细胞的基本功能-细胞的信号转导许奇

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《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

人体细胞的基本功能

人体细胞的基本功能人体细胞是构成人体组织和器官的基本单位，有着诸多重要的功能。

在人类的视角下，我们来探索细胞的奥秘，感受它们的独特魅力。

1. 细胞的结构和功能细胞由细胞膜、细胞质和细胞核组成。

细胞膜是细胞的保护屏障，控制物质的进出；细胞质是细胞内的液体环境，提供营养物质和能量；细胞核则是细胞的控制中心，储存遗传信息。

细胞通过这些组成部分相互配合，实现各种功能。

2. 细胞的营养吸收和代谢细胞通过细胞膜上的蛋白通道，吸收外界的营养物质，如葡萄糖、氧气等。

这些营养物质进入细胞后，通过细胞质中的各种酶的作用，进行代谢反应，产生能量和新的物质。

同时，废物也会通过细胞膜排出细胞。

3. 细胞的生长和分裂细胞通过不断吸收营养物质和能量，实现生长。

当细胞生长到一定程度时，会触发细胞分裂的过程。

细胞分裂是细胞繁殖和生殖的方式，通过复制遗传物质、细胞质和细胞膜，形成两个完整的细胞。

4. 细胞的遗传信息传递细胞核储存着遗传信息，包括DNA分子。

在细胞分裂过程中，DNA 会被复制并均匀分配给两个新细胞。

这样，遗传信息得以传递给下一代细胞，保证了物种的遗传稳定性。

5. 细胞的信号传递和调控细胞通过信号分子的相互作用，进行信息交流和调控。

当细胞需要进行某种功能时，会发出信号并传递给其他细胞，使其做出相应的反应。

这种信号传递和调控的机制在人体的许多生理过程中起着重要作用，如免疫系统的功能调节和神经系统的传导。

6. 细胞的特化和组织构成在多细胞生物中，细胞会根据不同的功能需求，发生特化分化，形成各种不同类型的细胞，如肌肉细胞、神经细胞等。

这些特化细胞组织起来，形成不同的组织和器官，实现复杂的生物功能。

7. 细胞的免疫和防御功能细胞作为人体的第一道防线，具有免疫和防御功能。

当细胞受到外界的威胁，如病毒、细菌等入侵时，会通过各种机制来抵御和清除这些病原体，保护身体的健康。

8. 细胞的自我修复和再生能力细胞具有一定的自我修复和再生能力。

2-2细胞信号转导和生物电现象

（乙）当A电极位于细胞膜外， B电极插入膜内时，有电位改变，证明膜内、外间有电位差。
细胞间信号
电突触（双向传递，速度快）
电信号 —缝隙连接闰盘（心肌细胞同步活动）
水溶性：如递质、含氮类激素、
化学信号
细胞因子等
脂溶性：如类固醇激素等
本节只讨论非脂溶性物质介导的信号转导方式 1、离子通道型受体介导的信号转导 2、G-蛋白耦联受体介导的信号转导 3、酶耦联受体介导的信号转导
1、离子通道受体介导的信号转导
cAMP信号通路
神经递质、激素等（第一信使）
与G蛋白偶联受体结合
激活G蛋白
兴奋性G蛋白(GS)
激活腺苷酸环化酶(AC)
ATP
cAMP（第二信使）
激活蛋白激酶A
细胞内生物效应
第二信使 AT P
3.酶联型受体介导的信号转导
酶联型受体也是一种跨膜蛋白，但每个受体分子只有1次穿膜,也称为单次跨膜受体或单个跨膜α螺旋受体。它往往既有与信号分子结合的位点，起受体的作用，又具有酶的催化作用，通过它们的这种双重
膜电位的两种表现形式：静息电位(RP) 动作电位(AP)
1. 静息电位：(Resting Potential,RP) 静息电位:细胞处于静息状态时，膜两侧存在着外正内负的电位差。
极化:细胞在静息状态下，膜外带正电、膜内带负电（外正内负）的状态。
• 静息电位的数值一般相当稳定，呈直流电位细胞不同，RP的数值也不同
第二章细胞的基本功能
1 细胞膜的物质转运功能
2
细胞的信号转导
3
细胞的电活动
4
肌细胞的收缩
第二节细胞的信号转导
细胞间信号转导的定义: 外界信号作用于细胞时，通常不进入细胞或直接影响细胞内过程，而是通过细胞膜特殊蛋白质分子的变构（类固醇激素和甲状腺激素除外），将外界信号转导为新的信号形式传递到膜内，引起细胞功能改变（电反应或其他变化），称为跨膜信号转导。

