细胞生物学之物质的跨膜运输与信号转导
细胞生物学-物质的跨膜运输(翟中和第四版)-含注释!!!
动物、植物细胞主动运输比较
三、ABC 超家族
• ABC 超家族也是一 类ATP 驱动泵 • 广泛分布于从细菌 到人类各种生物中， 是最大的一类转运 蛋白 • 通过ATP 分子的结 合与水解完成小分 子物质的跨膜转运
（一）ABC转运蛋白的结构与工作模式
• 4 个“核心”结构域
– 2 个跨膜结构域，分别含6 个跨
H+/K+ ATPase Control of acid secretion in the stomach
二、V 型质子泵和 F 型质子泵
• V 型质子泵广泛存在 于动物细胞的胞内体 膜、溶酶体膜，破骨 细胞和某些肾小管细 胞的质膜，以及植物、 酵母及其他真菌细胞 的液泡膜上 （V 为 vesicle） • 转运 H+ 过程中不形成 磷酸化的中间体
导兴奋）
B. 配体门通道（胞外配体）
（突触后膜接收乙酰胆碱的
受体）
C. 配体门通道（胞内配体）
D. 应力激活通道（内耳的 听毛细胞）
含羞草“害羞”的机制
• 估计细胞膜上与物质转运有关的蛋白占核基因编码蛋白的 15~30%，细 胞用在物质转运方面的能量达细胞总消耗能量的2/3。
• 两类主要转运蛋白：
P型泵的主要特点:都是跨膜蛋白，并且是由一条多肽完成 所有与运输有关的功能，包括ATP的水解、磷酸化和离子 的跨膜运输。
Na+-K+ATP酶的分子结构：
α β 两种亚基组成的二聚体。
α 亚基具有ATP酶的活性；
β 亚基是具有组织特异性的糖蛋白。
（一）Na+-K+ 泵（Na+-K+ ATPase）
Figure 11-14 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
细胞生物学 第五章 物质的跨膜运输
离子通道的三种类型
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电压门控离子通道：铰链细胞失水 原理：含羞草的叶柄基部和复叶基部,都有一个膨大部分,叫作 叶枕。叶枕细胞 （铰链细胞）受刺激时，其膜钙离子门控通 道打开，钙内流，产生AP，致使铰链细胞的液泡快速失水而 失去膨压，从而叶枕就变得瘫软,小羽片失去叶枕的支持,依次 地合拢起来。
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应力激活的离子通道：2X1013N，0.04nm
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❖ 2、通道蛋白 ❖ 离子通道的特征： ❖ （1）具有极高的转运速率 ❖ 比载体转运速率高1000倍以上；带电离子
的跨膜转运动力来自跨膜电化学梯度。 ❖ （2）离子通道没有饱和值 ❖ 离子浓度增大，通过率也随之增大。 ❖ （3）离子通道是门控的，并非连续开放 ❖ 离子通道的开与闭编辑p受pt 控于适当的细胞信号。
❖ Couple uphill transport to the hydrolysis of ATP.
❖ Mainly in bacteria, couple uphill transport to an input of
energy from light.
