维持膜电位；一 第第三三、限限制制细细胞胞的的体体积积，并并为为细细胞胞主主动动转转运运葡萄糖和氨基酸创建条件。葡萄糖和氨基酸创建条件。一红细胞影泡的定位探讨证明：红细胞影泡的定位探讨证明：一 第第一一、Na+Na+、K+K+的的转转运运与与ATPATP的的水水解解紧紧紧紧地地偶偶联联在一起，缺一方，另一方就不能发生；在一起，缺一方，另一方就不能发生；一 其其次次、当当Na+Na+与与ATPATP酶酶在在膜膜内内侧侧，K+K+在在膜膜外外侧侧时，离子的传送和时，离子的传送和ATPATP的水解才可发生；的水解才可发生；一 第第
7、三三、一一个个ATPATP酶酶分分子子每每秒秒钟钟可可水水解解100100个个ATPATP分分子，水解一个子，水解一个ATPATP分子可排出分子可排出3 3个个Na+Na+，泵入，泵入2 2个个K+K+。转运过程：转运过程：Na+-K+ATPNa+-K+ATP酶是由一个跨膜催化亚单位和一个酶是由一个跨膜催化亚单位和一个糖蛋白组成，前者在细胞质面有糖蛋白组成，前者在细胞质面有Na+Na+和和ATPATP的连接部位，的连接部位，Na+Na+在膜内侧与酶结合，促使在膜内侧与酶结合，促使ATPATP水解，释放能量的同时，水解，释放能量的同时，使酶在膜内侧磷酸化，引起酶的变构，即与使酶在膜内侧磷酸化，引
8、起酶的变构，即与Na+Na+结合的部位结合的部位转向膜外侧，将转向膜外侧，将Na+Na+排出细胞，同时即与排出细胞，同时即与K+K+结合转向膜内侧，结合转向膜内侧，K+K+与酶结合后，促进酶的去磷酸化，使酶复原原来的构象，与酶结合后，促进酶的去磷酸化，使酶复原原来的构象，K+K+泵入细胞内。泵入细胞内。Na+-K+ATPNa+-K+ATP酶通过发生可逆的变构、反复的磷酸化与去磷酶通过发生可逆的变构、反复的磷酸化与去磷酸化来完成排酸化来完成排Na+Na+吸吸 K+K+的作用。的作用。细胞内细胞内细胞外细胞外l钙泵位于细胞膜上和肌浆网膜上钙泵位于细胞膜上和肌浆网膜上l肌浆网是肌肉细胞中的滑面内质网
9、，它是肌肉细胞内肌浆网是肌肉细胞中的滑面内质网，它是肌肉细胞内CaCa2+2+存存贮器。钙泵负责将肌肉细胞质是的贮器。钙泵负责将肌肉细胞质是的CaCa2+2+泵入肌浆网内，使肌浆泵入肌浆网内，使肌浆网内的网内的CaCa2+2+保持高浓度。若神经发生冲动，肌肉细胞膜去极化，保持高浓度。若神经发生冲动，肌肉细胞膜去极化，CaCa2+2+从肌浆网释放入细胞质内，引起肌肉收缩。释放入细胞质从肌浆网释放入细胞质内，引起肌肉收缩。释放入细胞质内的内的CaCa2+2+，由肌浆网膜上的钙泵，泵入肌浆网，维持膜内外钙，由肌浆网膜上的钙泵，泵入肌浆网，维持膜内外钙离子的浓度差。离子的浓度差。l每个每个CaCa2+
10、2+ATPATP酶每秒钟可水解酶每秒钟可水解1010个个ATPATP分子，每个分子，每个ATPATP分子可分子可转运转运2 2个个CaCa2+2+进入肌浆网进入肌浆网 钙泵钙泵CaCa2+2+ATPATP酶酶(细胞膜细胞膜)(细胞液细胞液)Na+驱动的反向驱动的反向Ca2+泵泵这种主动运输是由离子浓度梯度贮存的能这种主动运输是由离子浓度梯度贮存的能量来驱动的，不须要消耗细胞的代谢能量来驱动的，不须要消耗细胞的代谢能(ATP)(ATP)。如，小肠上皮细胞摄取肠腔内的葡萄糖时如，小肠上皮细胞摄取肠腔内的葡萄糖时须要肠腔内高浓度的须要肠腔内高浓度的Na+Na+驱动。驱动。(如图如图5-6)5-6)离
11、子浓度梯度驱动的主动运输离子浓度梯度驱动的主动运输二、细胞膜对大分子物质的膜泡运输二、细胞膜对大分子物质的膜泡运输一指指大大分分子子物物质质或或物物质质团团块块，通通过过困困难难的的膜膜结结构构的功能变更进出细胞的过程。的功能变更进出细胞的过程。一 一 胞吞作用胞吞作用一 膜泡运输膜泡运输一 胞吐作用胞吐作用吞噬作用吞噬作用吞饮作用吞饮作用细胞膜有被小窝和有被小细胞膜有被小窝和有被小 泡泡与受体介导的胞吞作用与受体介导的胞吞作用 是指颗粒或液体借形成小泡通过细胞膜，被是指颗粒或液体借形成小泡通过细胞膜，被成批摄取的过程。其过程是被吞入的物质与细成批摄取的过程。其过程是被吞入的物质与细胞膜表面接