细胞的信号转导功 (1)

8、通过膜受体起调节作用的激素是 A、性激素 B、糖皮质激素 C、肾上腺素
D、表皮生长因子
D、甲状腺激素
9、IP3与相应受体结合后，可使胞内哪种离子浓度升高 A、K+ B、Ca2+ C、Na+ D、Mg2+
10、G蛋白是指
A、蛋白激酶A
C、蛋白激酶C
B、鸟苷酸环化酶
D、鸟苷酸结合蛋白
11、肾上腺素与膜受体结合后，激活G蛋白后能
第一信使+G蛋白偶联受体 G蛋白-GDP G蛋白-GTP
腺苷酸环化酶（AC）
环-磷酸腺苷（cAMP）蛋白激酶A 蛋白质、转录因子Байду номын сангаас酸化，细胞功能改变
特点：
cAMP是该通路第二信使经该通路转导信号的受体有： β肾上腺素受体、多巴胺D1受体、前列腺素受体; α2肾上腺素受体、5-HT1受体、多巴胺D2受体
受体的类型膜受体胞质受体、核受体配体：
能与受体发生特异性结合的活性物质。
二、细胞信号转导的主要通路
(一)水溶性配体与膜受体结合
离子通道型受体介导的信号转导 G蛋白偶联受体介导的信号转导酶联型受体介导的信号转导 (二)脂溶性配体与胞内受体结合
1、离子通道型受体介导的信号转导
离子通道类型：化学门控通道电压门控通道
A、激活鸟苷酸环化酶 B、抑制鸟苷酸环化酶
C、激活腺苷酸环化酶
D、抑制腺苷酸环化酶
12、PKA所磷酸化的氨基酸主要是 A、酪氨酸 B、甘氨酸 C、甘氨酸/丝氨酸 D、丝氨酸/苏氨酸
环磷酸鸟苷(cGMP)
三磷酸肌醇（IP3）二酰甘油(DG)
（5）蛋白激酶：被第二信使激活后，能将ATP分子上
的磷酸基团转移到底物蛋白而产生蛋白磷酸化。如：

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。

02细胞的基本功能

顺电-化学梯度进行
主动转运 (active transport)
需要消耗能量，能量由分解ATP来提供
逆电-化学梯度进行
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（三）出胞和入胞
一些大分子物质或团块进出细胞，是通过细胞本身的吞吐活动进行的。
1、出胞（exocytosis）指胞质内的大分子物质以分
泌囊泡的形式排出细胞的过程。主要见于细胞的分泌过程，如激素、神经递质、
转运
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（一）单纯扩散 (simple diffusion)
1、概念：脂溶性和少数分子很小的水溶性物质由膜的高
浓度一侧向低浓度一侧移动的过程。 [O2]o ＞[O2]i
[CO2]i ＞[CO2]o
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2、特点:
扩散的方向和速度取决于该物质在膜两侧的浓度差和膜对该物质的通透性，后者取决于物质的脂溶性和分子大小。
protein)和整合蛋白(integral protein)。
（三）细胞膜的糖类
质膜中糖类含量约2%10%，主要是一些寡糖和多糖链以共价键形式与膜蛋白或膜脂质结合，生成糖蛋白(glycoprotein) 或糖脂(glycolipid)。
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二、物质的跨膜转运
( Transmembrane transport of solutes )
梯度和（或）电位梯度进行跨膜转运的过程。
哺乳动物细胞上普遍存在的离子泵有：
钠-钾泵（sodium potassium pump）
钙泵（calcium pump）
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Na+-K+泵：即Na+-K+-ATPase，简称钠泵
当[Na+]i↑， [K+]o↑时，都可被激活，ATP分解产生能量，将胞内的3个Na+移至胞外和将胞外的2 个K+移入胞内。

