第二节 细胞的跨膜信号传递功能_PPT幻灯片
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第二节 细胞的跨膜
动作电位
2）复极化：细胞去极化至一定程度 Na+通道 关闭，K+通道开放，在细胞内外△【K+】 的 作用下K+外流，形成复极化。 3）后电位：钠泵 排钠摄钾 形成微小的电
位波动 。
NF受刺激→膜去极化→部分电压门控Na+通 道开放（激活）→Na+顺电－化学梯度入C→ 膜进一步去极化（阈电位）→大量Na+通道开 放→形成AP上升支（去极相）→达到Na+平 衡电位，膜电位内正外负（动力：浓度差； 阻力：电位差）→Na+通道失活→膜对K+通 道开放→膜内K+顺电－化学梯度向外扩散→ 膜内电位变负→AP下降支（复极期）→K+平 衡电位→Na+通道恢复（复活）。
根据细胞膜上受体的种类以及与受体发生 联系，参与跨膜信号转导的相关分子不同， 主要有以下几种跨膜信号转导的途径：
一、G蛋白偶联受体介导的跨膜信号转导 二、通道介导的跨膜信号转导 三、酶偶联受体介导的跨膜信号转导
一、G蛋白偶联受体介导的跨膜信号 转导 1、受体（receptor）
存在于细胞膜上或细胞内的能与特定的化学 物质如神经递质、激素、药物等进行特异 性结合并引起生物学效应的特殊蛋白质。 2、G蛋白 是一类位于受体和效应器分子之间的偶联 蛋白
受体介导式入胞：
是一种最重要的入胞形式，通过这种方 式入胞的物质有50多种，包括血浆低密 度脂蛋白颗粒、运铁蛋白、VitB12 运输 蛋白、多种生长调节因子、胰岛素、抗 体和某些细菌毒素、病毒等。
coated pit
endosome
Primary lysosome
入胞的基本过程： 转运物质被 细胞膜识别 与转运物质相接触的膜发 生内陷，并逐渐将其包绕 吞食泡与溶酶 体融合，其内 容被酶消化
《细胞的基本功能》第二节 细胞的跨膜信号转导功能
• 阳离子通道(如N—乙酰胆碱通道)入口 处的氨基酸多带负电荷
• 阴离子通道(如GABA通道)则多带正电 荷。
二、G蛋白偶联受体介导的信号转导
（一） G蛋白偶联受体 • 有七个跨膜区段形成的多肽链组成 • 3个胞外环、3个胞内环—氨基酸残基
• 受体与配体选择性识别、结合→受体蛋白 构型改变→激活 G蛋白→将信号依次传至 下游的信号分子
三、核受体（细胞内受体）
• 存在于胞浆或核内的一类特异蛋白质 • 分类：
类固醇激素受体：肾上腺皮质激素、性激素受 体家族
甲状腺激素受体家族 维生素D受体家族 受体活化：指核受体由无转录活性→能与靶基因 结合，并启动转录的过程 核受体活化是配体依赖性的，并受磷酸化修饰
第三节 细胞的跨膜电变化
人体及生物体活细胞在安静和活动时都存在 电活动，这种电活动称为生物电现象 （bioelectricity）。 细胞生物电现象是普遍存在的（心电图、脑 电图、肌电图及视网膜电图等）。
IP3触发钙库释放Ca2+，激活钙结合蛋白（钙 调蛋白CaM）
பைடு நூலகம்
三、酶偶联受体介导 的信号转导
受体本身具有酶的活性， 又称受体酪氨酸激酶。
生长因子
与受体酪氨酸激酶结合 膜外N端：识别、结合第一信使 膜内C端：具有酪氨酸激酶活性
细胞内生物效应
特点：①信号转导与G蛋白 无关；②无第二信使的产 生；③无细胞质中蛋白激 酶的激活。
活鸟苷酸环化酶，提高细胞内cGMP水 平 • 一氧化氮（NO)可激活鸟苷酸环化酶 • cGMP作用方式： • --可以直接作用于离子通道 • --通过cGMP-依赖性蛋白激酶介导
3、受体- G蛋白-磷脂酰肌醇（IP3,DG)信号 通路
磷脂酶介导的膜磷脂代谢
• 阴离子通道(如GABA通道)则多带正电 荷。
二、G蛋白偶联受体介导的信号转导
（一） G蛋白偶联受体 • 有七个跨膜区段形成的多肽链组成 • 3个胞外环、3个胞内环—氨基酸残基
• 受体与配体选择性识别、结合→受体蛋白 构型改变→激活 G蛋白→将信号依次传至 下游的信号分子
三、核受体（细胞内受体）
• 存在于胞浆或核内的一类特异蛋白质 • 分类：
类固醇激素受体：肾上腺皮质激素、性激素受 体家族
甲状腺激素受体家族 维生素D受体家族 受体活化：指核受体由无转录活性→能与靶基因 结合，并启动转录的过程 核受体活化是配体依赖性的，并受磷酸化修饰