12、触，即该物质与膜上某些蛋白质有胞膜表面接触，即该物质与膜上某些蛋白质有特殊的亲和力，附着在膜上，两边的膜向外突特殊的亲和力，附着在膜上，两边的膜向外突起，接触处的膜向内凹陷、收缩并与细胞膜脱起，接触处的膜向内凹陷、收缩并与细胞膜脱离，形成一个包含摄入物的小泡，称为胞吞小离，形成一个包含摄入物的小泡，称为胞吞小泡。泡。1 1、胞吞作用、胞吞作用:吞噬作用：细胞摄取大颗粒的过程，如吞噬细菌吞噬作用：细胞摄取大颗粒的过程，如吞噬细菌和细胞碎片。和细胞碎片。吞噬作用广泛存在于生物体内。原生动物草吞噬作用广泛存在于生物体内。原生动物草履虫等是以吞噬作用作为摄取食物的一种方式，哺乳履虫等是以吞噬作用作为摄
13、取食物的一种方式，哺乳动物大多数细胞没有吞噬作用，只有少数特化细胞具动物大多数细胞没有吞噬作用，只有少数特化细胞具有这一功能，它们不再是摄食的一种方式，而是起着有这一功能，它们不再是摄食的一种方式，而是起着防卫的功能。专用于对抗细菌、尘埃等外来的有害异防卫的功能。专用于对抗细菌、尘埃等外来的有害异物，如单核物，如单核-吞噬细胞系统的巨噬细胞、单核细胞和吞噬细胞系统的巨噬细胞、单核细胞和多形核白细胞等。它们广泛分布于组织和血液中，共多形核白细胞等。它们广泛分布于组织和血液中，共同防卫细菌的侵入，并清除苍老和死亡的细胞等。巨同防卫细菌的侵入，并清除苍老和死亡的细胞等。巨噬细胞每天要清除噬细胞每天要
14、清除10111011个苍老的红细胞。个苍老的红细胞。细胞的吞噬作用细胞的吞噬作用吞饮作用：吞饮作用：指细胞摄取液体指细胞摄取液体和溶质的过程。由细和溶质的过程。由细胞膜包袱的液体内陷胞膜包袱的液体内陷而形成的小泡，称为而形成的小泡，称为吞饮小泡或吞饮体。吞饮小泡或吞饮体。细胞膜有被小窝和有被小泡与受体介导的胞吞作用：细胞膜有被小窝和有被小泡与受体介导的胞吞作用：大分子与细胞表面的受体结合，通过有被小窝进入细大分子与细胞表面的受体结合，通过有被小窝进入细胞，此过程称为受体介导的胞吞作用。胞，此过程称为受体介导的胞吞作用。有被小窝：在细胞膜表面有摄取蛋白质的特化部位，有被小窝：在细胞膜表面有摄取蛋
15、白质的特化部位，该部位细胞膜向内凹陷，在膜的细胞质面覆盖了一层该部位细胞膜向内凹陷，在膜的细胞质面覆盖了一层与有被小泡相像的包被结构，此特化区域称为有被小与有被小泡相像的包被结构，此特化区域称为有被小窝。窝。有被小泡：直径约有被小泡：直径约50250nm之间，其细胞质面覆之间，其细胞质面覆盖了毛刺状的包被，故称为有被小泡。有被小泡由细盖了毛刺状的包被，故称为有被小泡。有被小泡由细胞膜或高尔基复合体形成。胞膜或高尔基复合体形成。网格蛋白网格蛋白从冰冻蚀刻技术视察有被小窝与有被小泡的衣被呈从冰冻蚀刻技术视察有被小窝与有被小泡的衣被呈多角形网状结构。将衣被分别提纯，发觉小泡膜含多角形网状结构。将衣被
16、分别提纯，发觉小泡膜含有数种蛋白质，其中最具有特征性的是网格蛋白，有数种蛋白质，其中最具有特征性的是网格蛋白，它是一种高度稳定的纤维状蛋白。它是一种高度稳定的纤维状蛋白。网格蛋白是由三条较大的肽链网格蛋白是由三条较大的肽链(重链重链)和三条小的肽链和三条小的肽链(轻链轻链)形成的三脚蛋白复合体。由三脚蛋白在小泡的形成的三脚蛋白复合体。由三脚蛋白在小泡的表面排列成五角形或六角形的篮网状结构，包在小表面排列成五角形或六角形的篮网状结构，包在小泡膜的外表面形成了有被小窝与有被小泡。泡膜的外表面形成了有被小窝与有被小泡。冰冻蚀刻技术：冰冻蚀刻技术：将标本用液氮超低温冷将标本用液氮超低温冷冻，真空中割断
