指生物学信息在细胞间或细胞内转换和传递，并
产生生物效应的过程。 通常所讲的信号转导是指跨膜信号转导： 外界信号 细胞膜表面一种或几种膜蛋白分子 胞内信号分子变化 引
其构象改变 起相应的生物效应
2、信号转导的意义
细胞信号转导的本质是细胞和分子水平的功能
调节，它是机体生理功能调节的基础，从微观上阐
明了机体为适应内、外环境的变化，机体内各种功
第一节 细胞膜结构和物质转运功能
细胞膜（cell membrane）把细胞内容与外界分 开，使细胞内容物不致流失，又能保持其理化成分 的相对稳定，以维持细胞正常的生命活动。同时细 胞的各种功能活动都与跨细胞膜的物质转运密切相 关，故细胞膜又具有半透膜的特性。
一、细胞膜的化学组成和分子结构
液态镶嵌模型 以液态脂质双分子层为基架，其中镶嵌着功能各 异的蛋白质分子，并连有一些寡糖和多糖链。
⑵ 脂溶性配体通过细胞内受体介导
离子通道型受体介导的信号转导
水溶性配体通过 膜受体介导
G蛋白耦联受体介导的信号转导
酶联型受体介导的信号转导 招募型受体介导的信号转导
脂溶性配体通过 细胞内受体介导
核受体介导的信号转导
二、膜受体介导的信号转导
（一）离子通道型受体（ion channel
receptor）介导的信号转导
钠通道4个结构域形成通道
例2：心肌细胞横管膜上L-型钙通道也是电压 门控通道
3、机械门控通道 受机械性刺激控制，可认为是接受机械
信号的“受体”通道蛋白
例：听觉毛细胞的兴奋（机械门控Fra bibliotek+通道） 和血管壁的牵张刺激所引起的血管的收 缩（机械门控Ca++通道） 。
* 此类信号转导是由具有特异感受结构的通道蛋 白质所完成的跨膜信号传递 * 此类受体兼有受体和离子通道的功能，其激活 后可引起离子的跨膜转运，所以又称为促离子型 受体（ionotropic receptor）
* 此类通道型受体具有化学
门控性，受控于递质和激素
等化学物质，但大多与神经
配体
递质结合，所以也称为递质
能细胞是如何通过复杂的信号交流来产生适应性反
应的。
信号转导中的信号（signal）是指能在细胞间 传递信息的生物学信号，大多是以各种类型的化学 物质作为载体的化学信号，如激素、神经递质和细 胞因子等。
3、信号转导的主要通路
信号转导中能与信号分子特异性结合并发挥信 号转导作用的蛋白质称为受体(receptor) ，包括膜受 体和细胞内受体。同时也将凡能与受体特异性结合 的含有信号分子的活性物质称为配体。根据配体和 所介导的受体的不同可将信号转导分为以下两类方 式： ⑴ 水溶性配体通过膜受体介导
主动转运过程。
同向转运体
过程：
⑴ Na+-K+泵在细胞膜外形成Na+的高势能
⑵ 某物质利用Na+的高势能与Na+内流相耦联
从而逆浓度梯度进行跨膜转运
适用物质：
⑴ 葡萄糖、氨基酸在小肠黏膜上皮细胞
的吸收和在肾小管上皮细胞的重吸收等（同向） ⑵ 心肌细胞膜上Ca2+ 的转运等（逆向）
特点：
⑴ Na+从胞外被动扩散至胞内释放的能
[Na+]o＞[Na+]i 10倍左右； [K+]i＞[K+]o 30倍左右
⑵ 3 Na+ VS 2 K+
*特异性抑制剂： 哇巴因
*意义：
⑴ 建立一种Na+势能贮备，供细胞其他耗
能过程利用，如继发性主动转运
⑵ 产生和维持细胞内高K+ 、细胞外高Na+
的状态，是细胞产生生物电的基础
⑶ 细胞内高K+ 是胞质内许多代谢反应所
第 二 章
细胞的基本功能
细胞是构成人体最基本的结构和功能单 位。它种类繁多，其分布、结构和功能各 异，但很多基本的功能活动是相同的。
细胞膜结构和 细胞膜物质转运 — 单纯扩散 易化扩散 主动转运 出胞入胞 细胞信号转导 细胞生物电 — 静息电位、动作电位 肌细胞收缩功能 — 兴奋传递、兴奋-缩 耦联、横纹肌收缩
A、载体蛋白与被转运物结合
B、载体蛋白与被转运物分离

载体也称转运体，是介导多种水溶性小分
子物质跨膜转运的另一类膜蛋白。
膜蛋白
结合—封闭
变构—解离
转运过程中还伴有载体构象的变化
基本特性：
⑴ 结构特异性：各种载体仅能识别和结合具有特定 化学结构的底物。
⑵ 饱和现象（座位有限） ⑶ 竞争性抑制，取决于Km或底物浓度的大小
位和糖蛋白构成的β亚单位
形成的分子量很大的特殊的 膜蛋白。可通过Na+-K+-ATP
酶的磷酸化和去磷酸化的循
环过程而驱动Na+、K+的跨膜
主动转运。
机体能量代谢中20~30%的能量用于钠泵，甚至70%。
