细胞生物学-6物质的跨膜运输与信号传递
动物医学专业细胞生物学笔记5-6章
第五章物质的跨膜运输与信号传递物质的跨膜运输细胞通讯与信号传递思考题第一节物质的跨膜运输物质跨膜运输是细胞维持正常生命活动的基础之一●被动运输（passive transport）#特点：运输方向、跨膜动力、能量消耗、膜转运蛋白。
#类型：简单扩散（simple diffusion）、协助扩散（facilitated diffusion）#膜转运蛋白"载体蛋白（carrier proteins）——通透酶（permease）性质；介导被动运输与主动运输。
"通道蛋白（channel proteins）——具有离子选择性，转运速率高；离子通道是门控的；只介导被动运输。
类型：电压门通道（voltage-gated channel）配体门通道（ligand-gated channel）压力激活通道（stress-activated channel）●主动运输（active transport）#特点：运输方向、跨膜动力、能量消耗、膜转运蛋白。
被动与主动运输的比较#类型：三种基本类型*由ATP直接提供能量的主动运输"钠钾泵（结构与机制）"钙泵（Ca2+-ATP酶）"质子泵：P-型质子泵、V-型质子泵、H+-ATP酶。
*协同运输（cotransport）：由泵与载体协同作用"共运输：动物中；植物中。
"对向运输：质子泵与逆向转运蛋白协同作用●胞吞作用（endocytosis）与胞吐作用（exocytosis）作用：完成大分子与颗粒性物质的跨膜运输，又称膜泡运输或批量运输（bulk transport）。
属主动运输。
#胞吞作用*胞饮作用（pinocytosis）与吞噬作用（phagocytosis）征**胞内体（endosome）的分选途径#胞吐作用*组成型的外排途径（constitutive exocytosis pathway）所有真核细胞连续分泌过程用于质膜更新（膜脂、膜蛋白、胞外基质组分、营养或信号分子）default pathway：除某些有特殊标志的驻留蛋白和调节的分泌泡外，其余蛋白的转运途径：粗面内质网→高尔基体→分泌泡→细胞表面*调节型外排途径（regulated exocytosis pathway）特化的分泌细胞储存——刺激——释放产生的分泌物（如激素、粘液或消化酶）具有共同的分选机制，分选信号存在于蛋白本身分选主要由高尔基体TGN上的受体类蛋白来决定*膜流：动态过程对质膜更新和维持细胞的生存与生长是必要的*囊泡与靶膜的识别与融合第二节细胞通讯与信号传递●细胞通讯与细胞识别#细胞通讯（cell communication）一个细胞发出的信息通过介质传到另一细胞产生相应的反应细胞间的通讯对于多细胞生物体的发生和组织的构建，协调细胞的功能，控制细胞的生长和分裂是必须的。
考研细胞生物学(简答)
第二章：细胞的基本知识概要1、如何理解“细胞是生命活动的基本单位”这一概念？1）一切有机体都有细胞构成，细胞是构成有机体的基本单位2）细胞具有独立的、有序的自控代谢体系，细胞是代谢与功能的基本单位3）细胞是有机体生长与发育的基础4）细胞是遗传的基本单位，细胞具有遗传的全能性5）没有细胞就没有完整的生命6）细胞是多层次非线性的复杂结构体系7）细胞是物质（结构）、能量与信息过程精巧结合的综合体8）细胞是高度有序的，具有自装配与自组织能力的体系2、细胞的基本共性是什么？1）所有的细胞表面均有由磷脂双分子层与镶嵌蛋白质构成的生物膜2）所有的细胞都有DNA与RNA两种核酸3) 所有的细胞内都有作为蛋白质合成的机器――核糖体4）所有细胞的增殖都是一分为二的分裂方式3、说明原核细胞与真核细胞的主要差别。
4、何谓细胞外被？它有哪些功能？1) 细胞外被是指动物细胞表面的由构成质膜的糖蛋白和糖脂伸出的寡糖链组成的厚约10～20nm的绒絮状结构。
2) 功能：(1) 细胞识别；(2) 血型抗原；(3) 酶活性。
5、细胞连接都有哪些类型？各有何结构特点？细胞连接按其功能分为：紧密连接，锚定连接，通讯连接。
1) 紧密连接（封闭连接），细胞质膜上，紧密连接蛋白(门蛋白)形成分支的链索条，与相邻的细胞质膜上的链索条对应结合，将细胞间隙封闭。
2) 锚定连接：通过中间纤维（桥粒、半桥粒）或微丝（粘着带和粘着斑）将相邻细胞或细胞与基质连接在一起，以形成坚挺有序的细胞群体、组织与器官。
3) 通讯连接：包括间隙连接和化学突触，是通过在细胞之间的代谢偶联、信号传导等过程中起重要作用的连接方式。
4) 胞间连丝连接：是高等植物细胞之间通过胞间连丝来进行物质交换与互相联系的连接方式。
第五章物质的跨膜运输与信号传递6、物质跨膜运输有哪几种方式？它们的异同点。
跨膜运输：直接进行跨膜转运的物质运输，又分为简单扩散、协助扩散和主动运输。