17、，稍升温使冰升华，细胞冻，真空中割断，稍升温使冰升华，细胞内外凡空隙处或含游离水较多的地方将因内外凡空隙处或含游离水较多的地方将因失水而下陷，膜和其它一些结构被显露出失水而下陷，膜和其它一些结构被显露出来。来。02-10-15 26 网格蛋白的功能：网格蛋白的功能：第一、从有被小窝处选择或解除分子；第一、从有被小窝处选择或解除分子；其次、为细胞膜凹陷供应结构支架。其次、为细胞膜凹陷供应结构支架。细胞对胆固醇的摄取细胞对胆固醇的摄取 食物食物肝细胞内合成胆固醇肝细胞内合成胆固醇血液血液LDLLDL组织细胞组织细胞低密度脂蛋白低密度脂蛋白(LDL)(LDL)：血液中的胆固醇与蛋白质结合而成：血液中
18、的胆固醇与蛋白质结合而成，其形态为圆形颗粒，直径约，其形态为圆形颗粒，直径约22nm22nm，颗粒核心含有大，颗粒核心含有大约约15001500个胆固醇分子，它们与脂肪酸结合形成胆固醇个胆固醇分子，它们与脂肪酸结合形成胆固醇脂，外层包围着脂质单层，一种特异性蛋白嵌在脂质脂，外层包围着脂质单层，一种特异性蛋白嵌在脂质层中。层中。组成细胞膜组成细胞膜合成类固醇激素合成类固醇激素合成胆汁酸合成胆汁酸胆固醇用于胆固醇用于摄取过程：摄取过程：当细胞须要胆固醇时，细胞当细胞须要胆固醇时，细胞 先合成先合成LDLLDL受体，并将其受体镶受体，并将其受体镶嵌于细胞膜的特化区嵌于细胞膜的特化区有被小窝区，有被小
19、窝区，LDLLDL与其受体在有被小窝区与其受体在有被小窝区结合，结合后有被小窝向细胞内凹陷，与细胞膜脱离，进入细胞，结合，结合后有被小窝向细胞内凹陷，与细胞膜脱离，进入细胞，形成有被小泡。有被小泡很快失去衣被，成为无被小泡，与细胞形成有被小泡。有被小泡很快失去衣被，成为无被小泡，与细胞内体融合，形成较大的内吞小体。内吞小体在细胞内移动的过程内体融合，形成较大的内吞小体。内吞小体在细胞内移动的过程中渐渐酸化，使受体与中渐渐酸化，使受体与LDLLDL解离，各自形成小泡。装有受体的小解离，各自形成小泡。装有受体的小泡又返回到细胞膜的有被小窝区，再次被利用；而装有泡又返回到细胞膜的有被小窝区，再次被利
20、用；而装有LDLLDL的小的小泡则与溶酶体融合，形成吞噬性溶酶体，泡则与溶酶体融合，形成吞噬性溶酶体，LDLLDL在其内被分解成游在其内被分解成游离的胆固醇和蛋白质。假如细胞内胆固醇的量已过剩，这时，胆离的胆固醇和蛋白质。假如细胞内胆固醇的量已过剩，这时，胆固醇即可抑制固醇即可抑制LDLLDL受体的合成，细胞停止对胆固醇的摄取。受体的合成，细胞停止对胆固醇的摄取。LDLLDL受体缺陷有两种表现受体缺陷有两种表现受体对受体对LDLLDL连接部位的缺失；连接部位的缺失；受体有被小窝结合部位的缺失。受体有被小窝结合部位的缺失。2胞吐作用胞吐作用 胞胞吐吐作作用用:主主要要见见于于内内分分泌泌细细胞胞
21、的的激激素素分分泌泌和和神神经经末末梢梢的的递递质质释释放放以以及及细细胞胞内内代代谢谢产产物物的的排排出出。其其过过程程是是在在细细胞胞内内形形成成由由膜膜包包被被的的小小泡泡，渐渐渐渐移移动动到到细细胞胞膜膜的的内内表表面面与与细细胞胞膜膜接接触触，在在接接触触点点两两者者的的膜膜蛋蛋白白发发生生构构象象变变更更，膜相互融合，产生通道，使物质排出。膜相互融合，产生通道，使物质排出。胞吐作用的简洁过程：胞吐作用的简洁过程：细胞内的分泌蛋白是在细胞内的分泌蛋白是在RERRER上的多核糖体上合成，合成上的多核糖体上合成，合成的分泌蛋白进入的分泌蛋白进入RERRER管腔内，在管腔内运输，最终由管腔
22、内，在管腔内运输，最终由RERRER膜包袱形成转运小泡，并与膜包袱形成转运小泡，并与RERRER脱离。脱离。转运小泡与高尔基复合体膜融合，在扁平膜囊泡内分泌转运小泡与高尔基复合体膜融合，在扁平膜囊泡内分泌加工修饰好的分泌蛋白装入分泌囊泡中与扁平膜囊泡分加工修饰好的分泌蛋白装入分泌囊泡中与扁平膜囊泡分别。别。分泌囊泡向细胞膜的确定部位移动，并与细胞膜融合，分泌囊泡向细胞膜的确定部位移动，并与细胞膜融合，融合的膜产生小孔道，将分泌蛋白释放到细胞外，分泌融合的膜产生小孔道，将分泌蛋白释放到细胞外，分泌泡的膜随即加入到细胞膜。泡的膜随即加入到细胞膜。细胞内局部细胞内局部C C2+2+浓度增高，浓度增高
