第一节 细胞膜的结构与功能

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α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)

2α 、β 、γ 、δ

5 ╳ 4α 螺旋( 第二个α 螺旋是通道内壁) ，α亚单位是受体 ；

2）电压门控通道 (voltage-gated channel)

α 、β1 、β2

α 为4 个结构域，4×6α 螺旋（第四个α 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)

6 个亚单位，H+ 、Ca2+ 调控

2. 载体（carrier）

高度特异性 饱和性 竞争性抑制

3. 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；GABAA R；5-HT3 R；ATP R

-α2βγδ五聚体，其中GABAAR为αβγδε五聚体，为Cl通道

3）具有酶活性受体（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。

2 扩散：通量(flux), 摩尔/cm·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、CO2、乙醇、 尿素、少量激素、水(还可通过水通道water channel ，即水孔蛋白aquaprin来跨膜转运)

2)易化扩散（facilitated diffusion）

非脂溶性物质借助细胞膜蛋白质(通道、载体)帮助顺电化学梯度的跨膜转运 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：① 高度结构特异性

② 饱和现象

③ 竞争性抑制

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： ①电压/化学/机械变化； ②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。

1) 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 2+2+ Ca泵(Ca-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

2) 继发性主动转运(secondary

active 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

3. 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

1. 根据感受和传导过程分为

1) 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

2) R-G- 效应器酶组成的跨膜信号转导

3) 酶偶联受体（TKR 、GC ）完成的跨膜信号转导系统

2. 根据受体存在的部位分为

1) 细胞内受体介导：GC-R，类固醇激素，甲状腺素

2) 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

1. 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、VI之间的环状结构及膜内C端肽与G结合

2. G蛋白：是一个家族，Gs、Gi/Go、Gt、Gq、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。

4. 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、CaMII、PKC、PKG）

主要的信号途径

cAMP – PKA pathway / cGMP – PKG pathway IP3-Ca2+ pathway / DAG- PKC pathway G 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）

2. 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↑

例：舒血管物质（乙酰胆碱、缓激肽）→血管内皮细胞 Ca2+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 / Ca2+ PK 有：PKA / PKG / CaMPK / PKC / Ca2+-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 正常生长、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，基因产物增多或活性增强时，使细胞过度增殖，从而形成肿瘤。 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

4. 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

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) 受体与配体结合专一性 细胞信号转导即具有专一性，又有作用机制的相似性

多配体，只有少数几个第二信使介导，表现出相似性 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 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

通道：Ca2+-CaM-PK

G、第二信使、PK也可作用于通道 信号放大与适度调控，启动与终止并存 细胞对长时间信号刺激产生适应 各信号转导途径相互作用，形成网络系统（signal network system）

细胞通讯（总结）

细胞通讯：细胞之间的信号传递；跨膜信号转导

细胞之间的信号传递 以神经-肌肉接头为例 细胞跨膜信号转导

离子通道受体

G 蛋白耦联受体

酶联受体 ：PTK （receptor Tyrosine kinase ） GC

作业题

如何理解稳态及其维持是生理学及生命活动的基本原则 通道和受体的类型及其特点

跨膜信号转导的类型、途径与特征及其在生命活动中的意义

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/9hbi.html