细胞信号转导与细胞间通讯

细胞信号转导与细胞间通讯细胞是生命的基本单位，它们通过细胞间通讯和细胞信号转导来实现各种生物学功能。

细胞间通讯是指细胞之间通过分子信号传递信息的过程，而细胞信号转导则是指细胞内信号分子传递到细胞内的特定目标分子的过程。

这两个过程密不可分，相互作用，共同调控着生物体的生理和病理过程。

细胞间通讯可以通过多种方式实现。

其中一种常见的方式是通过细胞间的直接接触来进行通讯。

这种接触通讯主要通过细胞间连接蛋白质，如细胞间连接蛋白（connexin）和黏着蛋白（cadherin）等来实现。

这些蛋白质可以形成细胞间连接通道，使细胞间的信号分子能够直接传递。

例如，心肌细胞通过细胞间连接通道传递电信号，从而实现心脏的有序收缩。

除了细胞间的直接接触，细胞间通讯还可以通过细胞外分泌物质来实现。

这些分泌物质可以是蛋白质、激素、细胞外囊泡等。

它们通过扩散、受体介导的摄取或细胞外囊泡的融合等方式传递信息。

例如，免疫细胞可以释放细胞外囊泡，将抗原信息传递给其他免疫细胞，从而协调免疫应答。

细胞信号转导是细胞内信号分子传递到特定目标分子的过程。

这个过程涉及到多个信号分子、受体和信号转导通路的相互作用。

信号分子可以是激素、细胞因子、神经递质等，它们通过与细胞表面的受体结合，触发一系列的信号转导反应。

这些反应可以涉及到细胞内的酶活性调节、细胞骨架的改变、基因表达的调控等。

通过这些反应，细胞能够对外界环境的变化做出适应性的响应。

信号转导通路具有高度的复杂性和多样性。

一个信号转导通路通常包含多个分子组分，如受体、信号分子、酶、蛋白激酶等。

这些分子之间通过磷酸化、蛋白质结合等方式相互作用，形成信号转导的网络。

这个网络可以分为多个级联的步骤，每个步骤都是前一步骤的结果和后一步骤的起点。

通过这种级联的方式，细胞可以对信号进行放大、整合和调控。

细胞信号转导和细胞间通讯在生物体内发挥着重要的作用。

它们参与了多种生理和病理过程，如细胞增殖、分化、凋亡、免疫应答等。

细胞的基本功能

细胞的基本功能细胞是构成人体的最基本的结构和功能单位。

每种细胞分布于机体的特定部位，执行特殊的功能。

细胞的基本功能包括：细胞膜的物质转运、细胞的信号转导、细胞膜的生物电现象和肌细胞的收缩。

一、细胞膜的物质转运功能：细胞新陈代谢过程中，需要不断选择性的通过细胞膜摄入和排出某些物质。

物质的跨膜转移途径有：（1）单纯扩散：是一种简单的物理扩散，即脂溶性高和分子量小的物质从膜的高浓度一侧向低浓度一侧跨膜运动。

扩散的方向和速度取决于物质在膜两侧的浓度差和膜对该物质的通透性。

浓度差越大，通透性越高，则单位时间内物质扩散的量就越多。

扩散的最终结果是使该物质在膜两侧浓度达到平衡。

（2）经载体和通道膜蛋白介导的易化扩散：带电离子和水溶性分子的跨膜转运需要膜蛋白的介导，其中经载体和通道蛋白介导的易化扩散属于被动转运，是物质顺浓度梯度或电位梯度进行的跨膜转运，不需要消耗能量。

