细胞的跨膜信号传递功能

细胞运输和细胞信号传导细胞是生物体的基本组成单位，其内部需要进行各种物质的运输和信息的传导，以维持正常的生命活动。

本文将就细胞运输和细胞信号传导的机制进行深入探讨。

一、细胞运输细胞内的物质运输主要依赖于细胞膜和细胞质内的各种细胞器。

细胞膜作为细胞的外包装，起到了筛选物质的作用。

它通过渗透作用和主动转运的方式将物质进入或排出细胞。

A. 渗透作用渗透作用是指细胞膜对溶质的选择性透过性。

当细胞外部的溶质浓度高于细胞内部时，细胞膜会主动让溶质进入细胞，达到浓度平衡。

反之，当细胞内部的溶质浓度高于外部时，细胞膜则会主动将溶质排出。

B. 主动转运主动转运是指细胞膜通过蛋白通道将物质主动转运进入或排出细胞。

其中，受体介导的运输和离子泵是两种常见的主动转运方式。

受体介导的运输是指细胞膜上存在特定的受体蛋白，当特定信号物质结合到受体上时，细胞膜会发生变化，将物质运输进入或排出细胞。

离子泵则是指细胞膜上的特定蛋白通过ATP酶的作用，将离子的浓度从低到高进行主动运输。

C. 细胞器的运输除了细胞膜的运输，细胞质内的各种细胞器也需要进行物质的运输。

其中，高尔基体、内质网和线粒体是物质运输的主要场所。

高尔基体位于细胞内，常常与内质网相连。

它负责将合成的蛋白质转运到目标细胞器或细胞膜上，以完成其功能。

内质网则是细胞内的一个复杂的网络结构，它参与了蛋白质的合成、折叠和修饰过程，然后将蛋白质运输到高尔基体或其他目的地。

线粒体是细胞内的能量中心，它需要将细胞质中的营养物质转化为ATP能量。

线粒体通过内质网和高尔基体的运输系统，将所需的物质通过积极和被动的方式运送到细胞内。

二、细胞信号传导细胞信号传导是细胞间相互沟通的重要手段，它通过一系列信号分子的传递和感受器的激活，将外界信号传递到细胞核，最终调控细胞的生理活动。

A. 信号分子的传递细胞信号传导的第一步是信号分子的传递。

这些信号分子可以是细胞外的激素、神经递质，也可以是细胞内的小分子信号物质。

二、细胞的基本功能西医综合考试大纲本章节部分:1.细胞的跨膜物质转运：单纯扩散、经载体和经通道易化扩散、原发性和继发性主动转运、出胞和入胞。

2.细胞的跨膜信号转导：由G蛋白偶联受体、离子通道受体和酶偶联受体介导的信号转导。

3.神经和骨骼肌细胞的静息电位和动作电位及其简要的产生机制。

4.刺激和阈刺激，可兴奋细胞（或组织），组织的兴奋，兴奋性及兴奋后兴奋性的变化。

电紧张电位和局部电位。

5.动作电位（或兴奋）的引起和它在同一细胞上的传导。

6.神经-骨骼肌接头处的兴奋传递。

7.横纹肌的收缩机制、兴奋-收缩偶联和影响收缩效能的因素。

知识概要:细胞膜蛋白的功能:物质转运功能、受体功能、酶的功能细胞膜外表面糖链具有受体和抗体的作用1.细胞的跨膜物质转运:单纯扩散、经载体和经通道易化扩散、原发性和继发性主动转运、出胞和入胞细胞的跨膜物质转运液态镶嵌模型,(Singer,1972)小分子跨膜运输通过:单纯扩散、易化扩散、主动转运Ps:当电位梯度较大且与浓度梯度作用方向相反时可逆浓度梯度扩散成、动作电位复极化时相的形成、局部电位的产生有静息(备用)、激活和失活三种状态道,Ach的受体是通道的一组成部分,只有在Ach与受体结合后通道才打开Na+通道特异性阻滞剂:河豚毒K+通道特异性阻滞剂:四乙基胺Ps:经通道和经载体易化扩散的主要区别:物质转运速率水分子跨膜转运方式:单纯扩散、经水通道和离子通道转运的过程或电位梯度进行的跨膜转运过程细胞外液[Na]约为胞内的10倍③维持细胞内渗透压和细胞容积④维持细胞内pH的稳定具有重要意义++2+(关键:钠泵、载体)