细胞生物学基础3章4节13药学班

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1、第五章物质的跨膜运输与信号传递第一节物质的跨膜运输第二节细胞通讯与信号传递重点：1.物质跨膜运输的类型2.钠钾泵的结构和作用机理3.受体介导的胞吞作用4.受体和信号分子5.cAMP信号通路和磷脂酰肌醇信号通路第一节物质的跨膜运输1.被动运输（passivetransport）2.主动运输（activetransport）3.膜泡运输一、被动运输1.概念：被动运输（passivetransport）是通过简单扩散或协助扩散实现物质由高浓度向低浓度方向的跨膜运转。2.特点：运输方向；跨膜动力；能量消耗；膜转运蛋白。3.类型：简单扩散（simpl

2、ediffusion）协助扩散（facilitateddiffusion）（一）简单扩散1.概念：又称为自由扩散（freediffusion），是疏水小分子或小的不带电荷的极性分子，不需要能量也不需要膜蛋白参与的跨膜运输方式。2.特点：①沿浓度梯度（或电化学梯度）扩散；②不需要提供能量；③没有膜蛋白的协助。3.限制因素概念：也称促进扩散，是极性分子和无机离子在膜转运蛋白协助下顺浓度梯度（或电化学梯度）的跨膜运输。特点：①转运速率高；②存在最大转运速率；③有膜转运蛋白参与，有特异性。膜转运蛋白是指镶嵌在膜上和物质运输有关的跨膜蛋白。分为载体蛋

3、白（carrierprotein）和通道蛋白（channelprotein）。（二）协助扩散扩散与渗透细胞质膜具有两个基本的特性∶允许小分子物质通过扩散穿过细胞质膜，也可以让水通过渗透进出细胞质膜。扩散(diffusion)是指物质沿着浓度梯度从半透性膜浓度高的一侧向低浓度一侧移动的过程，通常把这种过程称为简单扩散。渗透(osmosis)的含义则是指水分子以及溶剂通过半透性膜的扩散。简单扩散的影响因素①脂溶性:脂溶性越强，通过脂双层膜的速率越快。②相对分子质量:相对分子质量小，脂溶性高的分子才能快速扩散。根据实验结果，推测质膜的通透性孔径不

4、会大于0.5～1.0nm，能够扩散的最小分子是水分子。③物质的带电性:一般说来，气体分子（如O2、CO2、N2）、小的不带电的极性分子(如尿素、乙醇)、脂溶性的分子等易通过质膜，大的不带电的极性分子（如葡萄糖）和各种带电的极性分子都难以通过质膜载体蛋白（carrierprotein）载体蛋白（carrierprotein）是在生物膜上普遍存在的多次跨膜蛋白分子。可以和特定的溶质分子结合，通过构象改变介导溶质的主动和被动跨膜运输。相同点：①特异性，有特异的结合位点；②有饱和动力曲线；③受抑制剂的影响。不同点：①可改变过程的平衡点；②不对溶质分

5、子作任何共价修饰。和酶的异同点：通道蛋白（channelprotein）概念：通道蛋白（channelprotein）是横跨质膜的亲水性通道，允许适当大小的分子和带电荷的离子顺梯度通过，又称为离子通道。特征：一是离子通道具有选择性；二是离子通道是门控的。类型：电压门通道（voltage-gatedchannel）配体门通道（ligand-gatedchannel）压力激活通道（stress-activatedchannel）红细胞质膜载体蛋白促进葡萄糖扩散示意图含羞草展开与收缩受电压门控通道的控制二、主动运输1.概念：主动运输（active

6、transport）是指由载体蛋白介导的物质逆浓度梯度（或化学梯度）的由浓度低的一侧向浓度高的一侧的跨膜运输方式。2.特点：①运输方向；②膜转运蛋白；③消耗能量；④具有选择性和特异性。。3.主动运输所需能量的来源主要有：①ATP直接提供能量②ATP间接提供能量——协同运输③光能驱动ATP直接提供能量驱动的主动运输1.钠钾泵（Na+-K+-ATP酶）结构和作用机制作用：①维持细胞的渗透性，保持细胞的体积；②维持低Na+高K+的细胞内环境，维持细胞的静息电位。2.钙泵（Ca2+-ATP酶）3.质子泵：P-型质子泵、V-型质子泵、H+-ATP酶（

7、或F–型）钙泵（Ca2+-ATP酶）结构：有10个跨膜区；激活:两种激活机制，Ca2+/钙调蛋白(CaM)复合物的激活;蛋白激酶C激活。质子泵Na+/K+ATPase的结构Na+/K+ATPase工作原理示意图Ca2+-ATPase的结构和功能位点协同运输（cotransport）是一类靠间接提供能量完成的主动运输方式。物质跨膜运动所需要的能量来自膜两侧离子的电化学浓度梯度，而维持这种电化学势的是钠钾泵或质子泵。动物细胞中常常利用膜两侧Na+浓度梯度来驱动，植物细胞和细菌常利用H+浓度梯度来驱动。根据物质运输方向与离子沿浓度梯度的转移方向，

8、协同运输又可分为：同向协同（symport）与反向协同（antiport）。概念：协同运输（cotransport）是指一种物质的运输伴随另一种物质的运输。它是一类靠间接提供能量