1) 简单扩散：顺物质电化学梯度，不需要膜运输蛋白，利用自身的电化学梯度势能，不耗细胞代谢能；2) 协助扩散：顺物质电化学梯度，需要通道蛋白或载体蛋白，利用自身的电化学梯度势能，不耗细胞代谢能；3) 主动运输：逆物质电化学梯度，需要载体蛋白，消耗细胞代谢能。
细胞生物学-(翟中和-第三版)课后练习题及答案
细胞生物学-(翟中和-第三版)课后练习题及答案LT4）所有细胞的增殖都是一分为二的分裂方式3、为什么说病毒不是细胞？蛋白质感染子是病毒吗？1) 病毒是由一个核酸分子（DNA或RNA）芯和蛋白质外壳构成的，是非细胞形态的生命体，是最小、最简单的有机体。
仅由一个有感染性的RNA构成的病毒，称为类病毒；仅由感染性的蛋白质构成的病毒称为朊病毒。
病毒具备了复制与遗传生命活动的最基本的特征，但不具备细胞的形态结构，是不完全的生命体；病毒的主要生命活动必须在细胞内才能表现，在宿主细胞内复制增殖；病毒自身没有独立的代谢与能量转化系统，必须利用宿主细胞结构、原料、能量与酶系统进行增殖，是彻底的寄生物。
因此病毒不是细胞，只是具有部分生命特征的感染物。
2) 蛋白质感染子是病毒的类似物，虽不含核酸，其增殖是由于正常分子的构象发生转变造成的，这种构象异常的蛋白质分子成了致病因子，这不同于传统概念上的病毒的复制方式和传染途径，所以蛋白质感染子是病毒的类似物。
4、为什么说支原体可能是最小最简单的细胞存在形式？1）支原体能在培养基上生长2）具有典型的细胞膜3）一个环状双螺旋DNA是遗传信息量的载体4）mRNA与核糖体结合为多聚核糖体，指导合成蛋白质5）以一分为二的方式分裂繁殖6）体积仅有细菌的十分之一，能寄生在细胞内繁殖5要点原核细胞真核细胞细胞核无膜包围，称为拟核有双层膜包围染色体形状数目组成DNA序列环状DNA分子一个基因连锁群DNA裸露或结合少量蛋白质无或很少重复序列核中的为线性DNA分子; 线粒体和叶绿体中的为环状DNA分子两个或多个基因连锁群核DNA同组蛋白结合，线粒体和叶绿体中的DNA裸露有重复序列基因表达RNA和蛋白质在同一区间合成RNA在核中合成和加工; 蛋白质在细胞质中合成细胞分裂二分或出芽有丝分裂或减数分裂内膜无独立的内膜有, 分化成细胞器细胞骨架无普遍存在呼吸作用和光合作用酶的分部质膜线粒体和叶绿体（植物）核糖体70S（50S＋30S）80S（60S＋40S）第三章：细胞生物学研究方法1. 透射电镜与普通光学显微镜的成像原理有何异同？透射电镜与光学显微镜的成像原理基本一样，不同的是:1) 透射电镜用电子束作光源，用电磁场作透镜，2) 光学显微镜用可见光或紫外光作光源，以光学玻璃为透镜。
《细胞生物学》学习题解答
第一章：绪论1、填空题：1、细胞生物学是细胞整体、超微结构和分子水平上研究及其规律的科学。
、2、名词解释：1、细胞学说（cell theory）3、选择题：1、现今世界上最有影响的学术期刊是。
a：Natune b: Cell c: PNAS d: Science2、自然界最小的细胞是（a）病毒（b）支原体（c）血小板（d）细菌4、是非题：1、现代细胞生物学的基本特征是把细胞的生命活动和亚细胞的分子结构变化联系起来。
…………………………………（）5、问答题：1. 当前细胞生物学研究的热点课题哪些？2. 细胞学说的基本要点是什么？细胞学说在细胞学发展中有什么重大意义？3. 细胞生物学的发展可划分为哪几个阶段？各阶段的主要特点是什么？第二章：细胞基本知识概要1、名词解释：1. 血影（Ghost）2. 通道形成蛋白（Porin）3. 纤维冠（fibrous corona）2、选择题：1、立克次氏体是（a）一类病毒（b）一种细胞器（c）原核生物（d）真核生物2、原核细胞的呼吸酶定位在（a）细胞质中（b）质膜上（c）线粒体内膜上（d）类核区内3、最小的细胞是（a）细菌（b）类病毒（c）支原体（d）病毒4、在英国引起疯牛病的病原体是：（a）朊病毒（prion）（b）病毒（Virus）（c）立克次体（rickettsia）（d）支原体（mycoplast）5、逆转病毒（retro virus）是一种（a）双链DNA病毒（b）单链DNA病毒（c）双链RNA病毒（d）单链RNA病毒6、英国疯牛病病原体是（a） DNA病毒（b） RNA病毒（c）类病毒（d）朊病毒7、线虫基因组的全序列测定目前已接近尾声，发现其一共约有（）种的编码基因（a） 6000（b） 10000（c） 20000（d） 500008、原核细胞与真核细胞虽有许多不同，但都是（a）核仁（b）核糖体（c）线粒体（d）内质网9、前病毒是（a） RNA病毒（b）逆转录RNA病毒RNA病毒（c）整合到宿主DNA中的逆转录DNA（d）整合到宿主DNA中的DNA病毒3、是非题：1.类病毒仅由裸露的DNA所构成，不能制造衣壳蛋白。
