第二细胞的跨膜物质转运和跨膜信号传递功能
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receptor-G protein-second messenger)
1、Biblioteka Baidu蛋白耦联的受体
mAChR、多巴胺、5-HT、P物质、K物质、组 胺受体等（7次跨膜α螺旋）
2、G蛋白 (G-proteins)
又称鸟苷酸结合蛋白(GTP-binding Proteins) G蛋白： α、β 、γ（多种）
via membrane channels)
化学门控通道 （兴奋收缩耦联）
– nAChR：α1、α2、β、γ、δ – Glu、Asp、 GABA、Gly、ATP、5-HT受体
电压门控通道 （神经、心肌）
– 3种Na+、5种K+、3种Ca2+
机械门控通道（平滑肌细胞、内耳毛细
胞）
通道转运离子的机制 ─门控 (Gate control)
第二章 细胞的跨膜物质转运 和跨膜信号传递功能
邓维安
河池学院化学与生命科学系
Department of Chemistry and Life Science, Hechi University
主要内容：
1．单纯扩散； 2．易化扩散：离子通道和载体的概念； 3．主动转运：离子泵的概念；继发主动转运( 联合转运)。 4．出胞与入胞式物质转运：出胞和入胞的概念， 受体介导式入胞。
通道的开放或关闭决定于： – 膜两侧的电位差
电位门控性通道 ( voltage-dependent channel)
– 膜两侧的特定化学性信号 化学门控性通道（chemical-dependent channel ）
（二）受体-G蛋白-第二信使跨膜信号传递系统 (Transmembrane signal transmission system via
(Integral proteins or Intrinsic proteins)
– 周围蛋白质或表面蛋白质
(Peripheral proteins or Extrinsic proteins)
细胞膜蛋白质的主要功能
物质、能量、信息的跨膜转运或转换 载体 (carrier) 通道 (channel) 离子泵 (pump) 受体 (receptor) 酶 (enzyme) 免疫 (immune)
一、细胞膜的结构
质膜 (Plasma membrane), 单位膜 (unit membrane) 化学组成
– 脂质 (lipids) – 蛋白质 (proteins) – 糖 (carbohydrates)
液态镶嵌模型(Fluid mosaic model)
基本内容：膜的结构特征是以液态的类 脂质双分子层为基架，其中镶嵌着具有 不同生理功能的各种蛋白质分子。
3、效应器酶和第二信使
cAMP 磷脂酶C：PIP2→ IP3、DG
腺苷酸环化酶：ATP→
附：第三信使、气体信使
第三信使：核蛋白——转录（调节）
因子——DNA结合蛋白 – 即刻早期基因（数分钟）——原 癌基因 气体信使：NO、CO
入胞指一些大分子物质或固态、液态的物质团
块由细胞排出的过程。
入胞和出胞均要消耗能量
三、细胞的跨膜信号传递 (Transmembrane signaling)
膜通道跨膜信号传递 膜受体-G蛋白-第二信使跨膜信号传递
（一）膜通道跨膜信号传递系统
(Transmembrane signal transmission system
2.以通道为中介的易化扩散 (Channel-mediated diffusion) 通道：与离子扩散有关的膜蛋白质 跨膜电流 (transmembrane current)：当通 道开放引起带电离子跨膜移动形成的电流
被动转运的特点：
顺浓度梯度移动，无需细胞额外供能
(三)主动转运 (Active Transport)
(二)易化扩散
不溶于脂质或难溶于脂质的物质，在细胞膜上某些 特殊蛋白质的“帮助”下，由膜的高浓度一侧向低 浓度一侧的转运形式称易化扩散，如葡萄糖、氨基 酸、离子等。 – 以载体为中介的易化扩散 – 以通道为中介的易化扩散
1.以载体为中介的易化扩散 (Carrier-mediated diffusion) 特点： – 高度结构特异性 (specificity) – 饱和现象 (saturation) – 竞争性抑制 (competition) – 顺浓度梯度，不需额外供能
(四)入胞和出胞 (Endocytosis, Exocytosis)