（3）主动转运：是由离子泵和转运体膜蛋白组介导的消耗能量、逆浓度梯度和/或电位梯度的跨膜转运，分为原发性主动转运和继发性主动转运。

二、细胞的跨膜信号转导调节机体内各种细胞在时间和空间上有序的增值及分化，协调它们的代谢、功能和行为，主要是通过细胞间数百种信号物质实现的。

这些信号物质包括激素、神经递质和细胞因子等，根据细胞膜感受信号物质受体蛋白结构和功能特性，跨膜信号转导的路径大致分为G蛋白耦联受体、离子通道受体介导的信号转导和酶偶联受体介导的信号转导三类。

三、细胞的生物电现象（1）静息电位：静息电位是指细胞在未受到刺激时存在于细胞膜内外侧的电镀电位差。

安静状态下，细胞膜对各种离子的通透性以钾离子为最高，细胞膜中存在持续开放的非门控钾通道，因此静息电位就相当于钾离子平衡电位。

（2）动作电位：在静息电位基础上接受有效刺激后产生的一个迅速的可向远处传播的膜电位波动，称为动作电位。

四、肌细胞的收缩（1）神经-骨骼肌接头的兴奋传递：运动神经末梢与肌细胞特殊分化的动脉膜构成神经—肌接头。

细胞信号转导及其调控机制

细胞信号转导及其调控机制细胞是生命的基本单位，是由不同类型的分子组成的复杂系统。

为了保持生命的正常运转，细胞需要识别和响应其周围环境的各种刺激，这些刺激可能来自于细胞外部或内部。

细胞对刺激的响应涉及到复杂的生物化学反应，这些反应通常通过信号转导途径完成。

细胞信号转导是指细胞接受外界信号，将其转化成细胞内信号，并通过一系列生物化学反应实现许多生物学过程的机制。

细胞信号转导可以发生在细胞膜、细胞质或细胞核中，通常是一种复杂的信号传递网络，包括许多分子、酶、激酶、受体和信号转导通路。

信号的传递通常通过受体来完成。

受体可以是细胞表面的蛋白质，也可以是细胞内的酶或转录因子。

当受体受到信号时，它会发生结构变化，从而引发先后一系列的酶活化，激酶磷酸化、受体激活以及信号分子的产生。

这些活化产生信号分子，该信号分子会被转移到下一个分子或途径中。

这样的链式反应会持续下去，直到信号传递到最终的效应器，如酶或转录因子。

信号转导随着时间的推移而逐渐调制。

一些分子和途径会沉默，而另一些则会被激活。

这种调制往往是通过负反馈和正反馈途径完成的。

负反馈是指当一些分子或途径被激活时，它会反馈到前一个分子或途径从而抑制细胞信号转导进程。

正反馈则在一个分子或途径被激活时激活或增强下一个分子或途径。

除了调制，细胞信号转导还通过许多机制调节信号的传递速率和强度。

其中最常见的机制是信号通路激活、扩散和减弱速率的调节。

当信号到达信号通路时，激活途径的酶是重要的。

这些酶可以是磷酸化酶、磷酸酯酶或其他酶。

这些酶的活性可以通过促进或抑制激发途径来调节。

另一个机制是扩散速率的距离依赖性。

分子的扩散速率取决于分子和分子之间的距离和浓度。

如果独立地激活每个单一分子，通路重复的数量将越来越多。

然而，有时会有高浓度和接触分子，通路可以被相互激活，从而形成有序结构。

这些结构会形成信号扩散的梯度，有时还能够启动特定的生物学过程。

最后，细胞信号转导还需要机制来减弱信号传递速率。

第二章细胞的基本功能2

2019/4/8
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1.离子通道型受体，即是化学门控通道。 2. 典型例子：骨骼肌细胞膜的 N 型乙酰胆碱（ Ach ）受体
配体＋受体
通道开放
靶细胞功能改变
离子内流/外流 (信号转导)
2019/4/8
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1.主要成分： 2.主要的信号转导通路 3.总结
2019/4/8
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参与信号转导的信号分子有 1.G蛋白偶联受体（G protein-linked receptor) 2. G蛋白 3.效应器（酶）
GTP GC cGMP PDE cAMP 5‘-AMP
2019/4/8
概念：第一信使作用于膜受体后，细胞内产生的信号分子
类型: cAMP( 环化单磷酸腺苷)
IP3(三磷酸肌醇) cGMP(环化单磷酸鸟苷） DG(二酰甘油) Ca2+
功能: 调节各种蛋白激酶和离子通道的活性
cAMP cGMP DG IP3
◦ 跨膜信号转导、第一信使、第二信使、G蛋白