细胞生物学 第五章 物质的跨膜运输与信号传递
钙泵和质子泵
钙泵：动物细胞质膜及内质网膜，1000 Aa组成的 跨膜蛋白，与Na+-K+ 泵的亚基同源，每一泵单位 约10个跨膜螺旋，与胞内钙调蛋白结合调节其活 性
质子泵
P型质子泵：真核细胞膜 V型质子泵：溶酶体膜和液泡膜 H+-ATP酶：顺浓度梯度，线粒体内膜，类囊体膜和细菌
质膜
在动物、植物细胞由载体蛋白介导的协同运输异同点的比较
调节型胞吐途径：蛋白分选由高尔基体反面 管网区受体类蛋白决定
BACK
第二节 细胞通信与信号传递
细胞通讯与信号传递 通过细胞内受体介导的信号传递 通过细胞表面受体介导的信号跨膜传递 由细胞表面整联蛋白介导的信号传递 细胞信号传递的基本特征与蛋白激酶的网络整合
信息
一、细胞通讯与信号传递
道
主动运输(active transport)
●特点：运输方向、能量消耗、膜转运蛋白 ●类型：
由ATP直接提供能量的主动运输 钠钾泵 钙泵 质子泵
协同运输(cotransport) 由Na+-K+泵（或H+-泵）与载体蛋白协同作用
物质的跨膜转运与膜电位
钠钾泵(Na+-K+ pump)
动物细胞 1/3-2/3能量用于细胞内外Na+-K+ 浓度 和二亚基组成， 亚基120kD， 亚基50kD 亚基Asp磷酸化与去磷酸化 1ATP转运3 Na+和2K+ 抑制剂：乌本苷 促进：Mg2+和膜脂 作用：保持渗透平衡
载体蛋白(carrier proteins)及其功能
与特定溶质分子结合，通过一系列构象变化 介导溶质分子的跨膜转运
通透酶，但改变平衡点，加速物质沿自由能 减少方向跨膜运动的速率
了解细胞内物质运输和细胞信号传导
了解细胞内物质运输和细胞信号传导细胞是构成生物体的基本单位，维持着生命活动的正常进行。
细胞内物质运输和细胞信号传导是细胞内重要的生物过程，它们负责将物质和信息在细胞中传递，从而调控细胞的功能和相互之间的配合。
本文将从细胞内物质运输和细胞信号传导两个方面进行探讨。
一、细胞内物质运输细胞内物质运输是指细胞内各种物质通过细胞器间膜系统的运输网络，在细胞内进行有序的转运和分配。
1. 核糖体合成细胞核内的基因信息需要转录成RNA，并进一步翻译成蛋白质。
这一过程涉及了核糖体的合成和运输。
核糖体是细胞中合成蛋白质的关键器官，它由核糖体RNA (rRNA) 和蛋白质组成。
核糖体的合成和组装发生在细胞核内，然后通过核孔运输至细胞质中。
2. 内质网运输内质网是一种由膜系统形成的细胞质器，参与了蛋白质的合成和折叠过程。
新合成的蛋白质通过内质网上的核糖体结合蛋白复合物 (SRP) 导入到内质网腔中，随后进行二级结构的形成和修饰。
经过折叠和修饰的蛋白质，通过内质网上的包裹泡泡结构运输到高尔基体。
3. 高尔基体和囊泡运输高尔基体是一种细胞质器，参与了细胞内物质的修饰、分类和分泌。
通过高尔基体和囊泡的运输，细胞内分泌物质被分泌到胞外或者转运到其他细胞器。
通过高尔基体和囊泡运输可以实现细胞内物质的定向运输和细胞内信号的传递。
二、细胞信号传导细胞信号传导是细胞接收外界刺激信号并传递到细胞内部的过程，它是细胞对环境变化和刺激做出生理反应的重要途径。
1. 膜受体介导的信号传导细胞膜上存在多种受体，包括离子通道、酶联受体和G蛋白偶联受体等，这些受体可以感知外界的多种化学信号和物理刺激。
当外界信号分子与受体结合后，受体发生构象变化，进而启动下游信号通路，调控细胞内的生物活性。
2. 细胞核内信号传导一些信号分子可以穿过细胞膜，进入细胞质并进一步进入细胞核，直接影响基因的表达。
例如，环境中的激素可以通过这种方式调节细胞功能。
激素进入细胞核后与激素受体结合，形成激素-受体复合物，与DNA结合并激活或抑制特定的基因转录。
细胞生物学第五章物质的跨膜运输与信号转导 复习题
第五章物质的跨膜运输与信号转导学习要求：1.掌握物质跨膜运输的各种方式及原理2.掌握细胞信号转导的各种途径及相关知识。
3.理解细胞内信号转导的复杂网络系统，并建立细胞内信号转导的复杂网络系统的整体的、概括的印象。
概要：1.物质跨膜运输的各种方式及原理和相互间的区别细胞膜是细胞与细胞外环境之间的一种选择性通透屏障，物质的跨膜运输对细胞的生存和生长是至关重要的。
物质的跨膜运输可分为：被动运输和主动运输两类方式。
被动运输包括简单扩散和载体介导的协助扩散，物质运输的方向是由高浓度向低浓度，不消耗ATP。
负责物质跨膜转运的蛋白可分为两类：载体蛋白和通道蛋白。
载体蛋白即可介导被动运输也可介导主动运输；通道蛋白质能介导被动运输。
每种载体蛋白能与特定的溶质分子结合，通过一系列的构象改变介导溶质分子的跨膜运输；通道蛋白所介导的被动运输不需要与溶质分子结合，通道蛋白多为多次跨膜的离子通道，具有选择性和门控特性的特点。