23、，C C2+2+作用于作用于分泌小泡，促使小泡膜与细胞膜融合；另外，分泌小泡，促使小泡膜与细胞膜融合；另外，细胞内形成的分泌小泡在细胞内骨架系统的驱细胞内形成的分泌小泡在细胞内骨架系统的驱使下，使分泌小泡沿着确定的路途运输。使下，使分泌小泡沿着确定的路途运输。胞吐作用发生的机制：胞吐作用发生的机制：胞吐作用的形式胞吐作用的形式结构性分泌途径：连续地排放。结构性分泌途径：连续地排放。调整性分泌途径：分泌物质短暂贮存于分泌小调整性分泌途径：分泌物质短暂贮存于分泌小泡中，只有当细胞接受分泌指令时，才释放分泡中，只有当细胞接受分泌指令时，才释放分泌物。分泌指令通常是指一些化学信号，例如泌物。分泌指令通
24、常是指一些化学信号，例如激素，它们与膜受体结合，使受体活化，引起激素，它们与膜受体结合，使受体活化，引起细胞质内细胞质内C2+浓度短暂性上升，上升的浓度短暂性上升，上升的C2+浓度启动了胞吐作用，这是调整途径。浓度启动了胞吐作用，这是调整途径。受体与配体受体与配体受体与细胞识别受体与细胞识别膜抗原与免疫反应膜抗原与免疫反应受体与信息传递受体与信息传递(参见第三节内容参见第三节内容)一、受体与配体一、受体与配体(membrane receptor)细胞膜上的糖细胞膜上的糖蛋白蛋白,脂蛋白和糖脂蛋白。脂蛋白和糖脂蛋白。胞内受体：胞内受体：膜受体膜受体：(细胞核、胞内膜上细胞核、胞内膜上)1.膜受体
25、的化学成分与分子结构膜受体的化学成分与分子结构膜膜受受体体单体型受体单体型受体：由一个镶嵌蛋白分子构成。由一个镶嵌蛋白分子构成。聚合体型受体聚合体型受体：由两个或多个镶嵌蛋白由两个或多个镶嵌蛋白聚合在一起聚合在一起 形成。形成。单单体体型型受受体体调整部位调整部位催化部位催化部位（识别器）：（识别器）：受体蛋白向着细胞受体蛋白向着细胞外部分，多为糖蛋白，可识别不外部分，多为糖蛋白，可识别不同的配体，狭义受体指此部位。同的配体，狭义受体指此部位。（效应器）：受体蛋白向着细胞质（效应器）：受体蛋白向着细胞质部分，一般具有酶的活性，配体与部分，一般具有酶的活性，配体与受体结合前，它是无活性的，只有受
26、体结合前，它是无活性的，只有受体与配体结合后才被激活，引起受体与配体结合后才被激活，引起一系列变更，产生相应的生物效应。一系列变更，产生相应的生物效应。聚聚合合体体型型受受体体调整受体：调整受体：催化受体：催化受体：转换蛋白：转换蛋白：露出膜外表面，具有和配体露出膜外表面，具有和配体结合的功能结合的功能朝向膜内表面，具有引发生朝向膜内表面，具有引发生物学效应的功能物学效应的功能偶联调整受体和催化受体，偶联调整受体和催化受体，起着转换器的作用。起着转换器的作用。1.1.特异性特异性:受体与配体两者以三维空间结构的选受体与配体两者以三维空间结构的选择性互补结合，包括分子的几何形态、反应基团择性互补
27、结合，包括分子的几何形态、反应基团的定位和构型等。的定位和构型等。(不确定不确定)2.2.高亲合性：受体与配体的结合快速敏感，即高亲合性：受体与配体的结合快速敏感，即使配体浓度很低，也能产生强大的生物效应。使配体浓度很低，也能产生强大的生物效应。3.3.可饱和性：细胞膜上每种受体的数目基本上可饱和性：细胞膜上每种受体的数目基本上是固定的，所以受体与配体的结合是可以饱和的。是固定的，所以受体与配体的结合是可以饱和的。2.受体的特点：受体的特点：4.可逆性：受体与配体分子以非共价键结可逆性：受体与配体分子以非共价键结合，受体与配体解离后，受体复原原状。合，受体与配体解离后，受体复原原状。5.特定的
28、组织定位：受体在体内分布，在特定的组织定位：受体在体内分布，在种类、数量上均呈现特定的模式。如肾上腺皮种类、数量上均呈现特定的模式。如肾上腺皮质激素受体。质激素受体。6.强大的生物效应：受体与配体结合后引强大的生物效应：受体与配体结合后引起细胞内一系列代谢反应，逐级放大。起细胞内一系列代谢反应，逐级放大。3.膜受体的分类膜受体的分类离子通道偶联受体离子通道偶联受体(配体闸门通道配体闸门通道)催化受体：多为一次穿膜单体型受体，自身具有蛋白催化受体：多为一次穿膜单体型受体，自身具有蛋白激酶活性，或者可与酶结合在一起。如表皮生长因子激酶活性，或者可与酶结合在一起。如表皮生长因子受体、血小板来源的生长
