第二节　细胞的跨膜信号转导功能

逆能逆浓度梯度是入胞出胞的大分子或团块物质(蛋白质、细菌等)细胞膜变形，ATP分解释能耗能，入胞进细胞、出胞出细胞的细胞跨膜信号转导功能。

一、细胞跨膜信号转导的概念

机体细胞的活动主要接受神经递质和激素等各种化学物质的调节。这些调节性的化学物质在细胞间传递信息，有些是属于脂溶性的，可以通过扩散进入细胞内，直接与胞内受体结合发挥作用，如类固醇激素、维生素D和甲状腺激素等，但绝大多数是水溶性的，不能直接进入细胞内，只能作用于细胞膜上的蛋白质受体，再引起相应的效应。这种由调节性化学物质作用于细胞膜表面特殊蛋白质受体，通过蛋白质分子构型的改变，将调节信息以新的信息形式传递至膜内，进一步引起细胞相应功能变化的过程，称为跨膜信号转导。它是一个涉及多环节的复杂过程，包括细胞外各种化学物质、细胞膜的受体、细胞内参与信息传递的信号分子及反应系统。此外，光、电和机械信号也可作用于膜受体或特殊通道，再经信号转导引起生物效应。

上述存在于细胞膜或细胞内能与胞外化学物质特异性结合，并引发特定生理效应的特殊蛋白质即受体。凡能与受体结合并产生效应的特异性化学物质(如激素等)统称为配体，受体与配体结合是引起信号传递并发挥调节的初始阶段。受体有两个重要功能:一是识别与结合，能够识别化学物质并与之结合;二是调节功能，一旦与配体结合便能引起细胞内一系列代谢反应和生理效应。受体按照存在的部位不同，分为细胞膜受体、细胞质受体和细胞核受体。细胞膜受体又根据结构和信号转导方式不同，分为G蛋白耦联受体、离子通道受体和具有酶活性的受体三类。

受体具有以下三个特征:

(1)特异性:某种受体只能与特定的配体相结合，而产生特定的生理效应。由于受体能识别并结合特殊的化学信号物质，因而能够保证信号传递的特异性。

(2)饱和性:细胞膜受体的数量和结合能力有限，与配体的结合就有一定的限度，超过了这个限度，与受体结合的配体量就不能随配体浓度增加而增加。

(3)可逆性:配体分子与受体既可结合，也能够分离。

二、细胞跨膜信号转导的主要方式

1.离子通道受体介导的跨膜信号转导

有些细胞膜上的化学门控通道就具有受体的功能。例如，神经-骨骼肌接头的兴奋传递就是离子通道介导的跨膜信号转导。神经末梢释放的乙酰胆碱（acetylcholine，Ach）与终板膜上的胆碱能受体结合，而这种胆碱能受体实际上也是离子通道，因此，离子通道的构象发生变化，离子通道开放，Na+、K+等离子跨膜流动，引起终板电位和动作电位，从而实现跨膜信号转导。

2.G蛋白耦联受体介导的跨膜信号转导

有些细胞膜上存在一类整合蛋白，具有受体功能，但它必须与细胞膜上的另一种叫做G蛋白的蛋白质发生耦联才能发挥作用。这种受体与配体（第一信使）结合后，激活细胞膜内侧G蛋白，激活的G蛋白使细胞内产生某种物质（如环磷酸腺苷等），这种物质作为第二信使，再由第二信使激活细胞内相应的蛋白激酶，使细胞内的功能蛋白如离子通道、受体等发生磷酸化，从而调节细胞的生理功能。含氮激素和神经肽类物质的作用机制多是通过这种跨膜信号转导的。

3.酶耦联受体介导的跨膜信号转导

酶耦联受体介导的跨膜信号转导主要是酪氨酸激酶受体介导的信号转导。具有酪氨酸激酶的受体与相应配体结合后，通过跨膜部分可以直接激活细胞膜内侧的蛋白激酶，通过对自身或细胞内靶蛋白的磷酸化，再引发细胞内功能的改变，把细胞外信号传入细胞内。生长素、胰岛素、红细胞生成素和细胞因子等就是通过这种方式进行跨膜信号转导的。