2.由膜受体介导的信号转导方式有哪几种？
3.试列举出主要的第二信使分子5种。 4.G蛋白转导细胞信号的机制是怎样的？
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1. cAMP生成后，首先激活的物质是： A、腺苷酸环化酶 B、磷酸化酶 C、蛋白激酶 D、磷酸二脂酶 2.以下哪种物质不起第二信使作用： A、cAMP B、GMP C、IP3 D、DG 3. G-蛋白是下列何种物质的简称： A、鸟苷酸结合蛋白 B、腺苷酸结合蛋白 C、三磷酸肌醇（IP3） D、转录调节因子
2019/4/8
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信号转导终止 Step 3
α亚单位将GTP水解成GDP → α与GDP及β、γ结合（失活型） →终止信号转导

1细胞的基本功能-细胞膜的物质转运功能-许奇

• 原发性主动转运 • 继发性主动转运
好学力行，造就良医
〔一〕原发性主动转运
• 细胞直接利用代谢产生的能量将物质逆浓度梯度和〔或〕电位梯度进展转运的过程。
好学力行，造就良医
钠-钾泵
当[Na+]i↑/[K+]o↑激活分解ATP产生能量
2K+泵至细胞内; 3Na+泵至细胞外
维持[Na+]o高、[K+]i高原先的不均匀分布状态钠-钾泵抑制剂：哇巴因
好学力行，造就良医
一、单纯扩散〔simple diffusion)
物质从质膜的高浓度一侧透过脂质分子间隙向低浓度一侧进展的跨膜扩散。扩散量：
浓度差、分子量、通透性
物理现象：不耗生物能
转运物质：O2, CO2, N2, 水, 乙醇, 尿素, 甘油等
好学力行，造就良医
二、易化扩散〔facilitated diffusion〕
电压门控通道
化学门控通道
机械门控通道
调控因素膜电位
膜外、膜内化学物质机械刺激
调控机制膜电位变化时，通道本身具有受体功
引起通道蛋白分能。一些化学物质
子的构象变化，（激素、递质）和通
使通道开放或关道蛋白的特殊位点结
闭
合，引起通道蛋白构
象变化，使通道开放
质膜感受牵张刺激后引起其中的通道开放或关闭
物理性质脂溶性
非脂溶性
浓度梯度顺
顺
顺
是否耗能不
不
不
蛋白帮助不需要通道蛋白载体蛋白
举例
O2，CO2 K+，Na+ 葡萄糖、氨基酸
主动转运
小分子均可逆耗能

优选第二章细胞的基本功能

1、简单扩散： 2、易化扩散
单纯扩散(simple diffusion)
概念:一些脂溶性物质由膜的高浓度一侧向低浓度
一侧移动的过程。
[O2]o ＞[O2]i
[CO2]i ＞[CO2]o
(2)特点:
①扩散速率高 ②无饱和性
③不依靠特殊膜蛋白质的“帮助”
④不需另外消耗能量 ⑤扩散量与浓度梯度、温度和膜通透性呈正相关。
优选第二章细胞的基本功能
第二章细胞的基本功能
第一节细胞的跨膜物质转运功能第二节细胞的跨膜信号转导功能第三节细胞的跨膜电变化
第一节细胞的跨膜物质转运功能
一、膜的化学组成和分子结构
• 解释细胞膜结构最好的学说是液态镶嵌模型（Fluid mosaic model）。
• 20世纪70年
代由Singer和 Nicholson 提
有些作为抗原决定族=免疫信息(血型)；
有些作为膜受体的“可识别”部分，能特异地与激递
质等结合。
小结
1、脂质双分子层主要起屏障作用，是细胞的基架；
2、镶嵌在脂质层中的蛋白质可以在膜脂分子间横向漂浮移位；
3、膜中的特殊蛋白质负责物质、能量和信息的跨膜转运和转换；
4、糖链是蛋白质和细胞的特异性的“标志”，能特异地与某种递质、激素或其他化学信号分子结合。
• （1）由通道介导的易化扩散：由膜上的通道蛋白帮助完成。
• （2）由载体介导的易化扩散：由膜上的载体蛋白帮助完成。
经通道介导的易化扩散 [Na+]o ＞[Na+]i
[K+]i ＞[K+]o
通道扩散的特点
①选择性 ②高速率 ③门控性：通道的开放与关闭受精密调控
化学门控通道：膜所受的压力不同电压门控通道：膜两侧电位差的变化机械门控通道：某种化学信号的出现

