第六章细胞的基本功能

第六章细胞的基本功能膜的通透性

(permeability)---膜有选择性地允许或阻止一定物质穿越的性能。概述物质运输形式跨膜运输

——小分子和离子的运输（Transmembranetransport）膜泡运输

——大分子和颗粒物质的运输（Vesiculartransport）第一节细胞膜的跨膜物质转运功能一、跨膜运输1、膜对物质分子的通透性

------取决于物质本身分子特性及膜的结构属性物质本身分子特性1、分子量大小2、脂溶性程度人工脂双层膜对不同分子的相对透性膜结构属性1、脂质双层2、膜蛋白特性(一)小分子和离子的跨膜机制2、膜物质转运工具----膜转运蛋白：转运特定类型物质的膜蛋白①载体蛋白(carrierprotein)：通过蛋白质发生可逆的构象变化进行物质运输②通道蛋白(channelprotein)：蛋白质在膜上形成一个亲水性通道，允许特定溶质穿越★按运输机制分类3、膜物质转运方向的控制因素----物质的电化学梯度（包括浓度梯度和跨膜电压）★根据物质转运与能量耦联，分为两种运输方式：①被动转运(passivetransport)：物质借助于膜转运蛋白，顺着电化学梯度自发穿越细胞膜，不需消耗能量②主动转运(activetransport)：物质借助于膜转运蛋白，逆着电化学梯度穿越细胞膜，需消耗能量载体蛋白----既可参与主动运输又可参与被动运输通道蛋白----只参与被动运输1、单纯扩散(simplediffusion)特点：不需要消耗细胞代谢能，不依靠专一膜蛋白分子，使物质顺浓度梯度从膜一侧转运到另一侧(二)小分子和离子的穿膜运输方式2、离子通道扩散（Ion

channeldiffusion）特点：快速、特异性强，由通道蛋白构成的闸门控制间断开放，顺电化学梯度转运物质，不需要消耗细胞代谢能离子通道蛋白的类型：A电压门控通道(voltagegatedchannel)B配体门控通道(ligandgatedchannel)C机械门控通道(mechanicalgatedchannel)3、易化扩散（facilitateddiffusion)特点：借助于载体蛋白的帮助，不消耗代谢能，

顺浓度梯度转运物质4、离子泵（Ionpump）★★钠钾泵(Na+-K+pump)①化学本质：Na+-K+ATP酶，兼有载体蛋白和酶的双重活性②化学组成：大亚基：跨膜蛋白，催化部位小亚基：膜外半嵌入的糖蛋白，作用不详内侧：Na+、ATP的结合部位外侧：K+、乌本苷的结合部位特点：借助于载体蛋白的帮助，消耗代谢能Na+Na+PNa+PPK+PK+K+③运输过程：——逆电化学梯度转运Na+和K+④工作效率1个ATP酶分子每秒钟水解1000个ATP分子，进行1000次Na+、K+的主动运输；每水解1分子ATP所释放的能量可泵出3个Na+，同时泵入2个K+。⑤生理意义A、维持细胞内外钠、钾离子的浓度梯度；B、维持膜电位；C、调节细胞内外渗透压；D、为细胞主动运输葡萄糖、氨基酸提供驱动力。5、伴随运输(cotransport)由Na+-K+泵与载体蛋白协同作用，靠间接消耗ATP所完成的主动运输方式。★钠离子浓度梯度驱动的葡萄糖主动运输

由两种载体蛋白协同完成①钠钾泵：将Na+泵出细胞，造成胞内外的Na+浓度梯度②葡萄糖特异性载体蛋白：利用Na+势能驱动，结合葡萄糖，使之与Na+相伴进入细胞（因此又称共运输或同向协同运输）单运输：葡萄糖载体蛋白、钠钾泵等载体单纯转运一种物质的运输方式。协同运输：钠钾泵和葡萄糖特异性载体蛋白同时转运两种物质的运输方式。 如果同方向转运物质，称为共运输或同向协同运输。 如果相反方向转运两种物质，称为对向运输或逆向协同运输。二、膜泡运输概念：大分子及颗粒物质并不直接穿越细胞膜，而是通过一系列膜囊泡的形成和融合来完成物质转运，此过程需消耗能量。★★分类胞吞作用胞吐作用吞噬作用胞饮作用受体介导的胞吞作用结构性分泌调节性分泌（一）胞吞作用(endocytosis)定义：细胞表面发生内陷，由细胞膜将胞外大分子或颗粒物质包围成小泡，脱离细胞膜进入细胞内的运输过程。1.吞噬作用(phagocytosis)※指细胞内吞较大固体颗粒或分子复合物的过程，如细菌、无机尘粒、细胞碎片等※吞噬作用形成的囊泡称吞噬体（phagosome)※是原生动物获取营养的重要方式※在高等动物和人类是机体免疫系统的重要功能2.胞饮作用(pinocytosis)※指细胞内吞大分子溶液物质或极微小颗粒物的活动※吞饮形成的囊泡称胞饮体（pinosome）或胞饮小泡★