第三节 细胞的跨膜电变化
人体及生物体活细胞在安静和活动时都存在 电活动，这种电活动称为生物电现象 （bioelectricity）。 细胞生物电现象是普遍存在的（心电图、脑 电图、肌电图及视网膜电图等）。
IP3触发钙库释放Ca2+，激活钙结合蛋白（钙 调蛋白CaM）
பைடு நூலகம்
三、酶偶联受体介导 的信号转导
受体本身具有酶的活性， 又称受体酪氨酸激酶。
生长因子
与受体酪氨酸激酶结合 膜外N端：识别、结合第一信使 膜内C端：具有酪氨酸激酶活性
细胞内生物效应
特点：①信号转导与G蛋白 无关；②无第二信使的产 生；③无细胞质中蛋白激 酶的激活。
活鸟苷酸环化酶，提高细胞内cGMP水 平 • 一氧化氮（NO)可激活鸟苷酸环化酶 • cGMP作用方式： • --可以直接作用于离子通道 • --通过cGMP-依赖性蛋白激酶介导
3、受体- G蛋白-磷脂酰肌醇（IP3,DG)信号 通路
磷脂酶介导的膜磷脂代谢
第二节细胞的跨膜信号传递功能
第二节细胞的跨膜信号传递功能第二节细胞的跨膜信号传递功能不论是单细胞生物或组成多细胞有机体的每一个细胞，在它们的生命过程中，都会不断受到来自外部环境的各种理化因素的影响。
在多细胞动物，由于绝大多数细胞是生活在直接浸浴它们的细胞外液、即内环境之中，因此出现在内环境中的各种化学分子，是它们最常能感受到的外来刺激：这不仅是指存在于细胞外液中的激素或其他体液性调节因子；而且就是在神经调节过程中，当神经信息由一个神经元向其他神经元传递或由神经元传给它的效应器细胞时，在绝大多数情况下，也都要通过一种或多种神经递质和调质为中介，通过这些化学分子在距离极小的突触间隙液中的扩散，才能作用到下一级神经元或效应器细胞。
尽管激素和递质（或调质）等分子作为化学信号在细胞外液中播散的距离和范围有所不同，但对接受它们影响的靶细胞并不存在本质的差别。
细胞外液中的各种化学分子，并不需要自身进入它们的靶细胞后才能起作用（一些脂溶性的小分子类固醇激素和甲状腺激素例外，详见第十一章）它们大多数是选择性地同靶细胞膜上具有特异的受体性结构相结合，再通过跨膜信号传递（ transembrane signaling）或跨膜信号转换（transmembrane sognal transduction）过程，最后才间接地引起靶细胞膜的电变化或其他细胞内功能的改变。
机体和细胞也可能受到化学信号以外的其他性质的刺激，如机械的、电的和一定波长电磁波等来自外界环境的刺激的影响；但在动物进化的过程中，这些刺激信号大都由一些在结构和功能上高度分化了的特殊的感受器细胞来感受，引起相应的感受器细胞出现某种电反应。
仔细分析各种感受器细胞接受它们所能感受的某种特异刺激信号的过程时发现（如耳蜗毛细胞接受声波振动和视网膜光感受细胞接受光刺激等），它们也涉及到外来刺激信号的跨膜传递，即刺激信号也要先作用于膜结构中的感受性结构，才能引起感受器细胞的电变化和随后的传入神经冲动。
细胞信号传导途径ppt课件
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Enzyme-linked receptor
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细胞内的信号分子和第二信使系统
胞外信号（primary signal）经跨膜转换后，通过第 二信使（secondary messenger）进一步的传递和放大， 最终引起细胞中的生化反应。
第二信使：
Ca2+、cAMP 、 cGMP 、ASA 、GSH H2O2、三磷酸肌醇(IP3)、二脂酰甘油 (DAG)、
七次跨膜结构,肽链的N末端 在胞外,C末端在胞内
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离子通道型受体
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类受体蛋白激酶
这类为跨膜蛋白，受体的胞外部分能与 配体结合，胞内部分具有酪氨酸蛋白激酶 活性，或与酪氨酸蛋白激酶偶联。当配体 与受体的胞外部分结合后，引起胞内酪氨 酸残基自我磷酸化而增加酶的活性，对其 下游效应蛋白进行磷酸化，启动信号转导。