细胞的信号传递：生命的交流和调节

细胞的信号传递：生命的交流和调节细胞的信号传递是生命体内最基本且重要的过程之一，它使得细胞能够相互交流和相互调节。

通过信号传递，细胞能够感知和响应外界环境的变化，以及与其他细胞进行沟通和协调。

这种交流和调节对于维持生命过程的平衡和正常功能至关重要。

信号传递通常包括三个主要步骤：信号的接收、传递和响应。

细胞上存在着许多不同类型的受体，它们能够感知和结合特定的信号分子。

这些信号分子可以是激素、神经递质、生长因子等。

当信号分子与受体结合时，会触发一系列的反应，从而将信号传递到细胞内。

在信号传递的过程中，细胞内会发生一系列的化学反应和信号传递通路的激活。

这些通路可以通过多种方式传递信号，包括蛋白质磷酸化、离子通道的开闭、次级信号分子的产生等。

这些反应和通路的复杂性使得细胞能够对外界信号做出精确的反应和调节。

细胞的信号传递广泛参与到生命的各个方面。

例如，在免疫系统中，细胞的信号传递可以通过调节免疫细胞的活性和功能来应对外界的病原体。

在神经系统中，信号传递使得神经细胞能够相互传递信息，从而实现信息的感知和处理。

在发育过程中，细胞的信号传递能够调控细胞增殖、分化和迁移，从而形成不同的组织和器官。

细胞信号传递的异常可能导致许多疾病的发生和发展。

例如，某些癌症可以由于细胞信号传递通路的异常激活而引起。

因此，研究细胞信号传递的机制对于理解疾病的发生和发展具有重要意义，也为药物开发提供了潜在的靶点。

总之，细胞的信号传递是生命中的重要过程，它实现了细胞间的交流和调节。

通过感知和响应外界信号，细胞能够做出适当的反应，以维持生命过程的平衡和功能的正常运作。

对于人类和其他生物来说，细胞信号传递是一个复杂而精密的系统，为我们的生命提供了坚实的基础。

细胞信号转导及其功能

细胞信号转导及其功能细胞信号转导是细胞内部的一种重要的调控机制，对于细胞生长、代谢、分化、凋亡等各个生物学过程都有着重要作用。

细胞信号转导的复杂性和丰富性使其成为了当前生命科学领域中研究的热点之一。

一、细胞信号转导的定义和基本原理细胞信号转导是细胞内外信息传递的过程，涉及到细胞膜、细胞器和细胞质中的分子。

在这个过程中，一个外部信号通过与探测器分子结合，启动了一系列下游信号传递过程，直到传递到细胞的内部，从而发挥作用。

细胞信号转导可以分为两类：直接转导和间接转导。

直接转导是指外界信号能够通过膜分子通道直接到达细胞内部，而间接转导是指外界信号通过细胞膜表面的受体蛋白与下游信号分子发生反应，最终影响细胞内的生理功能。

细胞信号转导的基本原理是组成信号通路的蛋白质分子，它们在特定的位置相互作用，发挥传递信号的作用。

这些相互作用涉及到激酶、磷酸酶、离子通道等蛋白质分子，它们通过磷酸化、蛋白质酶的降解等方式调整其活性，从而对下游信号传导产生影响。

二、细胞信号转导的信号通路与细胞功能细胞间的信号转导过程包括了多种信号通路，如细胞外信号依赖性激酶（receptor tyrosine kinase，RTK）信号通路、细胞表面受体信号传导、核因子κB（NF-κB）信号通路、细胞内钙离子信号转导等等。