同向转运:转运分子与Na+扩散方向相同+葡萄糖、氨基酸的重吸收)、分泌H大多数脂溶性维生素的吸收I-由血液进入甲状腺上皮细胞内无饱和现象:单纯扩散、经通道的易化扩散单纯扩散、易化扩散与主动转运比较G蛋白偶联受体:配体为多肽和蛋白质类激素是一条包含7次跨膜的肽链可间接激活腺苷酸环化酶可激活鸟苷酸结合蛋白G蛋白:连接膜受体与离子通道,与细胞外信号分子结合,来源于同一受体超家族由α、β和γ三个亚单位构成α亚单位具有结合GTP或GDP的能力,及GTP酶的活性IP3:作用:使胞内Ca库释放CaDG:作用:活化PLA举例:肾上腺素离子通道受体:神经-肌肉接头终板膜跨膜信号转导方式离子的平衡电位:当电位差驱动力=浓度差驱动力,达稳态时,此时的跨膜电位差称为该离子的平衡电位不同细胞静息电位(RP)不同:骨骼肌细胞-90mV,神经细胞-70mV,平滑肌细胞-55mV,RBC-10mV静息电位通常是平稳的直流电,但在心肌和平滑肌细胞会出现自发性的静息电位波动钠通道:电压门控;去极化达阈电位时,可引起正反馈扩散驱动力:浓度差和电位差每种离子的平衡电位可由Nernst公式计算出细胞外液的K浓度↑时,K平衡电位↓细胞外液的K浓度明显↑时,静息电位的绝对值将↓Na+通透性↑→RP↓活时相)负后电位:负极时迅速外流的K+蓄积在膜外侧附近,暂时阻碍了K+的外流指峰电位的”全或无”不论传播距离多远,其幅度和形状均不改变③有不应期:峰电位不融合或重叠+阈强度和阈刺激是用作衡量组织兴奋性高低的常用指标可兴奋细胞的共同标志(特征):产生动作电位钠通道激活和内向离子电流(也是局部电位与动作电位的共同点)5.动作电位(或兴奋)的引起和它在同一细胞上的传导兴奋:细胞对刺激发生反应的过程.动作电位的同义语或动作电位的产生过程动作电位一旦在细胞膜的某一点产生,就沿着细胞膜向各个方向传播,直到整个细胞膜都产生动作电位为止.这种在单一细胞上动作电位的传播,称为传导髓鞘:电阻大、不导电,不允许离子通过单个平均幅度:0.4mV终板膜上无电压门控钠通道,不产生动作电位;可通过电紧张电位刺激周围具有钠通道的肌膜,使之产生动作电位,传播至整个肌膜Ach在刺激终板膜产生终板电位的同时,可被终板膜表面的AchE迅速分解,所以终板电位持续时间仅几毫秒横纹肌的肌原纤维是由粗、细两组与其走向平行的蛋白丝组成肌肉的缩短和伸长均通过粗、细肌丝在肌节内的相互滑动而发生肌丝滑行理论的最直接证据是:肌肉收缩时,暗带长度不变,明带和H带长度缩短肌肉收缩的基本过程是在肌动蛋白和肌球蛋白的相互作用下将分解ATP释放的化学能转变为机械能的过程2+2+②运动神经元轴突上的动作电位引起神经-肌肉接头前膜释放Ach③Ach与终板膜上的受体结合,激活Na+通道,产生终板电位④终板电位引起肌膜去极化达阈电位,触发肌细胞电位.传遍整个肌膜⑤肌膜上的动作电位沿横管(T管)传到肌纤维深部,并影响到肌质网⑥肌质网终末泡释放Ca2+,胞质中Ca2+浓度↑,并与肌钙蛋白结合,产生构象变化⑨只要细胞内Ca浓度不↓,横桥周期继续出现2+-后负荷:主要影响肌肉收缩的收缩力量(主动张力)和缩短速度缩和舒张复合收缩:是指骨骼肌受到连续刺激时,后来的刺激有可能在前一次收缩结束前即到达肌肉,于是肌肉有可能在机械收缩过程中接受新的刺激,并发生新的兴奋和收缩新的收缩过程可与上次尚未结束的收缩过程发生总和强直收缩:当骨骼肌受到频率较高的连续刺激时,可出现以这种总和为基础的强直收缩。

生理学试题讲解（4）生理学什么是生理学以生物机体的生命活动现象和机体各个组成部分为研究对象的一门科学.研究对象和范围从广义上来说，根据研究的对象和范围，可分出植物生理学、昆虫生理学，航空航天生理学、运动生理学、医学生理学等。