指细胞外某些物质团块（如蛋白质、脂肪颗粒、 侵入体内的细菌或异物等）进入细胞的过程。
– 吞噬 (Phagocytosis) – 吞饮 (Pinocytosis) – 受体介导式入胞 (Receptor-mediated
endocytosis)（现认为是一种最重要的入胞形式）
细胞膜的糖类
寡糖或多糖链 形成糖脂和糖蛋白 糖被或细胞外衣 (Glycocalyx or Cell Coat) 主要功能： ①细胞的“标记”，如作为抗原决定簇 ②膜受体的“识别”部分
二、细胞膜的物质转运 (Transmembrane transport)
转运形式包括 被动转运 (passive transport) 主动转运 (active transport)
脂质以双分子层形式存在
磷脂：＞70% – 亲水性的极性基团(磷酸和碱基) – 疏水性的非极性基团(脂肪酸侧链) 胆固醇：＜30% 鞘脂：少量 脂质的性质：液态，脂溶性，柔软性和一定的流 动性。 – 其流动性大小与某些成分的含量有关。 脂质的作用：屏障
蛋白质
a－螺旋或球形结构
– 整合蛋白质或内在蛋白质
(一)单纯扩散
扩散是溶液中的溶质或溶剂分子由高浓度区向低浓度区 净移动 单纯扩散：脂溶性物质或气体顺浓度差的跨细胞膜转运。 如O2、CO2、乙醇、脂肪酸。 离子在溶液中的扩散通量决定于 离子的浓度差（浓度梯度） 离子所受的电场力（电位梯度） 跨膜物质转运的扩散通量决定于 电化学梯度 膜的通透性 (permeability)
定义：细胞膜通过本身的某种耗能过程， 将某些物质经细胞膜逆浓度梯度或电位 梯度转运的过程。
特点：逆浓度梯度进行，消耗能量。
钠-钾泵 （sodium-potassium pump）
存在于细胞膜上的一种具有ATP酶活性 的特殊蛋 白质,可被细胞膜内的Na+增加或细胞外K+的增加 所激活，受Mg2+浓度的影响，分解ATP释放能量， 进行Na+ 、K+逆浓度和电位梯度的转运。 ATP：Na+：K+＝1：3：2
钠-钾泵的生理意义
维持细胞内高K+，是许多代谢反应进行的必需 条件； 维持细胞外高Na+，使得Na+不易进入细胞， 也阻止了与之相伴随的水的进入，对维持正常 细胞的渗透压与形态有着重要意义； 建立势能贮备，是神经、肌肉等组织具有兴奋 性的基础，也是一些非离子性物质如葡萄糖、 氨基酸等进行继发性主动转运的能量来源。
1、Biblioteka Baidu蛋白耦联的受体
mAChR、多巴胺、5-HT、P物质、K物质、组 胺受体等（7次跨膜α螺旋）
2、G蛋白 (G-proteins)
又称鸟苷酸结合蛋白(GTP-binding Proteins) G蛋白： α、β 、γ（多种）
via membrane channels)
化学门控通道 （兴奋收缩耦联）
– nAChR：α1、α2、β、γ、δ – Glu、Asp、 GABA、Gly、ATP、5-HT受体
电压门控通道 （神经、心肌）
– 3种Na+、5种K+、3种Ca2+
机械门控通道（平滑肌细胞、内耳毛细
胞）
通道转运离子的机制 ─门控 (Gate control)
第二章 细胞的跨膜物质转运 和跨膜信号传递功能
邓维安
河池学院化学与生命科学系
Department of Chemistry and Life Science, Hechi University
主要内容：
1．单纯扩散； 2．易化扩散：离子通道和载体的概念； 3．主动转运：离子泵的概念；继发主动转运( 联合转运)。 4．出胞与入胞式物质转运：出胞和入胞的概念， 受体介导式入胞。
通道的开放或关闭决定于： – 膜两侧的电位差
电位门控性通道 ( voltage-dependent channel)
– 膜两侧的特定化学性信号 化学门控性通道（chemical-dependent channel ）
（二）受体-G蛋白-第二信使跨膜信号传递系统 (Transmembrane signal transmission system via
(Integral proteins or Intrinsic proteins)
– 周围蛋白质或表面蛋白质
(Peripheral proteins or Extrinsic proteins)
细胞膜蛋白质的主要功能
物质、能量、信息的跨膜转运或转换 载体 (carrier) 通道 (channel) 离子泵 (pump) 受体 (receptor) 酶 (enzyme) 免疫 (immune)
一、细胞膜的结构