主动运输是由蛋白质所介导的物质你浓度梯度或电化学梯度的跨膜转运方式，需要与某种释放能量的过程相偶联。
主动运输可分为由ATP直接供能和间接供能以及光驱动的三种类型。
由于离子的选择性跨膜运输，产生了膜电位，这对细胞的生命活动是非常重要的。
真核细胞除通过简单扩散、协助扩散和主动运输对小分子物质进行运输外，还可以通过胞吞作用和胞吐作用完成大分子与颗粒性物质的跨膜运输。
胞吞作用又可分为胞饮作用和吞噬作用。
2.细胞信号转导的各种方式及原理多细胞生物是一个繁忙而有序的细胞社会，其中进行复杂细胞通信和信号转导。
细胞接受外界信号，通过一整套特定的机制，实现信号的跨膜转导最终调节特异敏感基因的表达，引起细胞的应答反应，这是细胞信号系统的主线，这种反应系列称为细胞信号通路。
根据其受体存在的部位不同可分为细胞内受体介导的信号转导核细胞表面受体介导的信号转导两大类型。
细胞内受体一般都有三个结构域：位于C端的激素结合位点，位于中部的DNA或Hsp90结合位点，以及N 端的转录激活结构域。
2012细胞生物学复习题 (2)
第四章细胞膜与细胞表面本章要点：本章阐述了细胞膜的基本结构特征及其生物学功能，生物膜的结构模型及膜的化学组成；重点阐述了细胞连接的结构类型、特点及功能，并对细胞外基质的组成、分子结构及生物功能进行了简单介绍。
要求重点掌握生物膜的结构模型、化学组成和功能特点；重点掌握细胞连接的基本类型、结构特点及主要功能。
一、名词解释1、生物膜2、脂质体3、双型性分子（兼性分子）4、内在蛋白5、外周蛋白6、细胞外被7、细胞连接8、紧密连接9、桥粒 10、膜骨架11、血影 12、间隙连接 13、细胞粘附分子 14、细胞外基质生物膜系统二、填空题1、细胞膜的最显著特性是和。
2、细胞膜的膜脂主要包括、和，其中以为主。
3、成熟的红细胞是研究细胞质膜的好材料，不仅没有细胞核，也没有。
4、动物细胞间的连接主要有、、和四种形式。
5、细胞间隙连接的基本单位叫，由组成，中间有一个直径为 nm的孔道。
6、构成动物细胞外基质的主要成分是、、和。
7、胶原的基本结构单位是，其肽链的结构特点是。
8、蛋白聚糖是由和核心蛋白的残基共价连接形成的巨分子。
糖胺聚糖的结构单位是。
9、膜骨架蛋白主要成分包括、、和等。
10、参与锚定连接的骨架系统可分两种不同形式，与中间纤维相连的主要包括，与肌动蛋白纤维相连的锚定连接主要包括。
三、选择题1、生物膜是指（）。
A、单位膜B、蛋白质和脂质二维排列构成的液晶态膜C、包围在细胞外面的一层薄膜D、细胞内各种膜的总称E、细胞膜及内膜系统的总称2、生物膜的主要化学成分是（）。
A、蛋白质和核酸B、蛋白质和糖类C、蛋白质和脂肪D、蛋白质和脂类E、糖类和脂类3、生物膜的主要作用是（）。
A、区域化B、合成蛋白质C、提供能量D、运输物质E、合成脂类4、细胞膜中蛋白质与脂类的结合主要通过（）。
A、共价键B、氢键C、离子键D、疏水键E、非共价键5、膜脂中最多的是（）。
A、脂肪B、糖脂C、磷脂D、胆固醇E、以上都不是6、在电子显微镜上，单位膜为（）。
细胞生物学名词解释与简答题汇总
细胞生物学名词解释与简答题汇总学习好资料欢迎下载细胞生物学名词解释与简答题汇总【精】第一、二、三章细胞概述1.细胞学说2.中膜体3.细胞融合4.细胞株5.细胞系6.细胞学说7.分辨率8.原位杂交9.原代细胞10.传代细胞11.负染色技术第四章细胞膜与细胞表面1.脂质体2.细胞膜3.细胞连接4.紧密连接5.间隙连接6.CAM7.钙黏素8.选择素9.整联蛋白10.细胞外表面细胞外被11.细胞外基质12.层黏连蛋白13.凝集素14.生物膜15.载体蛋白通道蛋白第五章物质的跨膜运输与信号传导1.细胞识别2.受体3.第二信使4.细胞通讯5.第一信使6.协同运输（cotransport）7.细胞识别（cell recognition）8.主动运输9.受体介导的内吞作用（receptor mediated endocytosis）10.胞吞作用（exocytosis）11.组成型胞吐途径（constitutiv eexocytosis pathway ）12.调节型胞吐途径(regulated eexocytosis pathway)13.信号转导（signal transduction ）14.分子开关(molecular switches)15.双信使系统（double messenger system）16.激酶磷酸化级联反应( phosophorylationcascade)第六章细胞质基质与细胞内膜系统1.信号肽2.共转移3.后转移4.导肽5.内质网6.溶酶体7.微粒体微体8.