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第二节 离子泵和协同转运 ❖ ATP 驱动泵分类：
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水分子 通过水孔蛋白
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第一节 膜转动蛋白与物质的跨膜运输
❖ 二、物质的跨膜运输 ❖ (一)被动运输 ❖ 2、协助扩散 ❖ 各种极性分子和无机离子，以及细
胞代谢产物等顺其浓度梯度或电化学 梯度跨膜转运，无需细胞提供能量， 但需膜转运蛋白“协助”。
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葡萄糖载体蛋白家族
❖ 人类基因组编码12种与糖转运相关的载体 蛋白GLUT1～GLUT12，构成GLUT。
细胞生物学5(3)
第五章物质的跨膜运输与信号传递所谓被动运输是通过 ca. 内吞与外排b. 受体介导的内吞作用c. 自由扩散或易化扩散d. 泵，例如钙泵影响物质在膜上自由扩散的因素有（ ）。
aa. 在油/水分配系数高的, 易扩散b. 电离度大的, 易扩散c. 水合度大的, 易扩散d. 水、氨基酸、Ca2+ 、Mg2+ 等小分子, 易扩散下列运输过程属于协助扩散的是（）I. O2II. 甘油 III. 以缬氨霉素为载体的K＋运输IV. 钙泵V. 以短菌杆肽为载体的运输A. I+IIB. I+II+IIIC. III+IVD. III+VE. IV+V下列分子中，不能通过无蛋白脂双层膜的是 da. 二氧化碳b. 乙醇c. 尿素d. 葡萄糖细胞膜上有些运输蛋白形成跨膜的水性通道，允许适当大小的带电荷溶质按以下哪种方式过膜 ba. 主动运输b. 协助扩散c. 简单扩散d. 协同运输小肠上皮细胞吸收葡萄糖是通过( )来实现的。
ba. Na+ -泵b. Na+ 通道c. Na+ -偶联运输d. Na+ 交换运输参与被动运输的重要运输蛋白有I. 载体蛋白( carrier protein ) II. 笼形蛋白 ( Clathrin ) III.通道蛋白( Channel protein ) IV. 边周蛋白( peripheral protein ) V. 门通道蛋白( Gated channel protein )a. I+II+IVb. I+II+IIIc. I+IV+Vd. I+III+V动物细胞质膜上特征性的酶是（ ）。
da. 琥珀酸脱氢酶b. 磷酸酶c. 苹果酸合成酶d. Na+ -K+ -ATPase。
下列哪种运输方式不消耗细胞内的ATP？ ba. 胞吐b. 易化扩散c. 离子泵d. 次级主动运输以下哪些可作为细胞主动运输的直接能量来源 cI. 离子梯度 II. NADH III. ATP IV. NADPHa. IIIb. II+IVc. I+IIId. II+III下列哪些物质运输过程需消耗能量分子 cI. 伴随运输 II. 自由扩散 III. 协助扩散IV. 主动运输V Na+-K+泵a. I+IVb. IV+Vc. I+IV+Vd. I+III+V以下哪一种运输器或运输方式不消耗能量（）A. 电位门通道B. 内吞（endocytosis）作用C. 外排（exocytosis）作用D. 协同运输E. 主动运输下列关于信息分子的描述中，不正确的一项是( )。
细胞生物学-6物质的跨膜运输与信号传递
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
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
细胞生物学 第四章物质的跨膜运输
一、膜转运蛋白
• 载体蛋白的特点：4个 s 每种载体蛋白对底物都具
有高度选择性，通常只转 运一种类型的分子； s 转运过程具有饱和动力学 特征； s 可被溶质类似物竞争性地 抑制，并可被某种抑制剂 非竞争性抑制； s 对pH有依赖性。
一、膜转运蛋白
（二）通道蛋白及其功能 • 通道蛋白（channel protein）：
§3 胞吞作用与胞吐作用
（二、胞吞作用与细胞信号转导） 三、胞吐作用 • 胞吐作用（exocytosis）：细胞内合
成的生物大分子（蛋白质、脂质等） 和代谢物，先由膜包围成膜泡，膜 泡与质膜融合，而将内含物分泌到 细胞表面或细胞外的过程。 s 组成型胞吐途径：所有真核细胞都 存在的从高尔基体反面管网结构分 泌的膜泡向质膜流动并与之融合的 稳定过程。 s 调节型胞吐途径：分泌细胞产生的 分泌物（如激素、酶等）储存在分 泌泡内，当受到细胞外信号刺激时， 分泌泡与质膜融合并将内含物释放 出去的过程。