*功能： ⑴具有ATP酶的活性，分解ATP ⑵对Na+ 、K+进行跨膜的逆向转运 *特点： ⑴ 逆浓度梯度和（或）电势梯度，耗能；
（1）特点：
⑴ 顺浓度梯度和电势梯度，不耗能
⑵ 依赖膜上的通道蛋白的帮助完成
（通道蛋白贯穿细胞膜脂质双层，中央
有亲水性孔道）
（2）适用物质：离子（ Na+ K+ Ca2+ Cl- 等） 其离子所对应的通道分别为钠通道、钾 通道、钙通道和氯通道；还有非选择性
阳离子通道等。
（3）基本特性：
1）离子选择性：是指每种通道只对一种或
门控通道 （transmitter gated
channel ）
1、递质门控通道
例：终板膜N2-型Ach受体阳离子通道
信号分子＋细胞膜上离子通道蛋白（受体） 细胞膜上离子通道闸门开放
离子跨膜移动 跨膜电流 膜电位变化
细胞效应
2、电压门控通道 受跨膜电位控制， 可认为是接受电 信号的“受体”通 道蛋白。 例1：钠通道
膜上的钾漏通道等，这类通道被称为非门控
通道。 通道易被工具药阻断 Na+ 通道 — 河豚毒 K+ 通道 — 四乙基胺 Ca2+通道 — 异搏定（维拉帕米）
2、经载体易化扩散（ facilitated diffusion via carrier）
是指水溶性的小分子物质经载体介导顺
浓度梯度或电势梯度进行的被动跨膜转运。
量用于另一种物质的主动转运
⑵ 依赖细胞膜上的转运体蛋白的帮助
（四）膜泡运输

膜泡运输（vesicular transport）是指大分子
和颗粒物质由膜包围形成囊泡，通过膜包
裹、膜融合和膜离断等一系列过程而完成
的跨膜转运。此过程需要耗能，所以是一
主动转运过程。
出胞 包括
入胞
1.出胞（exocytosis）是指胞质内大分子物质 以分泌囊泡的形式排出细胞的过程。
二、细胞膜的物质转运
细胞为维持其正常的生命活动，很大程度上依 赖于跨细胞膜的物质转运，而细胞膜脂质双分子层却 成为了天然屏障，对脂溶性的物质和少数分子很小的 水溶性物质可以通过细胞膜，而大多数水溶性物质和 所有离子则不能直接通过细胞膜，要实现其跨膜转运 必须借助细胞膜上某些物质的帮助才能完成，其中细 胞膜结构中具有特殊功能的蛋白质起着关键性的作用。
必需，如细胞内蛋白质合成
⑷ 维持细胞内渗透压和细胞容积（抽水） ⑸ 钠泵具有生电性
钙泵（calcium
钙泵
pump）也称 Ca2+-ATP酶，
存在与质膜、内质网或 肌质网膜上，可维持胞 内游离钙浓度为107mol/L。这非常低的钙
浓度十分敏感，是触发 许多生理过程的关键。
2、继发性主动转运 （secondary active transport） 定义：物质逆浓度或电势梯度转运的动力不 直接来自ATP的分解，而来自原发性主动转运 所形成的离子浓度梯度的势能贮备所进行的
最大扩 散速度 米氏常数
＊特点：
⑴ 顺浓度梯度和电势梯度，不耗能
⑵ 依赖膜上的载体蛋白的帮助完成
＊适用物质: 水溶性小分子物质：包括葡萄糖、氨基 酸、核苷酸等 ＊类型： 单向转运。如葡萄糖的跨膜转运，需要葡 萄糖转运体（GLUT）或称右旋葡萄糖载体。
G
Channel protein
K+
单纯扩散或 经通道易化扩散
经载体易化扩散
（三）主动转运 （active transport） 主动转运：某些物质在细胞膜上特殊膜蛋
白（运载体）的帮助下， 由细胞代谢供能
而进行的逆浓度梯度和（或）电势梯度的
跨膜转运过程
根据膜蛋白是否 直接消耗ATP
原发性主动转运
继发性主动转运
1、原发性主动转运
（primary active transport）
运铁蛋白 低密度脂蛋白 VitB12转运蛋白 多种生长因子
胰岛素等
3.适用物质：大分子物质 出胞：激素、神经递质、酶的分泌 入胞：体内细菌、异物的清除、药物和大 分子营养物质的吸收以及一些调节因 子等的跨膜转运 4.特点： ⑴ 通过细胞自身的吞、吐活动进行 ⑵ 由细胞提供能量
总结
方式 特 点
适用物质
跨细胞膜的物质转运形式
单纯扩散
易化扩散（通道转运和载体转运） 主动转运（原发性和继发性）
膜泡运输（出胞和入胞）
小分子物质跨细胞膜的转运形式
(一)单纯扩散（simple diffusion）
1.定义：脂溶性的小分子物质从高浓度一 侧向低浓度一侧移动的过程
2.适用物质：
脂溶性的和少许分子很小的水溶性物质
浓度差
耗 能
方 式
单纯扩散 易化扩散
主动转运
出/入胞
第二节 细胞的跨膜信号转导