内膜系统细胞质膜系统9.细胞质基质10.跨膜运输11.肌质网12.SRP DP13.O-连接糖基化N-连接糖基化14.溶酶体15.自噬性溶酶体异噬性溶酶体16.调节型分泌途径组成型分泌途径17.融合蛋白18.乙醛酸循环体19.信号肽导肽20.分子伴侣第七章细胞能量转换器——线粒体和叶绿体1.氧化磷酸化2.化学渗透学说3.类囊体4.碳同化5.循环式光合磷酸化6.非循环式光合磷酸化7.Q循环8.C4 途径9.导肽10.内共生学说第八章细胞核和染色体1.多线染色体2.拓扑异构酶3.常染色体4.异染色体5.着丝粒6.动粒7.次缢痕8.随体9.核仁10.核仁组织区第九章核糖体1.多聚核糖体2.A位点3.P位点4.核酶5.小分子RNA6.剪接体7.遗传密码8.反密码子9.RNA编辑10.蛋白酶体第十章细胞骨架1.细胞骨架2.微管3.微管组织中心4.中心体5.微丝6.中等纤维7.肌动蛋白8.胞质环流9.微管踏车现象10.成核反应第十一章细胞增值及其调控1.细胞增值2.无丝分裂3.有丝分裂4.减数分裂5.细胞周期6.R点7.有丝分裂器8.接触抑制9.cdc基因10.原癌基因第十二章细胞分化与基因调控1.管家基因2.奢侈基因3.组合调控4.细胞全能性5.终末分化6.隐蔽mRNA7.胚胎诱导8.位置效应9.接触性抑制10.抑癌基因第十三章细胞衰老和凋亡1.Hayflick界限2.凋亡小体3.细胞凋亡4.Caspases蛋白家族5.Bcl-2基因6.P53基因7.Ced基因8.死亡底物9.死亡酶10.自由基第一、二、三章细胞概述1.通过学习细胞学发展简史，如何认识细胞学说的重要意义？2.研究细胞生物学有何重要的实践意义？3.细胞生物学研究的主要内容有哪些？4.细胞是生命活动的基本单位，而病毒是非细胞形态的生命体，如何理解二者之间的关系？5.如何理解“细胞是生命活动的基本单位”？6.为什么说支原体是最小、最简单的细胞？7.比较原核细胞与真核细胞差别，真核细胞的细胞器结构的出现有什么优点？8.简述动物细胞与植物细胞之间的主要区别。
细胞生物学教材课后思考题
“细胞生物学”习题第一章绪论一、名词：细胞生物学、显微结构、亚显微结构、超微结构二、思考题：1.根据细胞生物学研究的内容与你所掌握的生命科学知识,客观地、恰当地估价细胞生物学在生命科学中所处的地位以及它与其它生物科学的关系。
2.从细胞学发展简史，你如何认识细胞学说的重要意义?3.试简明扼要地分析细胞生物学学科形成的客观条件以及它今后发展的主要趋势。
4.当前细胞生物学研究的热点课题中你最感兴趣的是哪些？为什么？第二章细胞基本知识概要一、名词：细胞、细胞质、原生质、原生质体、细胞器、细胞质基质二、思考题：1．根据你所掌握的知识，如何理解“细胞是生命活动的基本单位”这一概念？2．病毒是非细胞形态的生命体，又是最简单的生命体，请论证一下它与细胞不可分割的关系。
3．为什么说支原体可能是最小最简单的细胞存在形式?4．请你在阅读了本章以后对原核细胞与真核细胞的比较提出新的补充.5．细胞的结构与功能的相关性观点是学习细胞生物学的重要原则之一，你是否能提出一些更有说服力的论据来说明这一问题。
第三章细胞生物学研究方法一、名词：酶标抗体、免疫金、分辨力、分析离心、克隆、分子杂交、原位杂交、印迹杂交、细胞系、细胞株、单克隆抗体、胞质体、核体二、思考题：1.举2～3例说明电子显微镜技术与细胞分子生物学技术的结合在现代细胞生物学研究中的应用。
2.为什么光学显微镜可以拍摄彩色照片，而电子显微镜则不能？3.光学显微镜技术有哪些新发展?它们各有哪些突出优点?为什么电子显微镜不能完全代替光学显微镜?4.为什么说细胞培养是细胞生物学研究的最基本技术之一?第四章细胞质膜与细胞表面一、名词：细胞膜、细胞内膜、单位膜、细胞表面、细胞外被、脂质体二、思考题：1.生物膜的基本结构特征是什么? 这些特征与它的生理功能有什么联系?2.何谓内在膜蛋白? 内在膜蛋白以什么方式与膜脂相结合?3.从生物膜结构模型的演化谈谈人们对生物膜结构的认识过程?4.细胞表面有哪几种常见的特化结构? 膜骨架的基本结构与功能是什么?5.细胞连接有哪几种类型, 各有何功能?6.胞外基质的组成、分子结构及生物学功能是什么？第五章物质跨膜运输与信号传递一、名词：被动运输、简单扩散、协助扩散、膜转运蛋白、载体蛋白、通道蛋白、电压门、配体门、主动运输、离子泵、协同运输、胞吞、胞吐、胞饮与吞噬作用、有被小泡、细胞通讯、细胞识别、受体、第二信使、分子开关、G蛋白二、思考题：1.比较主动运输与被动运输的特点及其生物学意义。
第五章 物质的跨膜运输与信号传导
第五章物质的跨膜运输与信号传导填空题1.物质跨膜运输的主要途径是。
2.被动运输可以分为和两种方式。
3.协助扩散中需要特异的完成物质的跨膜转运，根据其转运特性，该蛋白又可以分为和两类。