29、因子、胰岛素受体等。受体、血小板来源的生长因子、胰岛素受体等。G蛋白偶联受体：为细胞表面受体，当与相应配体结蛋白偶联受体：为细胞表面受体，当与相应配体结合后激活一种结合合后激活一种结合GTP的调整蛋白的调整蛋白(G蛋白蛋白)，活化的，活化的G蛋白可再激活产生特异其次信使的酶类，通过其次信蛋白可再激活产生特异其次信使的酶类，通过其次信使完成细胞的生物学效应。如使完成细胞的生物学效应。如受体、受体、M受体等。受体等。离子通道偶联受体离子通道偶联受体与酶偶联受体与酶偶联受体G G蛋白偶联受体蛋白偶联受体无活性的催化结构域无活性的催化结构域二、受体与细胞识别二、受体与细胞识别 细胞识别细胞识别(cel
30、l recognition)(cell recognition)：是指细胞：是指细胞对同种和异种细胞、对同源和异源细对同种和异种细胞、对同源和异源细胞的相识和鉴别。胞的相识和鉴别。1 1、细胞识别的普遍性：、细胞识别的普遍性：细胞识别具有种的特异性细胞识别具有种的特异性，如受精过程；血液中的，如受精过程；血液中的白细胞能识别入侵的细菌，将其吞噬，但从不吞噬白细胞能识别入侵的细菌，将其吞噬，但从不吞噬血液中自体的正常细胞。血液中自体的正常细胞。细胞识别具有组织特异性：细胞识别具有组织特异性：若将同一个体的心肌细若将同一个体的心肌细胞与肾细胞用胰酶予以分解、扩散、制成单细胞悬胞与肾细胞用胰酶予以分
31、解、扩散、制成单细胞悬液，静置若干时间，心肌细胞就能识别出心肌细胞，液，静置若干时间，心肌细胞就能识别出心肌细胞，并与之聚集，肾细胞也能识别出肾细胞。并与之聚集，肾细胞也能识别出肾细胞。2 2、细胞识别的的分子基础、细胞识别的的分子基础 是细胞表面受体之间或是细胞表面受体之间或受体与大分子之间互补形式的相互作用。受体与大分子之间互补形式的相互作用。三、膜抗原与免疫反应三、膜抗原与免疫反应膜抗原：细胞膜中的糖蛋白。具有特定的抗原性。膜抗原：细胞膜中的糖蛋白。具有特定的抗原性。细胞免疫：细胞表面抗原与抗体相互识别并产生免细胞免疫：细胞表面抗原与抗体相互识别并产生免疫应答的过程。疫应答的过程。免疫应
32、答：指机体免疫系统受抗原刺激后，淋巴细免疫应答：指机体免疫系统受抗原刺激后，淋巴细胞特异性识别抗原分子，发生活化、增生、分化、胞特异性识别抗原分子，发生活化、增生、分化、凋亡，进而表现出确定生物学效应的全过程。凋亡，进而表现出确定生物学效应的全过程。抗原：是一类能刺激机体免疫系统使之产生特异抗原：是一类能刺激机体免疫系统使之产生特异性免疫应答，并能与相应免疫应答产物性免疫应答，并能与相应免疫应答产物(抗体和致抗体和致敏淋巴细胞敏淋巴细胞)在体内外发生特异性结合的物质。在体内外发生特异性结合的物质。细胞表面抗原探讨已渗透到现代医学的各个领域，细胞表面抗原探讨已渗透到现代医学的各个领域，包括输血、
33、接种、器官移植、过敏性疾病和肿瘤包括输血、接种、器官移植、过敏性疾病和肿瘤等。等。1 1、人红细胞膜表面抗原、人红细胞膜表面抗原 ABO ABO血型抗原：血型抗原是指红细胞膜上的糖蛋血型抗原：血型抗原是指红细胞膜上的糖蛋白或糖脂。如白或糖脂。如ABOABO血型系统、血型系统、MNMN血型系统和血型系统和RhRh血型血型系统等。系统等。ABO ABO血型抗原不仅存在于红细胞膜上，还广泛分布血型抗原不仅存在于红细胞膜上，还广泛分布于人体组织细胞和体液于人体组织细胞和体液(如唾液、精液、羊水、乳汁、如唾液、精液、羊水、乳汁、胆汁胆汁)中，所以在组织和器官移植时，也必需考虑红中，所以在组织和器官移植时