如果根据研究的对象或内容，又可划分为细胞生理学、心脏生理学、肾脏生理学等，诸如此类。

我们所学的生理学，侧重于人体生理学，目的为今后进一步学习生物后继课程打基础。

学好生理学这门课程有何意义？如何来学习生理学？生理学可以认为是一门与日常生命活动或临床各种症状的解释密切相关的一门机能学科。

人体的功能活动是复杂多变的，同一个现象，发生的原因可以是不同的。

入门时，遇到的生理专业名词、概念较多，如何弄懂弄清楚这些概念，首先要理解这些概念或名称，懂得内容的含义，然后找出其中的要点加以记忆。

以生理学教科书作为基本学习内容。

因为教科书内容完整丰富，可以较好地帮助你理解所学的内容。

做到课后及时复习。

生理学这门课程的系统性、连贯性较强，各章节间存在着一定的内在联系。

生理学内容多、涉及面广，若干章节学完后，要善于自我复习和小结，记住，要把书本上的知识变为自己理解的知识，只有经过多次重复才能凑效。

本学期安排30学时，分15次完成。

本学期授课章节（除感觉器官、内分泌、生殖等章节做简单介绍外，其余章节都作介绍）一、刺激与反应（一）新陈代谢（最基本特征）（二）兴奋性：是指机体对刺激发生兴奋反应的能力或特性。

刺激：能引起机体感受到的各种内外环境变化。

反应：机体接受刺激后所发生的一切变化。

兴奋：出现活动或活动增强。

抑制：抑制是兴奋的反义，意味着活动停止或减弱。

阈强度：(或称刺激的阈值)能引起机体或组织细胞发生兴奋（动作电位）的最小刺激强度。

阈上刺激：凡刺激强度高于阈值的刺激。

阈下刺激：指低于阈值的刺激。

二、兴奋性的指标-阈值衡量兴奋性高低的指标常用阈值来表示，例如在比较三组学生制作神经肌肉标本好坏时，常可用阈值来衡量制作，（如何来测定阈值？请思考）结果：第一组阈值为4.1V；第二组阈值为4.9V；第三组阈值为8.9V（说明什么？）?因此，兴奋性与阈值之间呈倒数关系。

egf信号传导机制
表皮生长因子（EGF）信号传导是细胞生物学中的一个关键过程，涉及到细胞增殖、分化和存活。

EGF信号传导的基本机制可以概括如下：
1. EGF与其受体的结合：EGF信号传导的第一步是表皮生长因子（EGF）与其细胞表面受体（EGFR）的结合。

EGFR是一种跨膜受体酪氨酸激酶。

2. 受体的激活和二聚化：当EGF与EGFR结合后，引发受体的构象改变，导致受体的激活和二聚化（形成双体）。

二聚化是通过受体的外细胞区域的相互作用实现的。

3. 跨膜信号传递：受体二聚化后，触发了跨膜信号的传递，使得受体的胞内酪氨酸激酶区域被激活。

4. 自磷酸化和下游信号级联：激活的EGFR进行自磷酸化，即在其胞内区域的酪氨酸残基上加上磷酸基团。

这一过程为多种胞内信号蛋白提供了结合位点，这些信号蛋白进一步激活下游的信号传导途径。

5. 激活多种信号途径：例如Ras-MAPK（促进细胞增殖和分化）、PI3K-AKT（促进细胞存活和增殖）等途径。

这些途径通过多种不同的蛋白质间的相互作用和磷酸化事件，传递信号到细胞核。

6. 基因表达的改变：最终，这些信号途径影响细胞核内基因的表达，导致细胞行为的改变，如细胞增殖、分化或存活。

EGF信号传导在多种生物学过程和疾病中起着关键作用，包括肿瘤的生长和扩散。

因此，EGFR和相关信号途径是许多抗癌疗法的重要靶点。

然而，EGF信号传导的具体机制可能根据细胞类型和生理环境而有所不同，这是一个高度复杂和精细调节的过程。

细胞膜的主要功能1.物质跨膜运输细胞膜是细胞与细胞环境间的半透膜屏障。

对于物质进出细。

胞有选择性调节作用。

（1）被动运输(passive transport):指物质顺顺浓度梯度转运过程而言，此过程不消耗能量，其交换方式有两种。

1）简单扩散（simple diffusion)：O2、CO2及其它脂溶性物质从高浓度侧向低浓度测穿过类脂双层而扩散，不消耗细胞能量。

2）易化扩散（facilitated deffusion）：非脂溶性或亲水性分子，加氨基酸、葡萄糖和金属离子等借助于质膜上内在蛋白顺浓度梯度或电化学梯度运动，不消耗ATP 能量而使物质分子从高浓度测向低浓度测扩散。