4.主动运输按照能量来源可以分为。
5.协同运输在物质跨膜运输中属于类型。
6.协同运输根据物质运输方向于离子顺电化学梯度的转移方向的关系，可以分为7.在钠钾泵中，每消耗1分子的ATP可以转运个钠离子和个钾离子。
8.钠钾泵、钙泵都是多次跨膜蛋白，它们都具有酶活性。
9.真核细胞中，质子泵可以分为三种。
10.真核细胞中，大分子的跨膜运输是通过和来完成的。
11.根据胞吞泡的大小和胞吞物质，胞吞作用可以分为和两种。
12.胞饮泡的形成需要的一类蛋白质的辅助。
13.细胞的吞噬作用可以用特异性药物来阻断。
14.生物体内的化学信号分子一般可以分为两类，一是，一是。
15.细胞识别需要细胞表面的和细胞外的之间选择性的相互作用来完成。
16.具有跨膜信号传递功能的受体可以分为、和1.一般将细胞外的信号分子称为，将细胞内最早产生的信号分子称为。
2.受体一般至少包括两个结构域；。
3.由G蛋白介导的信号通路主要包括：。
4.有两种特异性药物可以调节G蛋白介导的信号通路，即可以使G蛋白α亚基持续活化，而则使G蛋白α亚基不能活化。
磷脂酰肌醇信使系统产生的两个第二信使是。
5.催化性受体主要分为。
6.Ras蛋白在RTK介导的信号通路中起着关键作用，具有，当结合时为活化状态，当结合时为失活状态。
7.Rho蛋白在膜表面整联蛋白介导的信号通路中起重要作用，当其结合时处于活化状态，当其结合时处于失活状态。
8.小分子物质通过脂双层膜的速度主要取决于。
9.协助扩散和主动运输的相同之处主要在于都，主要区别在于10.G蛋白的а亚基上有三个活性位点，分别是。
11.PKC有两个功能域，一个是，另一个是。
12.DAG可被而失去第二是信使的作用，另一个是。
13.EGF的信号接触是通过内吞作用进行的，即。
细胞生物学 5.第五章 物质的跨膜运输与信号转导
图5-1 不同物质透过人工脂双层的能力
图5-6 钾电位门通道
图5-13 吞噬作用图5-14胞饮作用
图5-15外排作用
图5-19化学通信的类型
图5-21细胞间隙连接
图5-23 鸟苷酸环化酶
图5-24 NO的作用机制三、膜表面受体介导的信号转导
图5-25 膜表面受体主要有三类
图5-26 离子通道型受体
5-29 G蛋白耦联型受体为7次跨膜蛋白
图5-30 腺苷酸环化酶
Protein Kinase A，PKA）：由两个催化亚基和两个调节亚基，在没有cAMP时，以钝化复合体形式存在。
调节亚基结合，改变调节亚基构象，使调节亚基和催化亚基解离，释放
图5-31 蛋白激酶A
图5-33 Gs调节模型
cAMP信号途径的反应速度不同，在肌肉细胞
启动糖原降解为葡糖1-磷酸（图5-34），而抑制糖原的合成。
在某些分泌细
图5-34 cAMP信号与糖原降解图5-35 cAMP信号与基因表达
图5-38 IP3和DG的作用
与内质网上的IP3配体门钙通道结合，开启钙通道，使胞内
图5-39 Ca2+信号的消除
图5-41 受体酪氨酸激酶的二聚化和自磷酸化
图5-44 IRS。
细胞生物学物质的跨膜运输
细胞生物学物质的跨膜运输物质跨膜转运主要有3种途径：被动运输、主动运输、胞吞与胞吐作用（膜泡运输）。
第一节膜转运蛋白与小分子物质的跨膜运输一、脂双层的不透性和膜转运蛋白细胞膜上存在2类主要的转运蛋白，即：载体蛋白（carrier protein）和通道蛋白（channel protein）。
载体蛋白和通道蛋白识别转运物质的方式不同：载体蛋白只允许与其结合部位相适合的溶质分子通过，而且每次转运都发生自身构象的改变；通道蛋白主要根据溶质大小和电荷进行辨别，通道开放时，足够小和带适当电荷的溶质就能通过。
（一）载体蛋白及其功能载体蛋白为多次跨膜蛋白，又称做载体（carrier）、通透酶和转运器（transporter），能够与特定溶质结合，通过自身构象的变化，将与它结合的溶质转移到膜的另一侧。
载体蛋白既可以执行被动运输、也可执行主动运输的功能。
（二）通道蛋白及其功能通道蛋白有3种类型：离子通道、孔蛋白、水孔蛋白（AQP）。
只介导被动运输。
1. 选择性离子通道，具有如下显着特征：离子选择性（相对的）转运离子速率高没有饱和值大多数具门控性分为：电压门通道、配体门通道、应力激活通道电位门通道举例：电位门通道（voltage gated channel）是对细胞内或细胞外特异离子浓度发生变化时，或对其他刺激引起膜电位变化时，致使其构象变化，“门”打开。
如：神经肌肉接点由Ach门控通道开放而出现终板电位时，这个电位改变可使相邻的肌细胞膜中存在的电位门Na+通道和K+通道相继激活（即通道开放），引起肌细胞动作电位；动作电位传至肌质网，Ca2+通道打开引起Ca2+外流，引发肌肉收缩。