34、，也必需考虑红细胞血型的配型。细胞血型的配型。(前体物前体物)(H(H抗原抗原)（A A抗原）抗原）（B B抗原抗原)（ABAB抗原）抗原）2.2.组织相容性抗原组织相容性抗原凡能引起个体间组织器官移植排斥反应的抗原。凡能引起个体间组织器官移植排斥反应的抗原。广泛存在于组织细胞的细胞膜上，化学成分是糖蛋白。广泛存在于组织细胞的细胞膜上，化学成分是糖蛋白。人组织相容性抗原：传统上称为人白细胞抗原人组织相容性抗原：传统上称为人白细胞抗原(HLA)，已知主要组织相容性抗原有，已知主要组织相容性抗原有140多种，可组合成不多种，可组合成不同的组织型，它们代表个体的特征。同的组织型，它们代表个体的特征。
35、第三节第三节 细胞膜受体与信号转导细胞膜受体与信号转导 信息传递是细胞膜的重要功能之一，信息传递是细胞膜的重要功能之一，它是通过镶嵌在细胞膜上的受体蛋白完它是通过镶嵌在细胞膜上的受体蛋白完成的。受体蛋白能够感受细胞外的各种成的。受体蛋白能够感受细胞外的各种化学信号，将信号传入细胞内，经酶的化学信号，将信号传入细胞内，经酶的调控产生细胞内信号，激活酶的活性，调控产生细胞内信号，激活酶的活性，使细胞内产生一系列生化反应和生物学使细胞内产生一系列生化反应和生物学效应。效应。G G蛋白蛋白 （GlimanGliman和和RodbellRodbell，19941994对对G G蛋蛋白探讨获得诺贝尔奖）。
36、白探讨获得诺贝尔奖）。G G蛋白是一种分子量约蛋白是一种分子量约1010万的可万的可溶性膜蛋白，由溶性膜蛋白，由三个亚单位组成，三个亚单位组成，位于细胞膜的胞质面，由于结合鸟苷酸位于细胞膜的胞质面，由于结合鸟苷酸GDPGDP或或GTPGTP，故称为结合鸟苷酸调整蛋白，故称为结合鸟苷酸调整蛋白（guanine nucleotide-binding guanine nucleotide-binding regulator proteins,G-proteinregulator proteins,G-protein）或或信号转导蛋白。可分为：信号转导蛋白。可分为：Gs Gs：刺激性：刺激性G G蛋白
37、；蛋白；RsRs Gi Gi：抑制性：抑制性G G蛋白；蛋白；Ri Ri 1 1、cAMPcAMP信使体系信使体系RsRi受体受体(R)(R)cAMPcAMP信号体信号体系的组成系的组成腺苷酸环化酶（腺苷酸环化酶（ACAC）鸟苷酸调节蛋白（鸟苷酸调节蛋白（G G）GsGi要要 点点1.第一信号（配体）与专一性受体识别并第一信号（配体）与专一性受体识别并结合。结合。2.受体受体-配体复合物激活细胞膜中腺苷酸环配体复合物激活细胞膜中腺苷酸环化酶化酶(AC)。3.ATP激活的激活的AC Mg2+cAMP4.以以cAMP为其次信号激活蛋白激酶为其次信号激活蛋白激酶A（PKA)启动一系列胞内反应最终产生
38、生启动一系列胞内反应最终产生生物效应。物效应。1 1、cAMPcAMP信使体系信使体系肾上腺素受体受体ATPcAMP无活性无活性PKA有活性有活性PKA靶蛋白磷酸化靶蛋白磷酸化胞内效应胞内效应胞内胞内第一信号第一信号.配体配体其次信号其次信号PDEPDE5-AMP,Ac:腺苷酸环化酶腺苷酸环化酶PKA:蛋白激酶蛋白激酶APDE:环核苷酸磷酸环核苷酸磷酸二脂酶二脂酶通过激活鸟苷酸环化酶通过激活鸟苷酸环化酶,使胞内使胞内cGMP增高，而激活一种特异蛋白激酶增高，而激活一种特异蛋白激酶A使使胞内靶蛋白磷酸化从而产生效应。胞内靶蛋白磷酸化从而产生效应。Mg2+1 1、cAMPcAMP信使体系信使体系刺
39、激性信号途径刺激性信号途径（stimulatory signal stimulatory signal pathwaypathway）1.1.信号（配体如肾上腺信号（配体如肾上腺素）与受体结合，素）与受体结合，RsRs被被激活，构象变更，暴露激活，构象变更，暴露与与GsGs结合的部位；结合的部位；2.2.配体配体-受体复合物与受体复合物与GsGs结合，结合，GsGs活化，活化，GsGs的的-亚单位亚单位(Gs)(Gs)构象变更构象变更,转变结合转变结合GDPGDP为为GTPGTP；3.Gs-GTP3.Gs-GTP复合体与复合体与二聚体脱离二聚体脱离,与与ACAC结合；结合；4.AC4.AC活化
