第2章细胞的基本功能.ppt

第第2章细胞的基本功能章细胞的基本功能现在学习的是第1页，共54页第一章第一章 细胞的基本功能细胞的基本功能 目的要求目的要求 1.1.掌握细胞膜的物质转运功能、方式与机理。掌握细胞膜的物质转运功能、方式与机理。2.2.熟练掌握细胞对刺激的反应及刺激与反应的关系。熟练掌握细胞对刺激的反应及刺激与反应的关系。3.3.牢固掌握细胞的生物电现象及产生机理。牢固掌握细胞的生物电现象及产生机理。重点和难点重点和难点 n重点：细胞膜的基本结构和物质转运功能；细胞的重点：细胞膜的基本结构和物质转运功能；细胞的兴奋性；细胞对刺激的反应及刺激与反应的关系；兴奋性；细胞对刺激的反应及刺激与反应的关系；细胞的静息电位、动作电位。细胞的静息电位、动作电位。n难难点：静息点：静息电电位和位和动动作作电电位位产产生的机理。生的机理。现在学习的是第2页，共54页一、细胞膜的基本结构（复习组织学有关内容）一、细胞膜的基本结构（复习组织学有关内容）n脂质双分子层脂质双分子层（图）（图）n细胞膜蛋白质细胞膜蛋白质（图）（图）n细胞膜糖类细胞膜糖类（图）（图）第一节 细胞膜的基本结构和跨膜物质转运功能现在学习的是第3页，共54页细胞膜的特性细胞膜的特性1.1.细胞膜的流动性：细胞膜的流动性：是指是指膜脂和膜蛋白处于不断运膜脂和膜蛋白处于不断运动状态动状态2.2.细胞膜的不对称性：细胞膜的不对称性：细胞细胞膜的内外两层的结构和功能膜的内外两层的结构和功能有很大差异。有很大差异。现在学习的是第4页，共54页 单纯扩散：单纯扩散：某些脂溶性物质，如某些脂溶性物质，如O O2 2、COCO2 2等气体分子，通过细胞膜由等气体分子，通过细胞膜由高高浓度一侧向浓度一侧向低低浓度一侧作跨膜运动或转运的过程。体内一些浓度一侧作跨膜运动或转运的过程。体内一些类固醇激素虽系脂溶性物质，理论上也能够靠类固醇激素虽系脂溶性物质，理论上也能够靠单纯扩散由细胞外液进入胞浆内，但同时它们单纯扩散由细胞外液进入胞浆内，但同时它们也可以在某些膜蛋白质的也可以在某些膜蛋白质的“帮助帮助”下较快地进下较快地进入细胞。入细胞。（一）单纯扩散（一）单纯扩散（simple diffusionsimple diffusion）二、细胞膜的跨膜物转运功能现在学习的是第5页，共54页n易化扩散：易化扩散：指非脂溶性或脂溶性甚小的物指非脂溶性或脂溶性甚小的物质（如葡萄糖、氨基酸，质（如葡萄糖、氨基酸，NaNa+、K K+、CaCa2+2+等无等无机离子）在细胞膜一些特殊蛋白质的机离子）在细胞膜一些特殊蛋白质的“帮助帮助”下，由膜的下，由膜的高高浓度（高电位）一侧向浓度（高电位）一侧向低低浓度浓度（低电位）一侧扩散或转运的过程。易化扩散（低电位）一侧扩散或转运的过程。易化扩散至少可区分为两种类型：一种是以蛋白质载体至少可区分为两种类型：一种是以蛋白质载体为中介（为中介（Carrier medialedCarrier medialed）的易化扩散）的易化扩散（图）（图）；另一种是以离子通道（另一种是以离子通道（ion channelion channel）为中介）为中介的易化扩散的易化扩散（图）（图）（二）易化扩散（facilitated diffusion）现在学习的是第6页，共54页n主动转运：主动转运：指细胞通过本身的某种指细胞通过本身的某种耗能耗能过程过程将某种物质的分子或离子由膜的将某种物质的分子或离子由膜的低低浓度一侧移向浓度一侧移向高高浓度一侧的过程。在细胞膜的主动转运中研究浓度一侧的过程。在细胞膜的主动转运中研究得最充分的是对得最充分的是对NaNa+和和K K+的主动转运过程。的主动转运过程。n钠钠-钾泵（钾泵（sodium-potassium pumpsodium-potassium pump）：）：是镶是镶嵌在膜的脂质双分子层中的、具有嵌在膜的脂质双分子层中的、具有ATPATP酶活性的酶活性的特殊蛋白质。它可被特殊蛋白质。它可被NaNa+、K K+和和MgMg2+2+等离子所激活，等离子所激活，通过分解通过分解ATPATP为物质主动转运提供能量为物质主动转运提供能量（图）（图）。