生物膜和细胞间信息传递专家讲座

生物膜和细胞间信息传递

（二）生物膜和细胞间信息传递专家讲座第1页（一）物质运输

1.物质转运经过生物膜化学反应有四步：（S代表物质，1和2为生物膜两侧，T代表转运体）识别：S1+T1

S1-T1转运：S1-T1

S2-T2释放：S2-T2

T2+S2恢复：T2

T1四、生物膜功效生物膜和细胞间信息传递专家讲座第2页2.物质转运机制有单一转运（Uniport），同向协同转运（Symport），反向协同转运（Antiport）。分两大类情况：被动转运，单纯扩散：直接或经过通道易化扩散：经过载体蛋白特点：顺电化学梯度，不需消耗ATP主动转运，反抗电化学梯度，需消耗ATP

及蛋白载体。生物膜和细胞间信息传递专家讲座第3页（二）膜接纳体和受体膜接纳体如细胞膜上存在LDL（LowDensityLipoprotein）接纳体。LDL与细胞膜接纳体结合，形成LDL-R复合物，复合物被胞吞，进入初级溶酶体，同时释放LDL-R，重返细胞膜。

生物膜和细胞间信息传递专家讲座第4页2.膜受体（Receptor）

（1）膜受体概念：指存在于细胞膜上生物大分子（糖蛋白或脂蛋白）。它们与酶、载体蛋白、离子通道或一些无关生物大分子完全不一样，含有三个相关联功效：

信号转导，识别与结合，产生效应。

生物膜和细胞间信息传递专家讲座第5页(２）膜受体分类：

含离子通道受体

G蛋白偶联受体有酪氨酸激酶活性受体生物膜和细胞间信息传递专家讲座第6页（三）膜抗原

细胞抗原性，主要是指膜抗原性，它起着识别作用，标志着个体特异性。（四）一些膜标识酶

生物膜上含有许多蛋白质，有些含有酶活性，而且一些酶只局限分布在一些膜上，成为这些膜标识酶。生物膜和细胞间信息传递专家讲座第7页生物膜标识酶

生物膜酶质膜5-核苷酸酶，腺苷酸环化酶，Na+,K+-ATP酶内质网葡萄糖-6-磷酸酶高尔基复合体半乳糖苷转移酶线粒体ATP合成酶

生物膜和细胞间信息传递专家讲座第8页AnOverviewofmembranefunctions

1.Definetheboundariesofthecellanditsorganelles.2.Serveaslociforspecificfunctions.3.provideforandregulatetransportprocesses.4.containthereceptorsneededtodetectexternalsignals.5.providemechanismsforcell-to-cellcontact,communicationandadhesion生物膜和细胞间信息传递专家讲座第9页（一）含义：细胞外信号经过细胞对应受体引发细胞内信号转导（二）意义：多细胞生物在进化过程中形成了多层次信息传递和调控系统；细胞间信息传递连接了整体信息传递和受体后传递路径。

细胞外信号：生长因子、细胞因子、活性肽、激素及其它理化环境改变等刺激。五、细胞间信息传递及调控生物膜和细胞间信息传递专家讲座第10页（三）细胞间相互作用分类：细胞与细胞细胞与细胞外基质（extracellularmatrix）细胞与生长因子生物膜和细胞间信息传递专家讲座第11页细胞与细胞、细胞和分子相互作用生物膜和细胞间信息传递专家讲座第12页（四）细胞间联络三类模式内分泌（autocrine)旁分泌（paracrine）自分泌（endocrine)生物膜和细胞间信息传递专家讲座第13页（五）小分子信息物质与间隙连接

间隙连接（gapjunction）：是电子显微镜下观察到并列细胞间连接结构，同时可测到离子迁移和电导改变，没有显著酶活性。间隙连接主要蛋白分子量约27kD,称之为连接素（connexin），推测六个连接素组成连接小体，相邻两个细胞质膜连接小体对接形成通道间隙连接。生物膜和细胞间信息传递专家讲座第14页Amodelofagapjunction.生物膜和细胞间信息传递专家讲座第15页间隙连接作用

