分子开关 （molecular switches）
G蛋白的激活与失活
细菌毒素对G蛋白的修饰作用
例如：霍乱毒素能催化ADP核糖基共价结 合到Gs的α亚基上，致使α亚基丧失GTP酶 的活性，结果GTP永久结合在Gs的α亚基上， 使α亚基处于持续活化状态，腺苷酸环化酶 永久性活化。导致霍乱病患者小肠上皮细 胞内Na+和水持续外流，产生严重腹泻而 脱水。
经退行性疾病相关，可作为药物靶标。
物质的跨膜运输
被动运输（passive transport） 主动运输（active transport） 胞吞作用（endocytosis）与胞吐作用（exocytosis）
被动运输（passive transport）
简单扩散（simple diffusion）
染 色 体 单组
多组
细胞分裂 无丝分裂
有丝分裂、减数分裂
生命的基本单位 —— 细胞
真核细胞的结构
• 细胞膜； • 细胞质； • 细胞核； • 细胞外基质
细胞膜
细胞膜不仅是区分细胞内部与周围环境的动态屏障，更是细胞物 质交换和信息传递的通道。围绕各种细胞器的膜，称为细胞内膜 。质膜和内膜在起源、结构和化学组成的等方面具有相似性，故 总称为生物膜（biomembrane）。
●载体蛋白（carrier proteins）——通透酶（permease ）性质，介导被动运输与主动运输。
●通道蛋白（channel proteins）——选择性和门控性的 跨膜通道，有离子通道、孔蛋白和水孔蛋白3种类型 。只介导被动运输。
主动运输（active transport）
特点: ①逆浓度梯度（逆化学梯度）运输；②
需要能量（由ATP直接供能）或与释放能量的过程 偶联（协同运输）；③都有载体蛋白参与。
主动运输（active transport）
三种基本类型
●由ATP直接提供能量的主动运输
ATP驱动泵
●由ATP间接提供能量的主动运输
●光驱动泵，见于细菌。
钠钾泵结构
钠钾泵工作机制
由ATP间接提供能量的主动运输
信号分子
●信号分子（signal molecule）
亲脂性信号分子：甾类激素和甲状腺素 亲水性信号分子：神经递质、生长因子、局 部化学递质和大多数激素 气体性信号分子：NO，CO。
信号分子
其共同特点是： ①特异性，只能与特定的受体结合； ②高效性，几个分子即可发生明显的生
物学效应，这一特性有赖于细胞的信号 逐级放大系统； ③可被灭活，完成信息传递后可被降解 或修饰而失去活性，保证信息传递的完 整性和细胞免于疲劳。
9
原核细胞与真核细胞(I)-区别
与真核细胞相比，原核细胞：
无细胞核
无膜性细胞器
第二章 生命的细胞学基础（1）
10
原核细胞与真核细胞(I)-原核细胞
第二章 生命的细胞学基础（1）
11
原核细胞与真核细胞(II)-真核细胞
光学显微镜下可分为细胞膜、细胞质与细胞核
第二章 生命的细胞学基础（1）
12
数10
1665年，罗伯特•虎克发表《显
微图谱》，自制显微镜放大倍
数40-140倍
第二章 生命的细胞学基础（1）
3
显微镜的发明与细胞的发现(II)
1680年荷兰人A. van Leeuwenhoek首次 观察到活细胞
1932年，恩斯特·鲁斯卡（E.A.F.Ruska） 发明首台电子显微镜
1981年，格尔德·宾宁（G．Binning）及 海因里希·罗雷尔（H．Rohrer）发明扫 描隧道显微镜
胞反应。
信号转导系统及其特性
（二）信号转导系统的特性： 特异性：结合特异性，效应器特异性； 放大作用：逐级磷酸化； 网络化与反馈调节机制：保证细胞对信号做出适度反应； 信号的整合:多种胞外信号和多种细胞受体作用，细胞需要
整合这些信息才能维持生命活动的有序性。
通过细胞膜受体介导的 信号跨膜传递
生命的基本单位 —— 细胞
细胞膜的化学成分-膜糖类
细胞膜上仅含有9种单 糖成分 主 要 分 布 在 细 胞 膜 的 外表面 糖 蛋 白 与 糖 脂 的 糖 基 形成细胞外被(糖萼）
第二章 生命的细胞学基础（1）
20
膜的化学组成 膜糖类
膜糖类主要分布在细胞膜的外表面，是细胞相互 识别、粘着、信号接收、通讯联络、免疫应答等的分 子基础，在膜与外界环境相互作用过程中担负着许 多重要的功能。
●离子通道偶联的受体介导的信号跨膜传递
● G-蛋白偶联的受体介导的信号跨膜传递
● 酶偶联受体介导的信号跨膜传递
离子通道偶联的受体 介导的信号跨膜传递
信号途径 特点：
受体/离子通道复合体， 跨膜信号转导无需中间步骤 主要存在于神经细胞或其他可兴奋细胞间的突触信号 传递 有选择性：配体的特异性选择和运输离子的选择性