（三）主动转运（active transport）现在学习的是第7页，共54页1.1.初级主动转运（初级主动转运（NaNa+、K K+的主动转运）的主动转运）（图）（图）2.2.继发性主动转运（葡萄糖的主动转运）继发性主动转运（葡萄糖的主动转运）（图）（图）（三）主动转运现在学习的是第8页，共54页现在学习的是第9页，共54页n入胞：指细胞外某些大分子物质或团块（例如侵入胞：指细胞外某些大分子物质或团块（例如侵入动物体内的细菌、病毒或大分子蛋白质等）被入动物体内的细菌、病毒或大分子蛋白质等）被整整 批转入细胞的过程。如进批转入细胞的过程。如进 入的物质是固体物入的物质是固体物质，便质，便 称为吞噬（称为吞噬（phagocytosisphagocytosis）；如进入）；如进入的是液体物质，则称为吞饮（的是液体物质，则称为吞饮（pinocytosispinocytosis）。）。（四）出胞（exocytosis）和入胞（endocytosis）现在学习的是第10页，共54页现在学习的是第11页，共54页n（四）出胞（四）出胞（exocytosisexocytosis）和入胞（）和入胞（endocytosisendocytosis）n出胞：指某些大分子物质出胞：指某些大分子物质或团块由细胞排出的过程。或团块由细胞排出的过程。例如，腺细胞分泌某些酶例如，腺细胞分泌某些酶和粘液，内分泌腺分泌激和粘液，内分泌腺分泌激素以及神经末稍释放递质素以及神经末稍释放递质等都属于出胞作用。等都属于出胞作用。现在学习的是第12页，共54页三、细胞膜的受体功能三、细胞膜的受体功能n受体：受体：是指细胞拥有的能够识别和选择是指细胞拥有的能够识别和选择性结合某种配体性结合某种配体(化学物质化学物质)的蛋白质大的蛋白质大分子，它于配体结合后，启动一系列过分子，它于配体结合后，启动一系列过程，最终引发细胞的生物学效应。程，最终引发细胞的生物学效应。n分为分为细胞膜受体细胞膜受体、胞浆受体胞浆受体和和核受体核受体。现在学习的是第13页，共54页三、细胞膜的受体功能三、细胞膜的受体功能(一一)膜受体的分子结构膜受体的分子结构 多为糖蛋白，亦有脂蛋白和糖脂蛋白，多为糖蛋白，亦有脂蛋白和糖脂蛋白，包括三个部分：包括三个部分：1.1.分辨部分辨部(识别部、调节亚单位识别部、调节亚单位)2.2.效应部效应部(效应器、催化亚单位效应器、催化亚单位)3.3.转换部转换部(传导部传导部)现在学习的是第14页，共54页三、细胞膜的受体功能三、细胞膜的受体功能(二二)膜受体的特征膜受体的特征 1.1.特异性特异性 2.2.饱和性饱和性 3.3.可逆性可逆性现在学习的是第15页，共54页三、细胞膜的受体功能三、细胞膜的受体功能(三三)膜受体的激动剂和阻断剂膜受体的激动剂和阻断剂1.1.激动剂：激动剂：与受体结合后引起特定的生物与受体结合后引起特定的生物学效应的物质。学效应的物质。2.2.阻断剂：阻断剂：能与受体结合，但结合后不能能与受体结合，但结合后不能引发特定的生物学效应。引发特定的生物学效应。现在学习的是第16页，共54页第二节第二节 细胞的跨膜信息传递功能细胞的跨膜信息传递功能一、跨膜信息传递的概念一、跨膜信息传递的概念 跨膜信息传递（跨膜信息传递（transmembrane signaling transmission）(举例阐明其内涵举例阐明其内涵)现在学习的是第17页，共54页（一）通过膜受体（一）通过膜受体-通道蛋白质完成的跨膜信息传递通道蛋白质完成的跨膜信息传递 受体（受体（receptorreceptor）：指细胞中（包括细胞膜）：指细胞中（包括细胞膜 和细胞内）某些能与激素、递质和其它生物活和细胞内）某些能与激素、递质和其它生物活 性物质结合，并能引起特定生物学效应的特殊性物质结合，并能引起特定生物学效应的特殊 结构。通常是存在于细胞膜或细胞内的特殊蛋结构。通常是存在于细胞膜或细胞内的特殊蛋 白质，主要是球状蛋白，也有的是糖蛋白或脂白质，主要是球状蛋白，也有的是糖蛋白或脂 蛋白。蛋白。