配体门通道举例——乙酰胆碱门通道N型乙酰胆碱受体是目前了解较多的一类配体门通道。
它是由4种不同的亚单位组成的5聚体，总分子量约为290kd。
亚单位通过氢键等非共价键，形成一个结构为α2βγδ的梅花状通道样结构，其中的两个α亚单位是同两分子Ach相结合的部位。
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受体介导的胞吞作用
受体介导内吞的基本特点
①配体与受体的结合是特异的, 具有选择性; ②要形成特殊包被的内吞泡。将成纤维细胞
培养在加有转铁蛋白-铁标记的低密度脂蛋 白(LDL)的培养基中,可清楚地观察到这一 过程
基本过程
大致分为四个基本过程∶①配体与膜受体结 合形成一个小窝(pit); ② 小窝逐渐向内凹 陷，然后同质膜脱离形成一个被膜小泡;③ 被膜小泡的外被很快解聚, 形成无被小泡, 即初级内体;④ 初级内体与溶酶体融合,吞噬 的物质被溶酶体的酶水解
两个大亚基(α亚基)和两 个小亚基(β亚基)组成。 α亚基是跨膜蛋白，在 膜的内侧有ATP结合位 点;在α亚基上有Na+和 K+结合位点
Na+/K+ ATPase的结构
工作原理
Na+/K+ ATPase 工作原理示意图
ATPase Pumps—Ca2+ 泵 结构
ATPase Pumps—质子泵
协同作用
协同作用
在动物、植物细胞由载体蛋白 介导的协同运输异同点的比较
协同运输的方向
葡萄糖与Na+离子的协同运输
细菌的主动运输
细菌的主动运输—磷酸化运输
• 又称为基团转运。其机理是通过对被转运到细胞内的分子进 行共价修饰（主要是进行磷酸化）使其在细胞中始终维持"较 低"的浓度， 从而保证这种物质不断地沿浓度梯度从细胞外 向细胞内转运
胞饮作用与吞噬作用主要有三点区别
特征 胞饮作用
吞噬作用
内吞泡的大小 小于 150nm
大于 250nm。
转运方式 连续发生的过程
需受体介导的 信号触发过程
内吞泡形成机制 需要笼形蛋白形成包被
及接合素蛋白连接 需要微丝及其结合蛋白的参 与
胞吐作用
● 组成型的外排途径（constitutive exocytosis pathway） 用于质膜更新（膜脂、膜蛋白、胞外基质组分、营养或信号分子） 除某些有特殊标志的駐留蛋白和调节的分泌泡外，其余蛋白的转 运途径：粗面内质网→高尔基体→分泌泡→细胞表面
ATPase Pumps—质子泵
P型、V型和F型运输泵的结构
协同运输
协同运输：又称偶联运输。这种运输需要先 建立离子学梯度(Ion gradients)，在动物细 胞主要是靠Na+泵、在植物细胞则是由H+泵 完成的。
物质跨膜运动所需要的直接动力来自膜两侧离子 电化学浓度梯度，而维持这种离子电化学梯度则 是通过Na+—K+泵(或H+泵)消耗ATP所实现的。
载体蛋白作用机理
• 通过可逆的构象变化交替暴露在膜一侧的溶质 结合位点，然后再暴露在膜另一侧的结合位点 以完成跨膜物质的转运。
• 其动力是：当为协助扩散时，电化学梯度为动 力；当为主动运输时，ATP水解供能为主要动 力
载体蛋白
载体蛋白
红细胞质膜载体蛋白促进葡萄糖扩散示意图
载体蛋白
离子载体(es)
由微生物产生的脂溶性抗生素。
◆缬氨霉素(Valinomycin)
●由12个氨基酸组成的环状肽； ●一种可动离子载体(mobile ion carrier),插入
脂质体后，能特异性运输K+ ,使运输速率提 高100 000倍。
载体蛋白
◆短杆菌肽 A (Gramicidin A)
●一种形成通道的离子载体(channel forming carrier)； ●由15个氨基酸组成的线性肽, 两个分子在一起形成跨膜
学习要求
1.掌握物质跨膜运输的各种方式及其原理 2.掌握细胞物质转导的各种途径及其相关的知识 3.理解细胞内信号转导的复杂网络系统，并建立细 胞内信号转导的复杂网络系统的整体的、概括的印 象
第一节 物质的跨膜运输
物质的跨膜运输
物质的跨膜运输是细胞维持正常生命活动的基础之一。
被动运输（passive transport） 主动运输（active transport） 胞吞作用endocytosis与胞吐作用exocytosis
AQP1水通道蛋白
水孔蛋白的跨膜结构域
（二）主动运输
主动运输的特点：
逆浓度梯度 消耗ATP 需要运输蛋白的帮助
几种常见的主动运输泵
Na+-驱动的葡萄糖泵 肾和肠细胞的表面质膜
Na+-H+交换泵
动物细胞的质膜
Na+-K+泵
大多数动物细胞的质膜
Ca2+泵(Ca2+ ATPase) 真核细胞的质膜
H+泵(H+ ATPase) 植物、真菌和某些细菌
不同分子对人工磷 脂双层的通透性
自由扩散的限制因素
扩散—协助扩散