第三章 生命的细胞学基础
细胞(cell)：是一切生物的形态结构和生 命活动的基本单位。
生物体的一切生理活动、生命的基本 特征及各种生命现象都是以细胞为单位体 现的。细胞是生命的载体。
生命的基本单位 —— 细胞
显微镜的发明与细胞的发现(I)
1590 年 Z.Janssen 父 子 制 作 了
首台复式显微镜发明，放大倍
用后在胞内最早产生的信号分子，如cAMP、cGMP、Ca2+、三 磷酸肌醇（IP3）和二酰基甘油（DG） 等
受体
细胞内受体: 为胞外亲脂性信号分子所激活, 激 素激活的基因调控蛋白（胞内受体超家族）
细胞表面受体: 为胞外亲水性信号分子所激活,
细胞表面受体分属三大家族：
离 子 通 道 偶 联 的 受 体 （ ion-channel-linked receptor） G-蛋白偶联的受体（G-protein-linked receptor） 酶偶连的受体（enzyme-linked receptor）
受体
●受体（receptor）一类能够识别和选择性结合某种配体（信
号分子）的大分子物质，多为糖蛋白,少数是糖脂。一般至少包 括两个功能区域，与配体结合的区域和产生效应的区域，当受体 与配体结合后，构象改变而产生活性，启动一系列过程，最终表 现为生物学效应。
●第二信使（second messenger）:第一信使与受体作
组成型的外排途径
特点：
存在于所有真核细胞 连续分泌过程 用于质膜更新（膜脂、膜蛋白、胞外基质组 分、营养或信号分子）
调节型外排途径
特点：
存在于特化的分泌细胞 储存——刺激——释放 产生的分泌物（如激素、粘液或消化酶）具 有共同的分选机制，分选信号存在于蛋白本身。
细胞信号转导
信号分子 受体 信号转导途径
信号转导系统及其特性
（一）信号转导系统的基本组成：
①信号识别：胞外信号被细胞表面特异性受体识别； ②信号的跨膜转导：产生胞内第二信使或活化的信号
蛋白； ③信号放大：信号传递至胞内效应蛋白，引发胞内信
号放大的级联反应； ④细胞应答： 改变代谢活性/基因表达/细胞运动 ⑤信号终止：通过受体的脱敏或下调，终止或降低细
的细胞大多数呈球
形或椭圆形。ห้องสมุดไป่ตู้
第二章 生命的细胞学基础（1）
8
细胞的数量
生物包括单细胞生物和多细胞生物。 单细胞生物一个细胞就是一个完整的 个体，多细胞生物的机体根据其复杂 程度由数百乃至万亿计细胞构成。
细胞体积的守恒定律：器官的大小与
细胞的数量成正比，而与细胞的大小
无关。
第二章 生命的细胞学基础（1）
细胞吞入的物质为液体或极小的颗粒 物质，这种内吞作用称为胞饮作用。胞饮 作用存在于白细胞、肾细胞、小肠上皮细 胞、肝巨噬细胞和植物细胞。
胞吐作用
与内吞作用的顺序相反，某些大分子物质通 过形成小囊泡从细胞内部移至细胞表面，小囊泡 的膜与质膜融合，将物质排出细胞之外，这个过 程也称为外排作用，细胞内不能消化的物质和合 成的分泌蛋白都是通过这种途径排出的。
胞吞作用
●吞噬作用（phagocytosis）
细胞内吞较大的固体颗粒物质，如细菌、细 胞碎片等，称为吞噬作用。吞噬现象是原生动物 获取营养物质的主要方式，在高等多细胞生物中 亦存在吞噬现象。如：在哺乳动物中，中性粒细 胞和巨噬细胞具有极强的吞噬能力，以保护机体 免受异物侵害。
胞吞作用
●胞饮作用（pinocytosis）
生命的基本单位 —— 细胞
细胞膜的分子结构模型
Davson和Danielli（1935）: “蛋白质-脂类-蛋白质”三夹板质膜结构模型
Robertson（1959年）：单位膜模型 Singer 和 Nicolson（1972）：生物膜的流动镶嵌模型 Simons et al （1988）: 脂筏模型
协同运输（cotransport）:由Na+-K+泵（或H+-泵） 与协同转运蛋白协同作用，靠间接消耗ATP所完成 的主动运输方式 。 同向协同和反向协同。
膜泡运输
作用：完成大分子与颗粒性物质的跨膜运输，在转运过程中， 质膜内陷，形成包围细胞外物质的囊泡，属于主动运输。
●胞吞作用：吞噬作用和胞饮作用 ●胞吐作用
第二章 生命的细胞学基础（1）
4
细胞学说
细胞是一切生物的形态结构和 生命活动的基本单位
细胞在结构与组成上相似 生物体通过细胞的活动反映其功能
新的细胞可以通过老的细胞繁殖产生
病毒？
第二章 生命的细胞学基础（1）
5
细胞的基本特征
所有细胞都有相似的化学组成：元素，有机物
所有细胞表面均有由磷脂双分子层与镶嵌蛋白质构成的生物膜
G-蛋白偶联的受体 介导的细胞信号通路
● G蛋白
● cAMP信号通路
●磷脂酰肌醇信号通路