通道（通道（ion channelion channel）可分为）可分为化学门控通道化学门控通道（chemically-gated channelchemically-gated channel）和）和电压门控通道电压门控通道（voltage-gated channelvoltage-gated channel）(图图)。二、跨膜信息传递的主要方式现在学习的是第18页，共54页 1.1.由膜受体、由膜受体、G G蛋白和腺苷酸环化蛋白和腺苷酸环化酶组成的跨膜信息传递系统酶组成的跨膜信息传递系统 2.2.由膜受体、由膜受体、G G蛋白和磷脂酶蛋白和磷脂酶C C组组成的跨膜信息传递系统成的跨膜信息传递系统（二）由膜受体、G蛋白和膜的效应器酶组成的跨膜信息传递系统现在学习的是第19页，共54页 G G蛋白蛋白：鸟苷酸结合蛋白的简称，有鸟苷酸结合蛋白的简称，有1010多种亚型，多种亚型，但其结构和功能极为相似。但其结构和功能极为相似。G G蛋白通常由蛋白通常由、和和33个个亚单位组成，其中亚单位组成，其中亚单位起催化作用。无活性的亚单位起催化作用。无活性的G G蛋白蛋白（抑制性（抑制性G G蛋白）与蛋白）与1 1分子分子GDPGDP结合；已激活的结合；已激活的G G蛋白蛋白（兴奋性（兴奋性G G蛋白）其蛋白）其亚单位与亚单位与GDPGDP和其它和其它2 2个亚单位分个亚单位分离，而与离，而与1 1分子分子GTPGTP结合，并对膜的效应器酶起催化作结合，并对膜的效应器酶起催化作用，后者的激活可引起胞浆中第二信使生成增加或用，后者的激活可引起胞浆中第二信使生成增加或减少减少（图）（图）。（二）由膜受体、G蛋白和膜的效应器酶 组成的跨膜信息传递系统现在学习的是第20页，共54页 第二信使第二信使：在细胞内继续传递激素所携带在细胞内继续传递激素所携带的调节信息的特殊化学物质，称为第二信使。的调节信息的特殊化学物质，称为第二信使。含氮类激素的第二信使为含氮类激素的第二信使为cAMPcAMP，甾体类激素的，甾体类激素的第二信使为细胞内的激素第二信使为细胞内的激素-受体复合物。此外，受体复合物。此外，CaCa2+2+、cGMPcGMP、前列腺素、三磷酸肌醇（、前列腺素、三磷酸肌醇（IPIP3 3）和二）和二酰甘油（酰甘油（DGDG）也可作为第二信使。）也可作为第二信使。（图）（图）（二）由膜受体、G蛋白和膜的效应器酶组成的跨膜信息传递系统现在学习的是第21页，共54页如如胰岛素和细胞生长因子胰岛素和细胞生长因子等的跨膜信息传递过程，等的跨膜信息传递过程，其特点：其特点：1.1.无无G G蛋白参与蛋白参与 2.2.无第二信使产生和胞浆中蛋白激酶的激活无第二信使产生和胞浆中蛋白激酶的激活 3.3.该受体的膜内肽段具有磷酸激酶活性，磷酸化的位该受体的膜内肽段具有磷酸激酶活性，磷酸化的位点是底物蛋白中的酪氨酸残基，并由此实现细胞外点是底物蛋白中的酪氨酸残基，并由此实现细胞外信息对细胞功能的调节。信息对细胞功能的调节。（三）由酪氨酸激酶受体完成的跨膜信息传递现在学习的是第22页，共54页第三节第三节 细胞的生长、增殖、凋亡与保护细胞的生长、增殖、凋亡与保护(一一)细胞的生长与增殖细胞的生长与增殖n生长：细胞体积的增大生长：细胞体积的增大n增殖：细胞数量的增加增殖：细胞数量的增加细胞生长细胞生长细胞表面积细胞表面积/体积体积变小变小细胞不稳定细胞不稳定细胞分裂细胞分裂细胞增殖细胞增殖细胞表面积细胞表面积/体积体积变大变大细胞生长细胞生长细胞表面积细胞表面积/体积变小体积变小细胞周期：细胞从一次分裂结束到下一次分裂完成的整细胞周期：细胞从一次分裂结束到下一次分裂完成的整个过程，分四个时期：个过程，分四个时期：S S期期(DNA(DNA合成期合成期)、C C2 2期期(从从S S期结束到分期结束到分裂期开始裂期开始)、M M期期(有丝分裂期有丝分裂期)、C C1 1期期(从从M M期结束到期结束到S S期开始期开始)现在学习的是第23页，共54页(二二)细胞凋亡细胞凋亡(apoptosis)(apoptosis)1.1.细胞凋亡的概念：细胞凋亡的概念：n细胞由基因决定的自动结束生命的过程。又称细胞编细胞由基因决定的自动结束生命的过程。又称细胞编程性死亡程性死亡(programmed cell death,PCD)(programmed cell death,PCD)。