质膜 (Plasma membrane), 单位膜 (unit membrane) 化学组成
– 脂质 (lipids) – 蛋白质 (proteins) – 糖 (carbohydrates)
液态镶嵌模型(Fluid mosaic model)
基本内容：膜的结构特征是以液态的类 脂质双分子层为基架，其中镶嵌着具有 不同生理功能的各种蛋白质分子。
3、效应器酶和第二信使
cAMP 磷脂酶C：PIP2→ IP3、DG
腺苷酸环化酶：ATP→
附：第三信使、气体信使
第三信使：核蛋白——转录（调节）
因子——DNA结合蛋白 – 即刻早期基因（数分钟）——原 癌基因 气体信使：NO、CO
入胞指一些大分子物质或固态、液态的物质团
块由细胞排出的过程。
入胞和出胞均要消耗能量
三、细胞的跨膜信号传递 (Transmembrane signaling)
膜通道跨膜信号传递 膜受体-G蛋白-第二信使跨膜信号传递
（一）膜通道跨膜信号传递系统
(Transmembrane signal transmission system
2.以通道为中介的易化扩散 (Channel-mediated diffusion) 通道：与离子扩散有关的膜蛋白质 跨膜电流 (transmembrane current)：当通 道开放引起带电离子跨膜移动形成的电流
被动转运的特点：
顺浓度梯度移动，无需细胞额外供能
(三)主动转运 (Active Transport)
(二)易化扩散
不溶于脂质或难溶于脂质的物质，在细胞膜上某些 特殊蛋白质的“帮助”下，由膜的高浓度一侧向低 浓度一侧的转运形式称易化扩散，如葡萄糖、氨基 酸、离子等。 – 以载体为中介的易化扩散 – 以通道为中介的易化扩散
1.以载体为中介的易化扩散 (Carrier-mediated diffusion) 特点： – 高度结构特异性 (specificity) – 饱和现象 (saturation) – 竞争性抑制 (competition) – 顺浓度梯度，不需额外供能
(四)入胞和出胞 (Endocytosis, Exocytosis)
指细胞外某些物质团块（如蛋白质、脂肪颗粒、 侵入体内的细菌或异物等）进入细胞的过程。
– 吞噬 (Phagocytosis) – 吞饮 (Pinocytosis) – 受体介导式入胞 (Receptor-mediated
endocytosis)（现认为是一种最重要的入胞形式）
细胞膜的糖类
寡糖或多糖链 形成糖脂和糖蛋白 糖被或细胞外衣 (Glycocalyx or Cell Coat) 主要功能： ①细胞的“标记”，如作为抗原决定簇 ②膜受体的“识别”部分
二、细胞膜的物质转运 (Transmembrane transport)
转运形式包括 被动转运 (passive transport) 主动转运 (active transport)
脂质以双分子层形式存在
磷脂：＞70% – 亲水性的极性基团(磷酸和碱基) – 疏水性的非极性基团(脂肪酸侧链) 胆固醇：＜30% 鞘脂：少量 脂质的性质：液态，脂溶性，柔软性和一定的流 动性。 – 其流动性大小与某些成分的含量有关。 脂质的作用：屏障
蛋白质
a－螺旋或球形结构
– 整合蛋白质或内在蛋白质
(一)单纯扩散
扩散是溶液中的溶质或溶剂分子由高浓度区向低浓度区 净移动 单纯扩散：脂溶性物质或气体顺浓度差的跨细胞膜转运。 如O2、CO2、乙醇、脂肪酸。 离子在溶液中的扩散通量决定于 离子的浓度差（浓度梯度） 离子所受的电场力（电位梯度） 跨膜物质转运的扩散通量决定于 电化学梯度 膜的通透性 (permeability)
定义：细胞膜通过本身的某种耗能过程， 将某些物质经细胞膜逆浓度梯度或电位 梯度转运的过程。
特点：逆浓度梯度进行，消耗能量。
钠-钾泵 （sodium-potassium pump）
存在于细胞膜上的一种具有ATP酶活性 的特殊蛋 白质,可被细胞膜内的Na+增加或细胞外K+的增加 所激活，受Mg2+浓度的影响，分解ATP释放能量， 进行Na+ 、K+逆浓度和电位梯度的转运。 ATP：Na+：K+＝1：3：2
钠-钾泵的生理意义
维持细胞内高K+，是许多代谢反应进行的必需 条件； 维持细胞外高Na+，使得Na+不易进入细胞， 也阻止了与之相伴随的水的进入，对维持正常 细胞的渗透压与形态有着重要意义； 建立势能贮备，是神经、肌肉等组织具有兴奋 性的基础，也是一些非离子性物质如葡萄糖、 氨基酸等进行继发性主动转运的能量来源。