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不同的磷脂酶在磷脂上的作用位点
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IP3、Ca2+-钙调蛋白激酶途径
这条途径得第二信使为IP3及Ca2+。当信息分子与膜 受体结合后通过F蛋白转导激活磷脂酶C（PLC）。后者 水解PIP2生成IP3。
PLC
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IP3
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刺激信号与膜受体结合 受体激活
信号传递给G蛋白 磷脂酶C
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DAG/PKC pathway
IP3/Ca2+ Pathway
DAG/PKC pathway
双信号 系统
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蛋白激酶C
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IP3/Ca2+
Pathway
双信号
DAG/PKC
细胞的基本功能—细胞的跨膜信号转导功能(正常人体机能课件)
2.酪氨酸激酶受体
• 酪氨酸激酶受体（tyrosine kinase receptor,TKP）也称受体酪氨 酸激酶（receptor tyrosine kinase），是指受体分子的膜内侧部 分本身具有酪氨酸激酶活动的受体。
• 酪氨酸激酶受体的膜外侧部分可与胰岛素、各类生长因子等 信号分子结合，进而激活膜内侧部分的酪氨酸激酶，酪氨酸 激酶使细胞产生一系列生物化学反应，从而使细胞产生生理 效应，实现细胞信号转导。此过程不需要G 蛋白参加，没有 第二信使产生及细胞内蛋白激酶的激活。
GTP GDP
GTP
ATP cAMP
GDP GTP
5`AMP PDE
细胞内
生理效应
PKA ATP ADP
蛋白质 P
离子通道介导的跨膜信号转导
01
02
跨膜信号转导 离子通道介导的跨 膜信号转导
03
化学门控通道
1.跨膜信号转导
各种形式的信号物质作用于细胞时，大多数信号物质如神经递质、含氮激素、细胞因 子等本身并不能进入细胞内，而是与细胞膜上相应的受体结合后，通过膜的信号转导 系统，将细胞外物质所携带的信息传递到细胞内，从而引起细胞的相应功能活动的改 变，这一过程称为跨膜信号转导。
G蛋白介导的跨膜信号转导
01
G蛋白耦联受体
02
受体-G蛋白-AC途径
1.G蛋白耦联受体
• G蛋白耦联受体：G 蛋白耦联受 体也称为促代谢型受体，这类受 体与信号分子结合后通过G 蛋白 即激活GTP结合蛋白，发挥生物 学效应。
2.受体-G蛋白-AC途径
• G 蛋白耦联受体与信号分子结合后，通过激活细胞膜上的G蛋白进而激活G 蛋白效应器酶 （如腺苷酸环化酶），G蛋白效应器酶再进一步催化某些物质（如ATP、PIP２）生成具有生 物活性的小分子信号物质即第二信使（如cAMP、IP３、DG等），第二信使再通过结合蛋白 激酶或离子通道而发挥生物学效应，最终完成细胞跨膜信号转导过程。
细胞生物学物质的跨膜运输与信号传递ppt文档
胞吐作用
• 组成型胞吐途径：①确保新合成的囊泡膜的蛋白 和脂类不断地供应质膜更新；②确保细胞分裂前 质膜的生长；③囊泡内可溶性蛋白分泌到细胞外 （成为质膜外周蛋白、胞外基质组分、营养成分、 信号分子扩散到胞外液）
• 调节型胞吐途径：特化的分泌细胞，这些分泌细 胞产生的分泌物储存在分泌泡内，当细胞在受到 胞外信号刺激时，分泌泡与质膜融合并将内含物 释放出去
• 有特异性结合位点，与 某一物质暂时、可逆的 结合与分离
• 一种特异载体只转运一 种类型的分子(离子)
• 与酶的区别：可改变过 程的平衡点；对转运的 溶质分子不作任何共价 修饰
被动运输——协助扩散
通道蛋白
• 特点：不需要与溶质分子结合，横跨膜形成亲水通道， 允许适宜大小的分子和带电荷的离子通过
• 分为两类： 非选择性的通道——G-细菌、线粒体、叶绿体的外膜 有选择性开关的多次跨膜通道——离子通道