协助扩散：各种极性 分子和无机离子，如 糖、氨基酸、核苷酸 以及细胞代谢物等顺 其浓度梯度或电化学 梯度减小的方向的扩 膜转运，该过程不需 要细胞提供能量。特 异蛋白可协助物质转 运使其速率增加。
协助扩散同简单扩散相比，具有特点
细菌细胞中糖的磷酸化运输
细菌的主动运输 ABC运输蛋白与主动运输
• ABC运输蛋白是一大类运输蛋白，最早在细菌中发现。 E.coli具有两层膜，ABC运输蛋白位于细菌的内膜。
• ABC运输蛋白主要参与运输糖、氨基酸和小肽，运输 时需要水解ATP提供能量
周质结合蛋白有两 个结构域，一个同 甘露糖结合，该结 构域与甘露糖等物 质结合后，会引起 另一个结构域发生 构型变化并同ABC 运输蛋白结合
的质膜
H+泵(H+ ATPase) 动物细胞的溶酶体膜、
植物细胞的液泡膜
细菌视紫菌素
某些细菌的质膜
主动运动的三种基本类型
偶联转运蛋白
ATP驱动泵
光驱动泵
ATPase Pumps—钠钾泵
是动物细胞中由ATP驱动的将Na+ 输出到细胞外，同时将 K+输入细胞内的运输泵，又称Na+泵或Na+/K+交换泵。实 际上是一种Na+ /K+ ATPase
• P型离子泵(P-type ion pump)，或称P型ATPase 。 此类运输泵运输时需要磷酸化，包括Na+-K+泵、 Ca2+离子泵。
• V型泵(V-type pump)，或称V型ATPase，主要位 于小泡的膜上， 如溶酶体膜中的H+泵， 运输时 需要ATP供能， 但不需要磷酸化。
• F型泵(F-type pump)，或称F型ATPase。这种泵 主要存在于细菌质膜、线粒体内膜和植物类囊体 膜， 它们在能量转换中起重要作用， 是氧化磷酸 化或光合磷酸化偶联因子。
• 协助扩散的速度要快几个数量级。 • 具有饱和性: 当溶质的跨膜浓度差达到一定程
度时，协助扩散的速度不再提高 • 具有高度的选择性: 如运输蛋白能够帮助葡萄
糖快速运输，但不帮助与葡萄糖结构类似的糖 类运输。 • 膜运输蛋白的运输作用也会受到类似于酶的竞 争性抑制，以及蛋白质变性剂的抑制作用。
膜转运蛋白
含羞草展开与收缩受电位-门控通道的控制
通道蛋白类型：配体-门控通道
• 这类通道在其细胞内或外的特定配体（ligand）与膜受体 结合时发生反应, 引起门通道蛋白的一种成分发生构型变 化, 结果使“门”打开。因此这类通道被称为配体-门控通 道，它分为细胞内配体和细胞外配体两种类型。
通道蛋白类型：胁迫门控通道
这种通道的打开受一种力的作用，听觉毛状细胞的离子通道就是 一个极好的例子。声音的振动推开协迫门控通道，允许离子进入 毛状细胞，这样建立起一种电信号，并且从毛状细胞传递到听觉 神经，然后传递到脑。
听觉毛状细胞的机械敏感门通道作用原理
水通道蛋白
• 膜的水通道蛋白 AQP1是1988年发现的，开始将这种蛋白 称为通道形成整合蛋白(CHIP)，是人的红细胞膜的一种主 要蛋白。它可以使红细胞快速膨胀和收缩以适应细胞间渗 透性的变化。
●调节型外排途径（regulated exocytosis pathway） 特化的分泌细胞， 储存——刺激——释放 产生的分泌物（如激素、粘液或消化酶） 具有共同的分选机制，分选信号存在于蛋白本身， 分选主要由高尔基体TGN上的受体类蛋白来决定
通道蛋白
极性(带电性)通道的形成
(a) 由单亚基膜蛋白形成的通道;(b)由多亚基蛋白形成的通道
通道蛋白类型：电位-门控通道
• 依据细胞内外带电离子的状态，主要是通过膜电位的变化 使其构型发生改变, 从而将“门”打开。在很多情况下, 门 通道有其自己的关闭机制, 它能快速地自发关闭。开放往 往只有几毫秒时间。在这短暂瞬息时间里,一些离子、代 谢物或其它溶质顺着浓度梯度自由扩散通过细胞膜。
膜转运蛋白
膜转运蛋白： 载体蛋白（carrier proteins）——通透酶（permease）性质；
介导被动运输与主动运输 通道蛋白（channel proteins）——具有离子选择性，转运速率高；
离子通道是门控的；只介导被动运输 类型： 电压门控通道（voltage-gated channel）
受体介导的内吞过程
低密度脂蛋白（LDL）的结构
• LDL是一种球形颗粒的脂蛋白，外面由800个磷脂 和500个未酯化的胆固醇分子包裹,由于外被脂分 子的亲水头露在外部，使LDL能够溶于血液中； 最外面的蛋白能够与特定细胞的表面受体结合
LDL
程受 体 介 导 的 内 吞 过
胞饮作用(cellular drinking),
E.coli周质空间主动运输系统
细菌的主动运输 光能驱动的运输H+质子泵
不同运输机制的主要特性
性质 参与运输的膜成份 被运输的物质是否需要结合
能量来源 运输方向 特异性 运输的分子高浓度时的饱和性
简单扩散 脂 否