1、葡萄糖转运蛋白：是一种载体蛋白，通过构象改变 完成葡萄糖的协助扩散；由高至低跨膜转运。
协助扩散
二、小分子物质的跨膜运输类型
2、水孔蛋白：水分子的跨膜通道 • 水分子：不带电荷但具有极性。
可以通过简单扩散——缓慢跨 膜转运； • 还可以通过水孔蛋白（为一种 通道蛋白）——快速跨膜转运。 • 如唾液和眼泪的形成、肾小管 对水的重吸收等，水分子必须 借助质膜上大量的水孔蛋白实 现快速跨膜转运。
二、小分子物质的跨膜运输类型
• 水孔蛋白（aquaporin，AQP）：为内在膜蛋白，分子 量为28KD。由4个亚基组成，每个亚基又都由6个跨 膜α螺旋组成。每个亚基单独形成一个供水分子运动 的中央孔，孔的直径约0.28nm（稍大于水分子的直 径），孔长2nm。
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。
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。
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细胞生物学第三、四、五章 习题
第二章细胞基本知识概要本章要点：本章对细胞的基本概念和基本共性作了简要概括，重点阐述原核细胞和真核细胞的特点。
要求重点掌握细胞的基本概念，重点掌握真核细胞与原核细胞的异同，了解制约细胞大小的因素及细胞的形态结构与功能的相关性。
第三章细胞生物学研究方法本章要点：本章对细胞生物学的一些研究方法作了简要介绍。
要求学生重点掌握细胞形态结构的观察方法（主要是光学显微镜、电子显微镜），细胞培养、细胞工程的基本技术，了解细胞组分的分析方法。
一、名词解释1、分辨率2、细胞培养3、细胞系4、细胞株5、原代细胞培养6、传代细胞培养7、细胞融合8、单克隆抗体二、填空题1、光学显微镜的组成主要分为、和三大部分，光学显微镜的分辨率由、和三个因素决定。
2、荧光显微镜是以为光源，电子显微镜则是以为光源。
3、倒置显微镜与普通光学显微镜的不同在于。
4、电子显微镜按工作原理和用途的不同可分为和。
5、电镜超薄切片技术包括、、、等四个步骤。
6、细胞组分的分级分离方法有、和。
7、利用超速离心机对细胞组分进行分级分离的常用方法有和。
8、电子显微镜使用的是透镜，而光学显微镜使用的是透镜。
9、杂交瘤是通过和两种细胞的融合实现的，由此所分泌的抗体称为。
10、观察活细胞的内部结构可选用显微镜，观察观察细胞的形态和运动可选用显微镜，观察生物膜的内部结构可采用法。
11、体外培养的细胞，不论是原代细胞还是传代细胞，一般不保持体内原有的细胞形态，而呈现出两种基本形态即和。
三、选择题1、由小鼠骨髓瘤细胞与某一B细胞融合后形成的细胞克隆所产生的抗体称（）。
A、单克隆抗体B、多克隆抗体C、单链抗体D、嵌合抗体2、要观察肝组织中的细胞类型及排列，应先制备该组织的（）A、滴片B、切片C、涂片D、印片3、提高普通光学显微镜的分辨能力，常用的方法有（）A、利用高折射率的介质（如香柏油）B、调节聚光镜，加红色滤光片C、用荧光抗体示踪D、将标本染色4、适于观察培养瓶中活细胞的显微镜是（）A、荧光显微镜B、相差显微镜C、倒置显微镜D、扫描电镜5、观察血细胞的种类和形态一般制备成血液（）A、滴片B、切片C、涂片D、印片6、冰冻蚀刻技术主要用于（）A、电子显微镜B、光学显微镜C、微分干涉显微镜D、扫描隧道显微镜7、分离细胞内不同细胞器的主要技术是（）A、超速离心技术B、电泳技术C、层析技术D、光镜技术8、利用差速离心法可从动物组织匀浆中分离出下列哪种细胞器（）A、溶酶体B、细胞核C、线粒体D、质膜9、Feulgen反应是一种经典的细胞化学染色方法，常用于细胞内（）A、蛋白质的分布与定位B、脂肪的分布与定位C、DNA的分布与定位D、RNA的分布与定位10、要探知细胞内某一蛋白质的表达水平，可通过（）实现。
细胞生物学 第五章 物质的跨膜运输和第八章 细胞信号转导
第五章 物质的跨膜运输一、跨膜运输方式细胞质膜是选择性透性膜，是能调控物质进出的精致装臵。
除脂溶性分子和不带电荷的小分子能以简单扩散方式过膜之外，水溶性分子和离子都是不能自行穿越脂双层的。
几乎所有的有机小分子和带电荷的无机离子都需要由膜转运蛋白来跨膜转运。
总之，跨膜的物质运输方式有：被动运transport 胞能量，顺浓度梯1、简单扩散 小分子物质（水、尿素、甘油、葡萄糖、O 2、N 2等）能自由扩散过膜，不须膜蛋白协助 2、协助扩散小分子及离子在膜转运蛋白协助下，会增快跨膜转运速率 (1)葡萄糖、氨基酸、乳糖、核糖等由载体蛋白选择性结合转运过膜 (2)离子由通道蛋白选择性开启离子通道转运 主动运输active transport （消耗细胞能量，运输方向是逆浓度梯度或逆电化学梯度） 1、主动运输:靠离子泵（钠钾泵、钙泵）或质子泵(H +泵）直接消耗细胞的ATP 进行运输。