• 通透性取决于分子的大小和 极性，脂溶性越高通透性越 大，水溶性越高通透性越小； 非极性分子比极性容易透过， 小分子比大分子容易透过
被动运输——简单扩散
被动运输——协助扩散(facilitated diffusion)
• 也叫促进扩散，可运输各 种极性分子和无机离子
• 特点：①转运速率高；② 存在最大转运速率，在一 定限度内运输速率同物质 浓度成正比；③有特异性， 依赖于质膜上的膜转运蛋 白(membrane transport proteins)
基本概念——细胞信号分子(signal molecule)
基本概念——细胞信号分子
基本概念——受体(receptor)
基本概念——受体
基本概念——受体
• 转运动力： 来自物质的浓度梯度，不需要细胞提供代谢能量
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低 常 期 稍低于正常 对阈上刺激起反应
绝对不应期
意义：连续刺激不可能引起AP的融合
AP产生的最大频率=1/绝对不应期 （理论值）
一、细胞的生物电现象 及其产生机制
（一）生物电现象的观察 和记录方法
（二）细胞的静息电位
静息电位： 细胞未受刺激时 膜两侧的电位差。
（三）细胞的动作电位
动作电位： 细胞受刺激时， 细胞膜在静息电 位基础上发生的 一次迅速而短暂 的可扩布性电位。
几种主要的跨膜信号转导方式
（一）通过具有特异感受结构的通 道蛋白质完成的跨膜信号转导
激素等 主要分布：肌细胞的终板膜、神经细胞的突触
后膜及某些嗅、味感受细胞的膜中。 作用：产生局部电位
例：终板膜化学门控通道
2.电压门控通道
主要分布： 神经轴突、骨骼肌、 心肌细 胞的一般细胞膜上。
ATP
cAMP
一些蛋白质磷酸化
PKA
2. 乙酰胆碱+受体
Go蛋白 激活磷脂酶C
磷脂酰肌醇 三磷酸肌醇+二酰甘油
一些蛋白质磷酸化
PKC
1 第一信使：激素、递质等 2 效应器酶：腺苷酸环化酶、磷酯酶C等 3 第二信使：cAMP、IP3、DG、cGMP、
PG、钙离子等 第二信使学说
（三）由酪氨酸激酶受体完成的跨膜 信号转导
酪氨酸激酶受体： 膜外部分 跨膜a- 螺旋
膜内肽段
识别相应配体
酪氨酸残基磷酸化
肽类激素（如胰岛素）、细胞因子（如NGF）
细胞膜上酪氨酸激酶受体
膜内侧肽段的蛋白激酶被激活
酪氨酸残基磷酸化
细胞功能改变
第三节 细胞的兴奋性和生物电现象
一、兴奋性和刺激引起兴奋的条件 兴奋：活组织或细胞对刺激发生的反应。
膜电位状态
极化
去极化 反极化 超射值 复极化 超极化
静息电位存在时膜两侧保持的内负外正 的状态。 静息电位减小甚至消失的过程。 膜内电位由零变为正值的过程。 膜内电位由零到反极化顶点的数值。 去极化、反极化后恢复到极化的过程。 静息电位增大的过程。
A P 的 波 形
AP的特点：“全或无”现象 AP的意义：兴奋的标志
1.进入“细胞3” 2.返回“细胞1” 3.结束
4.返回主菜单
细胞受刺激时产生动作电位。 兴奋性：组织或细胞对刺激发生反应的能力
细胞受刺激时产生动作电位的能力。
（二）刺激引起兴奋的条件和阈刺激
条件： 1 刺激强度 2 刺激持续时间 3 刺激强度-时间变化率 *刺激内向电流和外向电流 *离子内向电流和外向电流
阈刺激
阈值：刺激持续时间和强度-时间变化率 固定时，引起组织兴奋所需的最 小刺激强度。
作用： 产生动作电位
跨膜电位控制
例：钠通道
3. 机械门控通道
机械刺激通过某种机制使机械感受器细胞膜上的 通道开放，产生感受器电位。
例：听觉毛细胞、肌梭等
各种门控通道完成的跨膜信号转导特点： （1）速度相对较快 （2）对外界作用出现反应的位点较局限。
1. 肾上腺素+受体 Gs蛋白 激活腺苷 酸环化酶
阈 刺 激：强度等于阈值的刺激。 阈下刺激：强度小于阈值的刺激。 阈上刺激：强度大于阈值的刺激。
兴奋性的衡量指标：阈值
兴奋性∝1/阈值 例：
指 标 A肌肉
阈值 兴奋性
0.7V 较大
B肌肉
1.2V 较小
（三）组织兴奋及其恢复过程 中兴奋性的变化
分期
兴奋性
反
应
绝对不应期
零 对任何刺激不起反应
相对不应期 低于正常 对阈上刺激起反应 超 常 期 稍高于正常 对阈下刺激可起反应