１、信息物质经过细胞间隙连接使细胞群体形成整体。小分子物质（分子量小于1500D）可经过间隙连接由一个细胞邻近细胞，使细胞群成为整体。２、间隙连接维持细胞稳态（homeostasis）假如稳态遭破坏，间隙连接可起整合作用（integration），如创伤修复，创伤边缘细胞死亡，间隙连接通道边缘关闭，可预防其它细胞死亡，接着创伤讯号传递有开启一系列修复机制。３、细胞外pH、钙离子浓度改变以及环境污染物等化学物质可造成细胞间通道通透性改变，也可经过间隙连接介导。生物膜和细胞间信息传递专家讲座第16页Figure

11-33

Threeclassesofchannelproteins.

Thepostulatedrelationshipbetweenthenumberofproteinsubunitsandporediameter.(AdaptedfromB.Hille,IonicChannelsofExcitableMembranes,2nded.Sunderland,MA:Sinauer,1992.)生物膜和细胞间信息传递专家讲座第17页六、表面抗原与细胞粘附分子

1.

细胞表面抗原决定簇（CD系统）——细胞标志

细胞表面有上万种分子，近十多年来，确定了起细胞标志作用蛋白抗原决定簇两百各种，包括白细胞以外抗原和细胞表面甚微细胞因子受体，如CD10,表示抗原主要细胞在淋巴系祖细胞和粒细胞，分子量为100kD，又称急淋共同抗原。生物膜和细胞间信息传递专家讲座第18页2.细胞粘附分子（celladhesionmolecules,CAMs）

细胞粘附分子（celladhesionmolecules,CAMs）是细胞膜蛋白组成部分，属糖蛋白，与形态形成调整相关，被认为是形态调整主要成份。不过CAMs作用不不过将细胞粘合在一起，大部分CAMs相互作用同时伴伴随有增殖和分化信号传递。生物膜和细胞间信息传递专家讲座第19页细胞粘附分子主要分三大类：粘附受体免疫球蛋白超家族：主要介导免疫和炎症反应整合素（integrins）族：在细胞与细胞以及细胞与基质间粘附中起作用。选择素（selectin）族：在淋巴细胞“归巢”、血小板及白细胞与内皮细胞相互中起作用分子。生物膜和细胞间信息传递专家讲座第20页Majorfamiliesofcell-adhesionmolecules(CAMs）生物膜和细胞间信息传递专家讲座第21页Integralmembraneproteinsarebuiltofmultipledomains.Cadherinandtheimmunoglobulin(Ig)superfamilyofCAMsmediatehomophiliccell-celladhesion.Forcadherin,calciumbindingtosites(orange)betweenthefivedomainsintheextracellularsegmentisnecessaryforcelladhesion;theN-terminaldomain(blue)causescadherintodimerizeandtobindcadherindimersfromtheoppositemembrane.TheIgsuperfamilycontainsmultipledomains(green)similarinstructuretoimmunoglobulinsandfrequentlycontaintypeIIIfibronectinrepeats(purple).Inaheterophilicinteraction,thelectindomainofselectinsbindscarbohydratechainsinmucin-likeCAMsonadjacentcellsinthepresenceofCa2+.Thelectindomainisseparatedfromthemembranebyaseriesofrepeateddomains.Themajorcell-matrixadhesionmolecule,integrin,isaheterodimerofαandβsubunits.Theybindtothecell-bindingdomainoffibronectin,laminin,orothermatrixmolecules.生物膜和细胞间信息传递专家讲座第22页3.细胞因子