40、活化,分解分解ATP,ATP,产生产生cAMP,cAMP,细胞内细胞内cAMP,cAMPcAMP,cAMP充当其次充当其次信使信使,磷酸化依靠磷酸化依靠cAMPcAMP的的PKAPKA被活化被活化,依次磷酸依次磷酸化无活性的靶蛋白化无活性的靶蛋白,引起引起连锁反应和生物学效应连锁反应和生物学效应(糖原分解糖原分解)；5.Gs 5.Gs 分解结合的分解结合的GTPGTP成为成为GDPGDP和和Pi,Gs Pi,Gs 与与GDPGDP结合结合,和和A CA C脱离脱离,AC,AC失活失活.Gs.Gs 又重新与又重新与形形成三聚体成三聚体,复原静息状态复原静息状态.抑制性信号途径抑制性信号途径（in
41、hibitory signal inhibitory signal pathwaypathway）-肾上腺素、肾上腺素、M-M-乙酰胆碱乙酰胆碱 RiGi RiGicAMPcAMP。2 2、二酰甘油、三磷酸肌醇和、二酰甘油、三磷酸肌醇和CaCa2+2+信使体系信使体系信号信号+R Gp磷脂酶磷脂酶CPIP2IP3PKC Na+/H+交换交换 PH DG内质网内质网Ca2+CaM 活化活化CaM 激活磷酸激活磷酸酶和蛋白酶和蛋白激酶激酶IPIP3 3CaCa2+2+通道通道（入胞）（入胞）CaMCaMCaMCaM活化活化激活磷酸酶激活磷酸酶和蛋白激酶和蛋白激酶底物蛋白磷酸化底物蛋白磷酸化启动基因
42、转录和蛋白质的合成启动基因转录和蛋白质的合成DNADNA合成合成调整细胞调整细胞增殖活动增殖活动调整细胞内的代谢活动调整细胞内的代谢活动cGMP由鸟苷酸环化酶分解由鸟苷酸环化酶分解GTP产生产生转换蛋白为转换蛋白为G蛋白蛋白cAMP信使体系与信使体系与cGMP信使体系存在拮抗关系信使体系存在拮抗关系cAMP浓度上升，促进细胞分化浓度上升，促进细胞分化cGMP浓度上升，加快细胞内浓度上升，加快细胞内DNA复制，促进细胞分复制，促进细胞分裂裂肝细胞中，肝细胞中，cAMP浓度上升时，糖原分解；浓度上升时，糖原分解；cGMP浓度浓度上升时，糖原合成加快。上升时，糖原合成加快。3 3、cGMPcGMP信
43、使体系信使体系四、受体酪氨酸激酶及四、受体酪氨酸激酶及RTK-RasRTK-Ras蛋白信使体系蛋白信使体系受体酪氨酸激酶是细胞表面一大类受体家族受体酪氨酸激酶是细胞表面一大类受体家族其配体包括胰岛素和多种生长因子其配体包括胰岛素和多种生长因子其次信使是受体酪氨酸激酶的靶蛋白其次信使是受体酪氨酸激酶的靶蛋白不须要受不须要受G蛋白调整和介导蛋白调整和介导调整细胞增殖与分化，促进细胞存活，校正与调调整细胞增殖与分化，促进细胞存活，校正与调整细胞代谢整细胞代谢受体酪氨酸激酶及受体酪氨酸激酶及RTK-Ras蛋白信号通路蛋白信号通路受体酪氨酸激酶（受体酪氨酸激酶（receptortyrosinekinas
44、es，RTKs）包括包括6个亚族个亚族信号转导：配体信号转导：配体受体受体受体二聚化受体二聚化受体的自磷酸受体的自磷酸化化激活激活RTK胞内信号蛋白胞内信号蛋白启动信号传导启动信号传导RTK-Ras信号通路：信号通路：配体配体活化酪氨酸激酶活化酪氨酸激酶RTK活化的酪氨酸激酶活化的酪氨酸激酶RTK结合接头蛋白结合接头蛋白adaptorGRF（鸟苷酸释放因子）促（鸟苷酸释放因子）促进进GDP释放释放Ras（GTP结合蛋白）活化，诱导下游结合蛋白）活化，诱导下游事务：事务：Raf丝氨酸丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶（又称苏氨酸蛋白激酶（又称MAPKKK）活化（使蛋白上的丝氨酸活化（使蛋白上的丝氨酸/苏氨酸