每个信号通路都涉及到一系列信号分子，其中包括激活酶、硫酸酯酶、G蛋白等，这些信号分子在不同细胞类型中发挥了不同的生物学作用。

RTK信号通路是细胞信号转导过程中的一个典型例子。

这个信号通路包括活性化蛋白激酶（tyrosine kinase，TK）的激活、下游信号的传递、细胞内信号传递过程的通路选择、蛋白质的调解等。

这个信号通路在细胞的生长、分化、发育、凋亡等重要生物学过程中发挥了关键的作用。

另一个重要的信号通路是细胞内钙离子信号转导。

当细胞表面的受体受到外界信号作用后，细胞膜中的离子通道会打开，让钙离子流入细胞。

这个过程叫做钙感受器。

细胞的基本功能2

横纹肌细胞的结构细胞膜来自内细胞膜表面受体介导的跨膜信号转导
G蛋白耦联受体（GPCR）：激动后可结合并激活G蛋白
促代谢型受体 7次跨膜受体儿茶酚胺类激素乙酰胆碱 5-羟色胺光量子花生四烯酸淋巴细胞活性因子多数肽类激素
→信号转导的级联反应
跨膜信号转导的主要方式
G蛋白（鸟苷酸结合蛋白，G-Protein）
配体（化学）门控通道烟碱型乙酰胆碱受体谷氨酸离子型受体谷氨酸离子型受体 γ-氨基丁酸离子型受体
细胞膜表面受体介导的跨膜信号转导
G蛋白耦联型受体信号转导系统 G蛋白耦联受体信号通路中的信号分子
细胞膜上
G蛋白耦联受体 G蛋白 G蛋白效应器：腺/鸟苷酸环化酶第二信使：cAMP，cGMP，IP3，DG，Ca2+ 蛋白激酶：丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶酪氨酸蛋白激酶靶蛋白：受体, 收缩蛋白, 离子通道, 酶, 转录调节因子
按结构和功能分类：异源三聚体蛋白（20多种，α、β、γ）
单体G蛋白（100多种，α）
按G蛋白α亚单位的结构差异分为6个亚族
Gs，Gi/olf，Gq，Gt，Gg，G12
细胞膜表面受体介导的跨膜信号转导
G蛋白效应器
催化第二信使的酶：AC、PLC、PDE、PLA2 离子通道
第二信使：第一信使作用于细胞膜受体后在胞浆内产生的信息分子
细胞间信号传递与转导
细胞间信号传递与转导概述
环境变化信息机体外信号
物理的化学的生物的
遗传信息
机体内信号
电信号化学信号
神经递质内分泌激素细胞和生长因子特殊物质（NO）
细胞间信号传递与转导概述
细胞间信号传递的方式分泌化学信号分子+受体