（2）主动运输（active transport):质膜上的载体蛋白将离子、营养物和代谢物等逆电化学梯度从低浓度侧向高浓度侧的耗能运输。

所耗能量由具ATP酶活性的膜蛋白分解ATP提供。

例如正常生理条件下，人红细胞内K+的浓度相当于血浆中的30倍，但K+仍能从血浆进入红细胞内，Na+浓度比血浆中低很多，但Na+仍由红细胞向血浆透出,呈现一种逆浓度梯度的“上坡”运输。

近年来均以“泵”的概念来解释主动运输的机理，机体细胞中主要是通过Na+、K+ _ATP酶和Ca2+_ATP酶构成的Na+和Ca2+泵来完成主动运输。

（3）大分子与颗粒物质的运输：对于蛋白质、多核苷酸和多糖等大分子物质以及颗粒等、是由质膜运动产生内凹、外凸而导出内吞入胞或外吐和出芽而出胞。

1）胞吞作用（endocytosis)：也称人胞作用，质膜四陷将所摄取的液体或颗粒物质包裹，逐渐成泡，脂双层融合、箍断，形成细胞内的独立小泡。

人类和动物的许多细胞均靠胞吞作用摄取物质。

根据所摄物理性质的物理性质不同把胞吞作用分为两类：胞饮作用（Pinocytosis)由质膜包裹液态物质形成吞饮小泡或吞饮体的过程；吞噬作用（phagocy-tosis)为各种变形的、具有吞噬能力的细胞所特有，吞噬的物质多为颗粒性的，如微生物、组织掉片和异物等。

细胞膜受体与信号传导通路细胞膜受体是细胞表面的蛋白质，它们可以感受到外界的信号，通过信号转导通路把这些信号传递到细胞内部。

细胞膜受体共有两大类，即离子通道和酶联受体。

这两类受体通过不同的信号传导通路实现细胞的信号传递。

离子通道受体离子通道受体是一种具有离子通道的蛋白质。

它的功能是控制离子的进出，从而调节细胞的电位和离子浓度。

离子通道受体分为两种类型：一种是离子门控通道受体，如神经元的神经元钙离子通道和嗜铵酸氨基酸受体；另一种是配体门控通道受体，如电流型和化学型兴奋剂和抑制剂。

离子门控通道受体的结构特征是它们的离子通道被内嵌在细胞膜内。

离子门控通道蛋白质由一个中央的通道区域和四个相同的跨膜螺旋组成。

这些通道允许小离子通过而排除大分子物质。

离子门控通道蛋白质被内嵌在细胞膜内，呈球状，具有许多通道孔。

每个通道孔中有数百个不同大小的孔口，允许不同种类的离子进出。

配体门控通道受体的结构特征是它们的离子通道不被内嵌在细胞膜内。

配体门控通道蛋白质不是分散单独存在于细胞膜，因而具有单独的配位装置。

配位装置由离子通道多肽的一部分形成，并使通道状态发生变化，使离子通道开放或关闭。

典型的兴奋剂包括神经递质，如乙酰胆碱、γ-氨基丁酸和苯乙胺。

膜酶活化受体另一种类型的细胞膜受体是膜酶活化受体。

膜酶活化受体是细胞的另一类膜上受体。

它含有外部配体结构域、细胞膜跨膜区、内部蛋白质激活结构域和下游信号分子结合区。

在胞外信号物与配体结构域结合后，膜酶活化受体的一部分发生构象变化，进而引起催化活性变化，使下游信号分子被激活并开始信号转导。

膜酶活化受体是多种生物活性分子的刺激剂，如生长因子、蛋白激酶、胰岛素、甲状腺激素、雌激素、睾酮和花生四烯酸。

因此膜酶活化受体扮演着至关重要的生物调节作用，包括细胞生长、凋亡、迁移和分化。

一些常见的膜酶活化受体包括酪氨酸激酶、丝裂原活化蛋白激酶（显似激酶受体）、磷酸酯酶、磷酸二酯酶和蛋白酯酶。

信号传导通路离子通道受体和膜酶活化受体通过不同的信号转导通路实现细胞的信号传递。