2、协同运输:待运物质在载体蛋白上与某种离子伴跨膜转运，由钠钾泵（或H +泵）所维持的离子浓度梯度所驱动，∴是间接消耗细胞内的ATP 。
⑴同向转运：例如肠上皮细胞摄取葡萄糖、氨基酸需伴Na +过膜；而细菌吸收乳糖是伴H +过膜。
⑵反向转运：动物细胞靠Na +－H +交换载体，由Na +驱动H +反向输出胞外，以调节细胞内 pH 值。
吞排作用 胞吞作用胞吐作用(消耗细胞能量，将大分子和颗粒物泡来跨膜运输) 1、吞噬作用：吞食大的颗粒物质2、胞饮作用：吞饮液态物质（微胞饮作用）3、跨细胞转运： 由胞吞和胞吐相结合，组成穿胞吞排物质转运方式，其过程中不涉及溶酶体消化。
例如母体中的抗体由血液穿过上皮细胞进入乳汁，而婴儿肠上皮细胞再将母乳中的抗体摄入其血液。
二、各类跨膜运输的特点(一)被动运输1、简单扩散：由小分子自行热运动，顺浓度梯度过膜，其通透性主要取决于分子的大小和极性，凡带电荷的离子皆不能简单扩散；2、协助扩散：由膜转运蛋白促使被动运输的转运速率增快,可分为两种类型:①载体蛋白与其特定溶质分子相结合来转运；②离子通道蛋白能对离子选择转运。
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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重点
被动运输和主动运输的特点 钠钾泵、钙泵和质子泵的转运特点和功能
第一节 膜转运与物质的跨膜运输 第二节 离子泵和协同转运 第三节 胞吞和胞吐作用
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第一节 膜转运与物质的跨膜运输
一、膜脂双层的不透性和膜转运蛋白 二、被动运输（passive transport）与
主动运输（active transport）
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（二）Ca2+泵和其它P-型离子泵
（1）Ca2+泵
作用机理：Ca2+泵（Ca2+ pump）又称Ca2+—ATP酶，有 约10个跨膜α螺旋，细胞内钙调节蛋白与之结合以调 节Ca2+泵的活性，每消耗一个ATP分子转运出两个Ca2+。
存在位置：所有真核细胞的细胞膜和某些细胞器（如
内质网、叶绿体和液泡）膜上，将Ca2+输出细胞或泵
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紧密连接
协助扩散
1.特点 ①速率高 比简单扩散转运速率高； ②最大转运速率：在一定限度内运输速率同物质浓
度成正比。如超过一定限度，浓度再增加，运输 也不再增加（因膜上载体蛋白的结合位点已达饱 和）； ③特异性 与特定载体——膜转运蛋白结合。
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疏水分子
不带电极 性小分子 不带电极 性大分子
离子
（P105）
（三）协助扩散（facilitated diffusion）
协助扩散：也称促进扩散，是 各种极性分子和无机离子，如糖、 氨基酸、核苷酸及细胞代谢物等顺 其浓度梯度或电化学梯度的跨膜转 运，不需要细胞提供能量，但需膜 转运蛋白的协助。
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胞饮 吞噬
二、胞吐作用（exocytosis）
将细胞内的分泌泡或其他某
些膜泡中的物质通过细胞质膜
运出细胞的过程，也称外排作
膜 的
用。
融 合
●组成型外排途径
（ constitutive exocytosis
pathway）
●调节型外排途径
（ regulated exocytosis pathway）
入内质网腔中储存起来，以维持细胞内低浓度的游离
Ca2+。Ca2+泵在肌质网储存Ca2+，对调节肌细胞的收缩
与舒张至关重要。
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（2）H+泵 作用机理：
植物细胞、真菌（包括酵母）和细菌 细胞其质膜上无Na+－K+ pump，而是具 有 H+ 泵 （ H+—ATPase）， 将 H+ 泵 出 细 胞 ， 建立跨膜的H+电化学梯度，驱动转运物 质进入细胞。
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（四）、主动运输（active transport）
主动运输是 物质逆浓度梯 度或电化学梯 度运输的跨膜 运输方式。
特点：
主动运输
①逆浓度梯度（逆化学梯度）运输； ②需要能量，与某种释放能量的过程相耦联; ③需要载体蛋白，具有选择性和特异性。