45、残基磷酸化）苏氨酸残基磷酸化）活化活化的的Raf结合并磷酸化另一种蛋白激酶结合并磷酸化另一种蛋白激酶MAPKK，导致，导致MAPKK活化（活化（MAPKK是一种具双重特异的蛋白激是一种具双重特异的蛋白激酶，它能磷酸化酶，它能磷酸化MAPK的苏氨酸和酪氨酸残基使之激的苏氨酸和酪氨酸残基使之激活）活）MAPK活化活化进入细胞核进入细胞核其它激酶或基因调其它激酶或基因调控蛋白（转录因子）的磷酸化修饰。控蛋白（转录因子）的磷酸化修饰。致分裂素激活的蛋白激酶（致分裂素激活的蛋白激酶（MAPK）1.MAPKKK是一类丝是一类丝/苏氨酸蛋白激酶，苏氨酸蛋白激酶，Raf即为其中的重要一员，其作用是磷酸化并激活
46、下游即为其中的重要一员，其作用是磷酸化并激活下游底物底物MAPKK。2.MAPKK具磷酸化苏具磷酸化苏/酪氨酸残基的双特异功酪氨酸残基的双特异功能。能。MEK（MAPK/ERKkinase）即为其中重要一）即为其中重要一员。其作用是磷酸化并激活下游底物员。其作用是磷酸化并激活下游底物MAPK。一个信号一个信号多个受体（多个受体（R R）；一个活化）；一个活化RR多个多个G G蛋白；蛋白；一个一个G G蛋白蛋白多个效应器（酶）多个效应器（酶）很多其次信使很多其次信使磷酸磷酸化更多靶蛋白（酶）化更多靶蛋白（酶）产生放大效应。产生放大效应。因此，一个信号体系好比一个信号扩大器，将细胞外因此，一个信号
47、体系好比一个信号扩大器，将细胞外微小的信号逐级放大，产生明显效应。如引起糖原分解微小的信号逐级放大，产生明显效应。如引起糖原分解的必需肾上腺浓度为的必需肾上腺浓度为101010mol/L10mol/L，可产生，可产生10106 mol/L 6 mol/L cAMP cAMP（万倍）。（万倍）。信号转导机制的放大效应信号转导机制的放大效应第四节第四节 细胞膜与疾病细胞膜与疾病细胞膜与肿瘤细胞膜与肿瘤 1 1、糖蛋白变更、糖蛋白变更 2 2、糖脂变更、糖脂变更 3 3、表面降解酶的变更、表面降解酶的变更 4 4、出现新抗原、出现新抗原受体蛋白缺损与功能不全受体蛋白缺损与功能不全膜转运蛋白异样膜转运
48、蛋白异样受体蛋白缺损与功能不全受体蛋白缺损与功能不全无丙种球蛋白血症无丙种球蛋白血症型糖尿病型糖尿病重症肌无力症重症肌无力症家族性高胆固醇血症家族性高胆固醇血症无丙种球蛋白血症无丙种球蛋白血症患者患者B淋巴细胞膜上缺少作为抗原受体的淋巴细胞膜上缺少作为抗原受体的免疫球蛋白。免疫球蛋白。B淋巴细胞不能接受抗原刺激分化成浆细淋巴细胞不能接受抗原刺激分化成浆细胞，也不能产生相应的抗体，致使机体感染，胞，也不能产生相应的抗体，致使机体感染，功能严峻受损，患者常反复出现肺感染。功能严峻受损，患者常反复出现肺感染。型糖尿病型糖尿病某些某些型糖尿病患者是由于细胞膜表面胰型糖尿病患者是由于细胞膜表面胰岛素受体
49、数目削减，使胰岛素不能与细胞膜受岛素受体数目削减，使胰岛素不能与细胞膜受体结合产生生物学效应，导致糖尿病的发生。体结合产生生物学效应，导致糖尿病的发生。胰岛素的作用：使葡萄糖转运入肌细胞，胰岛素的作用：使葡萄糖转运入肌细胞，并可加速葡萄糖利用和肌糖原合成，致血糖降并可加速葡萄糖利用和肌糖原合成，致血糖降低。低。重症肌无力症重症肌无力症机体内产生了乙酰胆碱受体的抗体机体内产生了乙酰胆碱受体的抗体，占，占据了乙酰胆碱受体，封闭了乙酰胆碱的作用。据了乙酰胆碱受体，封闭了乙酰胆碱的作用。该抗体还可以促使乙酰胆碱受体分解，使患者该抗体还可以促使乙酰胆碱受体分解，使患者的受体大大削减，导致重症肌无力症。的
50、受体大大削减，导致重症肌无力症。膜转运蛋白异样膜转运蛋白异样胱氨酸尿症胱氨酸尿症肾性糖尿病肾性糖尿病胱氨酸尿症胱氨酸尿症胱氨酸尿症的主要问题是肾小管对胱氨酸胱氨酸尿症的主要问题是肾小管对胱氨酸重吸取削减重吸取削减,从而引起尿中胱氨酸浓度增加。从而引起尿中胱氨酸浓度增加。胱氨酸在酸性尿中很少溶解，当它的浓度胱氨酸在酸性尿中很少溶解，当它的浓度超过其溶解度时就发生沉淀，形成结晶或结石。超过其溶解度时就发生沉淀，形成结晶或结石。肾性糖尿病肾性糖尿病肾小管上皮细胞膜中转运糖类的载体蛋肾小管上皮细胞膜中转运糖类的载体蛋白缺陷。白缺陷。糖的再吸取依靠细胞膜中糖的再吸取依靠细胞膜中Na+和糖的协和糖的协同运