细胞因子（cytokine）是指活细胞产生多肽或蛋白类物质，在体液内仅含pg至ng/ml浓度，半衰期仅数分钟至数小时，有很强生物活性，对细胞增殖、分化或其它细胞功效有显著作用。激素和细胞因子没有本质区分，属细胞因子范围。生物膜和细胞间信息传递专家讲座第23页集落刺激因子类（CSFs）在造血祖细胞半固体培养中，在不一样造血细胞系列特异因子作用下，长出不一样系列细胞集落，依据集落不一样，称为集落刺激因子类（colonystimulatingfactor）。人类CSFs是一组低分子量酸性蛋白，与小鼠对应CSFs有不一样氨基酸序列同源性。如EPO、Multi-CSF（IL-3）生物膜和细胞间信息传递专家讲座第24页EPO（Erythropoietin,红细胞生成素，红细胞集落刺激因子），最早发觉造血因子，重组人类EPO在临床大量使用，对肾性贫血有很好疗效，是当前最有疗效细胞因子之一。

TPO(Thrombopoietin,血小板生成素，巨核细胞生长和发育因子)，该因子并非仅在成熟巨核细胞胞浆脱落产生血小板时才起作用，而是整个血小板生成过程中必不可少。生物膜和细胞间信息传递专家讲座第25页白细胞介素类（IL）白细胞介素（interleukin）是由激活白细胞产生一类低分子量分泌蛋白。通常为糖基化，含

螺旋，无

折叠。有主要免疫功效和其它功效，其它细胞也能产生。Il-1（功效多，免疫调整核造血调整等）Il-2（免疫应答关键因子，T细胞生长因子）IL-4（主要生物学活性为刺激B细胞生长）。生物膜和细胞间信息传递专家讲座第26页

转化生长因子族（TGF-

s）

是一类结构相同，生物活性相近，生物学作用广泛细胞因子。是必不可少细胞因子（广泛存在于各种组织，胚胎发育早期即出现，结构保守。用基因敲除法丧失TGF-

基因小鼠均“胎死宫中”。）生物膜和细胞间信息传递专家讲座第27页肿瘤坏死因子（TNF）包含两型：肿瘤坏死因子（TNF-

）和淋巴毒素（TNF-

）。

TNF-

由脂多糖诱导单核-巨噬细胞产生，注射于肿瘤组织可引发瘤块出血性坏死。

TNF在炎症核肿瘤中起主要作用。生物膜和细胞间信息传递专家讲座第28页干细胞生长因子（SCF，MGF）造血干细胞生长主要协同因子，在肥大细胞增殖、分化中起主要作用。

SCF主要生物血功效在造血调整方面，与其它造血因子联合作用有显著增强集落形成刺激作用，对成熟细胞没有作用。生物膜和细胞间信息传递专家讲座第29页白血病抑制因子（LeukemiainhibitoryfactorLIF）名不副实多功效细胞因子，在不一样组织有广泛作用，因而有许多名称，如：分化抑制因子，分化诱导因子，胆碱能神经元分化因子等。对白血病细胞增殖抑制和促分化作用曾非常引人注目，但长久动物试验结果显示并不能用作治疗白血病。生物膜和细胞间信息传递专家讲座第30页干扰素（IFNs）

IFN是个古老基因，抗病毒作用和对细胞生长调整作用。现知干扰素分两型三大类：

I型包含IFN-

和IFN-

，分别有白细胞和成纤维细胞产生，都有抗病毒作用。

II型为免疫IFN或IFN-

，由细胞产生，无抗病毒活性。生物膜和细胞间信息传递专家讲座第31页神经生长因子(nervegroughfactor,NGF)

最早发觉生长因子，是两条各有118个氨基酸相同肽链组成二聚体蛋白质，由神经细胞靶细胞所分泌。除有神经系统发育、生长和维持作用外，还有与炎症、创伤愈合、血小板形态改变等功效。生物膜和细胞间信息传递专家讲座第32页表皮生长因子（epidermalgrowthfactor,EGF）种类多，数量大，组成EGF家族。生物血活性十分广泛，对各种组织起源上皮细胞都有促增殖作用。前体分子大，是一个由1168个氨基酸组成跨膜蛋白，其中53个氨基酸被切下成