VIP专享第一节细胞膜的结构与功能

1、第一节细胞膜的结构与功能一. 细胞膜的结构双层脂质分子 ：磷脂 70% ，胆固醇低于 30% ，少量鞘脂类；磷脂酰肌醇分布在靠胞浆侧，参与信息传递蛋白质： 表面 Pr ；结合 Pr （整合 Pr ） 20-30 个疏水性 AA ，组成一个段落，形成螺旋糖类：特异性的标志，作为抗原决定簇、受体识别部分起到细胞膜上的蛋白质1. 通道（ channel ）转运带电离子，数量多，与细胞调控复杂而精密有关通道分类：1）化学门控通道 (chemically-gated channel)2 、 、 、5 4 螺旋 ( 第二个螺旋是通道内壁 ) ，亚单位是受体；2）电压门控通道(voltage-gated c

2、hannel)、 1 、 2 为 4 个结构域， 46 螺旋（第四个 螺旋接受电信号， 2 、3 为内壁）3）机械门控通道 (mechanically-gated channel)内耳毛细胞4）细胞间通道 (intercellular channel)个亚单位， H+ 、Ca 2+ 调控载体（ carrier ）高度特异性饱和性竞争性抑制细胞表面受体的种类与结构1） 离子通道型受体：多亚基组成受体/离子通道复合体nAch R ；Glu R ；Asp R ；Gly R ；GABA A R； 5-HT 3 R； ATP R 2五聚体，其中 GABA A R为五聚体，为 Cl - 通道3）具有酶活性

3、受体（酶联受体）酪氨酸激酶受体(PTK)PDGF、 EGF、 胰岛素、 NGF统称为生长因子型神经肽受体丝/苏氨酸激酶受体与鸟苷酸环化酶（Guanyly cyclases, GC） 偶联的受体跨膜转运 (transmembrane transport)：体内各种物质经过细胞膜进出细胞的过程。1.被动转运 (passive transport)1)单纯扩散 （simple diffusion ）脂溶性物质由高低浓度侧的净移动。扩散：通量 (flux),摩尔 /cm 2秒浓度差膜通透性 (脂溶性 ,分子量 ,带电状况 )单纯扩散物质： O2 、CO 2 、乙醇、尿素、少量激素、水 (还可通过水通道

4、water channel，即水孔蛋白 aquaprin 来跨膜转运 )2) 易化扩散 （facilitated diffusion ）(通道、载体 )帮助顺电化学梯度的跨膜转运非脂溶性物质借助细胞膜蛋白质载体介导（ carrier mediated）载体蛋白上有结合位点载体蛋白变构，运到另一侧低浓度侧分离, 氨基酸、葡萄糖特点： 高度结构特异性饱和现象竞争性抑制? 通道介导（ channel mediated）转运带电离子，数量多，这与细胞功能调控复杂而精密有关通透性：物质通过膜的难易程度取决于通道是否开放及开放的程度及数量取决于膜两侧的浓度差或电位差通道是否开放：电压 /化学 /机械变化；

5、时间功能：不是转运代谢物，而是离子流动引起电位变化，将外来信号转变为细胞自身信号 电变化2. 主动转运 (active transport)细胞膜通过本身某种耗能过程，借助细胞膜某些蛋白质的帮助，将非脂溶性物质分子或离子逆电化学梯度差进行的转运。根据转运能量是否直接来源于ATP的不同分为：原发和继发两种主动转运形式。原发性主动转运 (primary active transport)Na-K 泵 ： 、 亚单位组成的四聚体Pr ，亚单位转运 Na +、 K+ ，分解 ATP 。其它泵H+泵(H +-ATP 酶， H+-K +-ATP 酶 )：分布于胃粘膜壁细胞表面，与胃酸分泌有关 Ca2+ 泵

6、 (Ca 2+-ATP 酶)：主要分布于骨骼肌与心肌细胞内部的肌质网上，与肌肉收缩有关继发性主动转运 (secondaryactive transport)：联合转运(cotransport)转运体（ transporter）：膜中特殊蛋白质Gs 与Na + 转运： Gs 转运所需的能量不直接来自ATP ，而来自 Na +的高势能 小肠吸收葡萄糖、氨基酸，单胺递质重摄取，甲状腺细胞聚碘等均属于此出胞与入胞或转运大分子物质团块出胞 (exozytose)：囊泡与质膜融合；入胞 (endozytose)：接触，质膜形成内陷三种入胞方式 :吞噬作用胞饮作用受体介导式入胞胆固醇运铁蛋白，Vit B12

7、 运输 Pr部分多肽类一 . 细胞信号转导概述(一) 概念不同形式的外界信号作用于细胞时，通常并不进入细胞或直接影响细胞内过程，而是作用于细胞膜表面，通过引起膜结构中的一种或数种特殊蛋白质分子的变构作用，将外界环境变化的信息以新的信号形式传递到膜内，再引发被作用细胞相应的功能改变，包括细胞出现电反应或其它功能改变。(二) 细胞跨膜转导的类型虽然跨膜信号转导涉及多种刺激信号，在多种细胞引发多种功能变化，但转导途径是有限的。根据感受和传导过程分根据受体存在的部位分根据感受和传导过程分为具有特异感受结构的通道 Pr 完成的跨膜信号转导化学门控通道 ：感受化学信号，引起通道变化电压门控通道 ：感受电压