2.2.细胞凋亡的意义：更新机体衰老、死亡细胞。细胞凋亡的意义：更新机体衰老、死亡细胞。3.3.细胞凋亡的特征：细胞单个脱落、核纤层蛋白降解、染细胞凋亡的特征：细胞单个脱落、核纤层蛋白降解、染色质不附着于核基质而逐渐瓦解，色质不附着于核基质而逐渐瓦解，DNADNA断裂成片段，断裂成片段，DNADNA的修复能力受到抑制，肌动蛋白的水解使细胞受到破坏。的修复能力受到抑制，肌动蛋白的水解使细胞受到破坏。(遗传控制下的衰老死亡遗传控制下的衰老死亡)2002年诺贝尔生理学或医学奖分别授予了英国科学家悉尼布雷内、美国科学家罗伯特霍维茨和英国科学家约翰苏尔斯顿，以表彰他们发现了器官发育和“程序性细胞死亡”过程中的基因规则。现在学习的是第24页，共54页(三三)细胞保护细胞保护v细胞对于各种有害因素的适应能力或抵细胞对于各种有害因素的适应能力或抵御能力。御能力。细胞保护的方式：细胞保护的方式：1.1.直接细胞保护：指某些细胞合成物或药直接细胞保护：指某些细胞合成物或药物对细胞的直接保护作用。物对细胞的直接保护作用。2.2.适应性细胞保护：自然的适应性防御。适应性细胞保护：自然的适应性防御。现在学习的是第25页，共54页第四节第四节 细胞的兴奋性和生物电现象细胞的兴奋性和生物电现象一、细胞的兴奋性一、细胞的兴奋性（一）兴奋性和兴奋的含义（一）兴奋性和兴奋的含义 兴奋性（兴奋性（excitability）：）：细胞受到刺激后细胞受到刺激后具有产生动作电位的能力或特性，称为具有产生动作电位的能力或特性，称为兴奋性。兴奋性。兴奋（兴奋（excitation）：）：细胞受刺激后产生了细胞受刺激后产生了动作电位，称为兴奋动作电位，称为兴奋。现在学习的是第26页，共54页 1.刺激的强度刺激的强度 阈强度（阈强度（threshold intensity）：）：引起组织细胞产生兴奋引起组织细胞产生兴奋 的最小刺激强度。阈刺激的最小刺激强度。阈刺激 阈下刺激阈下刺激 阈上刺激阈上刺激 2.刺激的持续时间刺激的持续时间 时间阈值：引起组织产生兴奋的最短刺激作用时间时间阈值：引起组织产生兴奋的最短刺激作用时间 3.强度强度-时间变化率时间变化率 强度强度时间变化曲线时间变化曲线（图）（图）基强度（基强度（rheobase）时值（时值（chronaxie）（二）刺激引起兴奋的条件现在学习的是第27页，共54页 绝对不应期（绝对不应期（absolute refractory period）相对不应期（相对不应期（relative refractory period）超常期（超常期（supranormal period）低常期（低常期（subnormal period）（三）组织兴奋性的变化现在学习的是第28页，共54页 生物电现象生物电现象：细胞在静息或活动状态下所伴随的各种电现象（离子：细胞在静息或活动状态下所伴随的各种电现象（离子电流、溶液导电、静息电位、动作电位等）总称为生物电现象。电流、溶液导电、静息电位、动作电位等）总称为生物电现象。极化极化（polarization）：静息状态下，细胞膜外为正电位，膜内为）：静息状态下，细胞膜外为正电位，膜内为负电位的状态，称为极化。负电位的状态，称为极化。去极化去极化（depolarization）：生物膜受到刺激或损伤后，膜内外的）：生物膜受到刺激或损伤后，膜内外的电位差逐渐减小，极化状态逐步消除，此种过程称为去极化。电位差逐渐减小，极化状态逐步消除，此种过程称为去极化。复极化复极化（repolarization）：由去极化状态恢复到静息时膜外为正、）：由去极化状态恢复到静息时膜外为正、膜内为负的极化状态的过程，称为复极化。膜内为负的极化状态的过程，称为复极化。超极化超极化（hyperpolarization）：原有极化程度增强，静息电位的绝）：原有极化程度增强，静息电位的绝对值增大，兴奋性降低的状态。对值增大，兴奋性降低的状态。二、细胞的生物电现象现在学习的是第29页，共54页1.1.静息电位的概念静息电位的概念 静息电位（静息电位（resting potentialresting potential）：细胞未受刺激时，存）：细胞未受刺激时，存在于膜内外两侧的电位差。