细胞信号转导通路在生长调节中的作用

细胞信号转导通路在生长调节中的作用细胞是生命的基本单位，组成我们身体的各种器官和组织。

细胞的生长和分裂是维持生命的必要过程，细胞信号转导通路在这个过程中起着至关重要的作用。

细胞信号转导通路是指细胞内的一系列信号分子之间的相互作用和调节作用。

它包括细胞内和细胞外的信号分子，比如激活酶和蛋白质激酶等。

这一系统的作用是将外部信息转化成内部反应，并调节细胞的基本生命过程，如生长、分裂和分化。

生长调节是细胞信号转导通路的一个重要方面。

细胞生长是体积和质量的增长，分裂是细胞的增加。

细胞生长过程中需要有一系列调节因素的控制，包括细胞增殖、代谢、分化、凋亡等。

细胞信号转导通路正是通过控制这些因素的角色，对细胞进行生长调节。

细胞信号转导通路的复杂性，导致了我们对细胞生长调节的理解缺乏深度和广度。

在细胞内有许多不同的转导通路，他们在不同情况下会调节不同的机制。

不过有一些重要的通路被广泛研究，有着清晰的作用模式。

我们来探讨其中几个。

一、Ras-MAPK通路Ras-MAPK通路是一个重要的信号转导通路，参与调控许多细胞行为比如分裂、分化和凋亡等。

Ras是一种蛋白质分子，在许多癌症中被发现有变异，与癌症的发展密切相关。

活性的Ras可将各种外部信息转化为内部信息。

在细胞内信号传递的过程中，Ras参与了一个产生MAP激酶级联反应(mitogen-activated protein kinase，MAPK)的信号转导通路。

MAPK家族激酶的激活将信号传递到其他细胞内过程，从而使细胞进入生长状态。

二、PI3K-Akt-mTOR通路PI3K-Akt-mTOR通路也是一个重要的信号传递通路之一，在研究生长因子的信号传递中占有重要的地位。

它参与了许多细胞的生存、增殖和分化等重要过程。

当受到外部信号的刺激时，膜上的受体会激活PI3K酶，产生PIP3。

然后PIP3会诱导Akt磷酸化，从而使Akt的活性增加，Akt进一步通过复杂的调控，最终导致mTOR的激活。

第二章细胞的基本功能1-3精品文档

信号
有配体的结合部位，膜内胞质侧有结合 G蛋白的部位。
转促代谢型受体：
导肾上腺素能α和β受体
功 Ach受体 5－羟色胺受体能
嗅觉受体视紫红质以及多肽类受体
细
胞 G蛋白耦联受体：1000种左右
的跨
每种受体都是由一条7次穿膜的肽链构成, 故也称为7次跨膜受体
膜
信作用
号
转蛋白耦联受体与配体结合后，通过构象变
细
胞
的
跨
膜
ACh
信
ACh
号
转
导
功
能
细胞的跨膜信号转导功能
细信息传递过程胞
（以运动终板为例）
的化学性胞外信号(Ach)
跨 Ach+化学门控通道膜
信终板膜上离子通道开放
号
Na+内流
转
导终板膜电位（电位变化）
功能骨骼肌收缩
细
胞
化学门控通道的特点
的跨
兼有两方面作用：
膜成cAMP
信
号 cAMP
转酶A（PKA）来实现信号转导功能。
能
细
胞蛋白激酶A：
的肝细胞：PKA激活磷酸化酶激酶，促进肝跨糖原分解；
膜信
心肌细胞：PKA使钙通道磷酸化，增加有效钙通道的数量，增强心肌的收缩；
号
转
胃粘膜壁细胞：PKA激活可促进胃酸的分泌；
转为小G蛋白。导
功
能
细胞
G蛋白分类：
的根据亚单位基因序列的同源性：
跨
膜 Gs、Gp、Gq、G12
信
号
转
导
功

生理细胞的基本功能

（去极化后电位）
正后电位
（超极化后电位）
30
细胞外记录
0
刺激器
-+
刺激器
-
0 +
刺激器
- 0+
刺激器
-
0 +
0 mV
双相动作电位
单相动作电位
0 mV
刺激器
-
0 +
31
（三）生物电现象产生的机制膜学说：离子在细胞膜内外的不均衡
分布以及细胞膜在不同状态下对离子的通透性不同是生物电现象产生的基础。
质，在膜蛋白质帮助下，顺浓度梯度和/或电位梯度进行的跨膜转运，称易化扩散。
需通道蛋白或载体蛋白的参与
6
（1）以载体(carrier)为中介的易化扩散
7
特点： 1）高度特异性 2）饱和现象 3）竞争性抑制
8
（2）以通道(channel)为中介的易化扩散
9
特点：
1）特异性：孔道的大小及带电情况。 2）失活现象：多数通道开放短暂，有“门控”机制调节通道的活动。（电压门控通道及化学门控通道等）
++++- - -++++++ - - - -+++- - - - -
47
2.传导的特征（1）双向传导（2）安全（3）不衰减
3.影响传导的因素
（1）细胞直径的粗细
（2）是否有髓鞘（N.f而言）
48
四、动作电位时细胞膜兴奋性的变化
关闭复活
激活失活
激活失活
49
（一）绝对不应期 absolute refractory period