8、信号，引起通道变化机械门控通道 ：感受机械信号 ，引起通道变化R-G- 效应器酶组成的跨膜信号转导酶偶联受体（ TKR 、GC ）完成的跨膜信号转导系统根据受体存在的部位分为细胞内受体介导 ：GC-R ，类固醇激素，甲状腺素细胞膜受体介导离子通道受体G- 蛋白偶联受体酶偶联受体二 . 跨膜信号转导的途径与机制(一) 离子通道受体介导的跨膜信号转导nAch-R ， GABA-R ，Glu-R ， Gly-R ， Asp-R ， 5-HR-R 如，神经 -肌肉接头传递(二 ) G- 蛋白偶联受体介导的跨膜信号转导G- 蛋白偶联受体单肽链， 7个疏水区形成 7个 螺旋， II区与配体结合， V、 V

9、I之间的环状结构及膜内 C端肽与 G 结合G 蛋白：是一个家族， Gs、 Gi/G o 、 Gt 、G q 、 Gg 等基本结构：100KD，、三个亚基，主要是，既是 GTP 结合点，又是 GTP酶。过去认为起锚钉作用，仅对亚基功能起调节作用，现在发现也可激活胞内靶分子。除调节 AC 、PLC、离子通道，对亚基起协调拮抗作用外，还可参与激活 TKR 转导系统。有些细胞毒素可修饰亚基，改变生理特性。作用途径配体是多种多 样的，配体与受体是特异的， G蛋白也有多种，最后的效果是看影响哪种效 应器酶 （AC ，PLC ），产生哪种第二信使 （cAMP 、IP3、DAG ），激活哪种 PK （PKA

10、、CaMII 、PKC 、PKG ）主要的信号途径cAMP PKA pathway / cGMP PKG pathwayIP3-Ca 2+ pathway / DAG- PKC pathway直接激活 K 通道，调节心率(三 ) 酶偶联受体介导的跨膜信号转导1. 酪氨酸激酶受体（ Tyrosine kinase receptor，TKR ）鸟苷环化酶受体(Receptor guanylyl cyclase)钠尿激肽（ natriuretic peptide）受体属跨膜性受体na-p GC cGMP PKG K + 通道磷酸化激活，K + 外流NO 受体属于胞内可溶性受体：NO GC cGMP

11、例：舒血管物质（乙酰胆碱、缓激肽）血管内皮细胞 Ca 2+ 内流 Ca-CaM 激活 NOS Arg-NO NO穿过内皮细胞到平滑肌细胞 cGMP 血管平滑肌舒张第二信使有： cAMP/ cGMP/IP3 / DG / CaPK 有： PKA / PKG / CaMPK / PKC / Ca2+2+ -PK(四) 原癌基因（ proto-oncogen）与跨膜信号转导第二信使 PK 激活原癌基因第三信使目的基因原癌基因是广泛存在于细胞基因组内的高度保守的基因，有数百种。它在细胞的长、分化，作为核内信使参与细胞内信号传递，在生命活动中起着极为重要的作用。当原癌基因的结构或调控区发生变异，基因产物

12、增多或活性增强时，使细胞过度增殖，从而形成肿瘤。正常生跨膜信号传递的 Pr 、受体、 G、PK 、生长因子、营养因子都是原癌基因编码和表达的产物。各种细胞外信息要激活核内基因表达，首先激活原癌基因表达产物（作为第三信使）激活特定靶基因表达由第二信使诱导的原癌基因称为即刻早期基因(immediate-early genes，IEG），这类基因对外界信号物质（递质、激素、冲动）在数分钟内作出快速表达反应。原癌基因产物有多种功能，只有核内磷酸化了的 Pr. 才能发挥第三信使的作用，将短暂信号转为长时程反应同一信号，不同部位传递途径不同Ach N / M-R：离子通道受体 / G- 受体Ach 心肌

13、M-R ： R-G- 酶作用与同一受体，效应器酶不同，第二信使不同Ach M-R ： a ：以 cAMP为第二信使b ：以 IP3 、 DG 为第二信使四、细胞信号转导的基本特征多途径、多层次的细胞信号转导途径具有会聚和发散的特点各种受体识别各自配体，会聚后激活一个共同的效应酶(会聚 )同一配体，激活不同的效应酶，导致多样化细胞应答(发散 )细胞信号转导即具有专一性，又有作用机制的相似性受体与配体结合专一性多配体，只有少数几个第二信使介导，表现出相似性信号放大与适度调控，启动与终止并存微量配体产生巨大效应受体数量上升 /下降；磷酸化 /去磷酸化， G结合 GTP/GDP ，信使产生 /下降细胞对长时间信号刺激产生适应受体数目下降受体配体亲和力下降，受体对配体敏感性下降 受体脱敏 /钝化受体下游信号蛋白变化，通路受阻各信号转导途径相互作用，形成网络系统（signal network syst