3.受体介导的胞吞作用(receptormediatedendocytosis)概念：特异性很强的胞吞作用，大分子与质膜上的受体特异性结合，然后内陷成有被小窝，继之形成有被小泡，完成物质传送。细胞对胆固醇的摄取为例：（二）胞吐作用(exocytosis)细胞内某些物质由膜包围成小泡从细胞内部逐步移到质膜下方，与质膜融合，把物质排到细胞外的运输过程。概念按作用方式分类组成性分泌（constitutive

secretion）调节性分泌（

regulatedsecretory）第三节细胞通讯（一）直接通讯★缝隙连接（gapjunction）——通讯连接的主要形式组织分布：普遍存在各种组织细胞中(成熟骨骼肌细胞和循环系统中的血细胞除外)结构特点：连接子（connexon）是间隙连接的结构单位。每个连接子由6个穿膜的膜内在蛋白质分子围成，中央有直径2nm的通道，相邻细胞膜的连接子一一对接，孔道相通，允许一定分子量的物质通过。特殊功能：除使细胞牢固连接外，主要介导细胞间通讯。细胞膜细胞间隙2-4nm连接小体跨膜蛋白分子孔道φ2.0nm9-10nm两个连接小体间的通道相对接（间隙连接的基本单位）（二）间接通讯细胞信号转导（signaltransduction）通过化学信号分子而实现对细胞的生命活动进行调节的现象。细胞信号转导过程包括①胞外信号分子，即信号转导途径中的第一信使，包括激素、神经递质、药物、光子等；②细胞表面以及细胞内部能接受这些化学信号分子的受体；③受体将信号分子所携带的信号转变为细胞内信号分子，也称为信号转导途径中的第二信使；④信号转导过程中的蛋白质变化及其所引发的细胞行为的改变。

配体（ligand）：细胞所接受的信号，包括物理信号（光、热、电流）和化学信号，在有机体间和细胞间的通讯中最广泛的信号是化学信号，也统称为第一信使（firstmessenger）。从化学结构来看细胞信号分子包括：短肽、蛋白质、气体分子（NO、CO）、以及氨基酸、核苷酸、脂类和胆固醇衍生物等。

从产生和作用方式来看：

可将胞外的化学信号分为内分泌激素、神经递质、局部化学介导因子和气体分子等四类。

受体（receptor）

作为一种具有特定功能的蛋白质，或存在于细胞膜上，或存在于细胞质和细胞核内，它能接受外界的信号并将这一信号转化为细胞内的一系列生物化学反应，从而对细胞的结构或功能产生影响。

受体所接受的外界信号包括：

神经递质、激素、生长因子、光子、某些化学物质（如可诱导嗅觉和味觉的化学物质）及其他细胞外信号。这些不同的配体作用于不同的受体而产生不同的生物学效应。根据受体存在的部位可分为：细胞表面受体（cellsurfacereceptor）以及细胞内受体（intracellularreceptor）。此外，还有一种类型受体存在于细胞膜上，配体与这种受体特异性结合介导了细胞的内吞作用，形成内吞体从而将配体分子带入细胞。

细胞表面受体——膜受体

包括：

酪氨酸激酶受体(tyrosinekinasereceptor)G蛋白偶联受体(G-protein-coupledreceptor,

GPCR)

细胞因子受体(cytokinereceptor)

配体闸门通道(ligandgatedchannel

)

鸟苷环化酶受体（guanylylcyclasereceptor）

肿瘤坏死因子受体(tumournecrosisfactorreceptor,

TNFR)Toll样受体Notch受体Hedgehog受体Wnt受体胞内受体：胞质受体(cytosolreceptor

)

核受体

(nuclearreceptor)

胞内受体的配体多为甾体类激素，如类固醇激素类、甲状腺素类激素等。这些小分子可直接以简单扩散的方式或借助于某些载体蛋白跨越靶细胞膜，与位于胞质或胞核内的受体结合。

细胞质中介导细胞信号转导的蛋白质主要涉及：蛋白激酶、蛋白磷酸酶、GTP结合蛋白以及衔接蛋白。

蛋白激酶、蛋白磷酸酶和GTP结合蛋白通过几乎同样的方法调控细胞信号转导通路，即都涉及到磷酸基团的添加或去除。GTP结合蛋白与GTP结合后即被活化，活化后的GTP结合蛋白发挥GTP酶（GTPase）的作用，将