在于膜内外两侧的电位差。K K+的平衡电位（的平衡电位（equilibrium potentialequilibrium potential）：当膜内外）：当膜内外K K+浓浓度差所形成的向外扩散力量和阻止度差所形成的向外扩散力量和阻止K K+继续外流的电场力达到继续外流的电场力达到动态平衡时，动态平衡时，K K+的净通量为零，此时所形成的电位差稳定的净通量为零，此时所形成的电位差稳定于某一数值而不再增加，此电位差称为于某一数值而不再增加，此电位差称为K K+的平衡电位。的平衡电位。（一）静息电位Nernst 公式：Ek=RTZFlnK+0 0K+i2.2.静息电位形成的机理静息电位形成的机理静息电位形成的机理静息电位形成的机理现在学习的是第30页，共54页1.动作电位的概念动作电位的概念 动作电位（动作电位（action potential）：细胞膜受到刺激后，在）：细胞膜受到刺激后，在静息电位的基础上膜两侧电位所发生的快速、可逆的倒静息电位的基础上膜两侧电位所发生的快速、可逆的倒转和复原。转和复原。（二）动作电位现在学习的是第31页，共54页2.2.动作电位形成的机理动作电位形成的机理 锋电位锋电位锋电位锋电位（spike potentialspike potentialspike potentialspike potential）：构成动作电位）：构成动作电位）：构成动作电位）：构成动作电位主要部分的一次短促而尖锐的脉冲样变化，是细主要部分的一次短促而尖锐的脉冲样变化，是细主要部分的一次短促而尖锐的脉冲样变化，是细主要部分的一次短促而尖锐的脉冲样变化，是细胞兴奋的标志。胞兴奋的标志。胞兴奋的标志。胞兴奋的标志。后电位后电位后电位后电位（after potentialafter potentialafter potentialafter potential）：继锋电位后所）：继锋电位后所）：继锋电位后所）：继锋电位后所出现的电位波动，可分为负后电位（去极化后电出现的电位波动，可分为负后电位（去极化后电出现的电位波动，可分为负后电位（去极化后电出现的电位波动，可分为负后电位（去极化后电位）和正后电位（超极化后电位）。它代表细胞位）和正后电位（超极化后电位）。它代表细胞位）和正后电位（超极化后电位）。它代表细胞位）和正后电位（超极化后电位）。它代表细胞兴奋后兴奋性的恢复过程。兴奋后兴奋性的恢复过程。兴奋后兴奋性的恢复过程。兴奋后兴奋性的恢复过程。（图）（图）（图）（图）现在学习的是第32页，共54页3.3.动作电位传导动作电位传导(1)(1)无髓神经纤维的传导无髓神经纤维的传导(2)(2)有髓神经纤维有髓神经纤维（图）（图）（图）（图）的传导的传导现在学习的是第33页，共54页作作 业业一、名词解释一、名词解释 1.1.钠钾泵钠钾泵 2.2.静息电位静息电位 3.3.动作电位动作电位 二、问答题二、问答题 1.1.根据离子学说，阐明静息电位和动作电位产生的根据离子学说，阐明静息电位和动作电位产生的机制。机制。2.2.简述跨膜信号传导的主要方式。简述跨膜信号传导的主要方式。3.3.动作电位的传导。动作电位的传导。现在学习的是第34页，共54页The End现在学习的是第35页，共54页现在学习的是第36页，共54页NEXT现在学习的是第37页，共54页现在学习的是第38页，共54页现在学习的是第39页，共54页现在学习的是第40页，共54页NEXT现在学习的是第41页，共54页NEXT现在学习的是第42页，共54页现在学习的是第43页，共54页NEXT现在学习的是第44页，共54页现在学习的是第45页，共54页现在学习的是第46页，共54页NEXT现在学习的是第47页，共54页现在学习的是第48页，共54页NEXT现在学习的是第49页，共54页NEXT现在学习的是第50页，共54页NEXT现在学习的是第51页，共54页现在学习的是第52页，共54页现在学习的是第53页，共54页刺激强度时 值基强度刺激作用的时间强强 度度 时时 间间 曲曲 线线现在学习的是第54页，共54页