类型： 依据
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三、胞吞作用与胞吐作用
在大分子与颗粒性物质跨膜运输的转运 过程中，质膜内陷，形成包围细胞外物质的 囊泡，称膜泡运输（vesicle transport）。 根据物质的运输方向，膜泡运输又分为：
Addition 扩散 Vs 渗透
扩散(diffusion)——指物质沿浓度梯度从半 透膜浓度高的一侧向低浓度一侧移动的过程。 渗透(osmosis)——指水分子以及溶剂通过半 透膜的扩散。
（一）简单扩散（simple diffusion） Vs （二）水孔蛋白 （三）协助扩散（facilitated diffusion） （四）主动运输
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二、 V-型质子泵和F-型质子泵 （1）V-型质子泵：又称膜泡质子泵，存在于动物细胞胞
内体、溶酶体膜、破骨细胞和某些肾小管的质膜以及 植物、酵母和其他真菌细胞液泡膜上，利用ATP水解供 能从细胞质基质中逆H＋电化学梯度泵出H＋进入细胞器， 以维持细胞质基质pH中性和细胞器内pH酸性。 （2）F-型质子泵：又称H＋－ATP合成酶（F1F0－ATPase）， 存在于线粒体内膜、植物细胞类囊体膜和细菌质膜上， H＋顺浓度梯度运动，所释放的能量耦联ATP合成。
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第二节 离子泵和协同运输
根据泵蛋白的结构与功能特性，ATP驱动泵可分为4类：
P－型离子泵、 V－型质子泵、 F－型质子泵和ABC超家族
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一、P-型离子泵 （一）Na+－K+泵又称Na+－K+ATP酶
存在于动物细胞质膜上 细胞内侧α亚基与Na+离子结合促进ATP酶水解， α亚基上的一个氨基酸残基磷酸化引起α亚基构象 发生变化，将Na+泵出细胞，同时细胞外的K+与α亚 基的另一位点结合，使其去磷酸化，α亚基构象再 度发生变化将K+泵进细胞，完成整个循环。每个循环 消耗一个ATP分子，泵出3个Na+，和泵进2个K+。
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物质的跨膜运输是细胞维持 正常生命活动的基础之一
物质的跨膜运输方式
简单扩散
协助扩散
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主动运输
(一）简单扩散
1.特点
①沿浓度梯度（或电
化学梯度）扩散；
简单 扩散
②无需提供能量；
③无需膜蛋白协助。
溶
2. 机制 先溶解
质
在膜脂再扩散到另一
分 子
侧。
3. 通透性 取决
于分子大小和极性。
(P105)
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活细胞内外离子浓度是明显不同的：表5-1 调控机制：（1）膜转运蛋白活性
载体蛋白 通道蛋白
的疏水特性
（2）质膜脂双层
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三、胞吞作用(endocytosis)与胞吐作 用(exocytosis）
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被动运输（passive transport)是指通过简单扩散 或协助扩散实现物质由高浓度向低浓度地跨膜转运。
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➢ 哺乳类动物的细胞利用血糖 肠道
葡萄
作为主要能源，人类基因组
糖载 体
编码12种与糖转运相关的载
体蛋白GLUT1～GLUT12,构成
葡萄糖载。
运输蛋白促 使葡萄糖的 扩散
➢ 多肽跨膜段由疏水性氨基酸 残基组成，α螺旋带有Ser （丝）、Thr（苏）、Asp（天）和Glu（谷） 残基，侧链同葡萄糖羟基形 成氢键和结合位点，完成葡 萄糖的协助扩散。
●胞吞作用（endocytosis） ●胞吐作用（exocytosis） 。
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（一）胞吞作用
(endo通c过yt细os胞is膜)内陷形成囊泡
(胞吞泡)，将外界物质裹进 并输入细胞的过程。包括胞 饮作用和吞噬作用。
●胞饮作用(pinocytosis) 和吞噬作用(phagocytosis) ●受体介导的胞吞作用 ●胞饮作用和吞噬作用吞 噬的主要区别