细胞膜的物质转运功能课件.ppt

2.32.3细胞的基本功能细胞的基本功能 Cell PhysiologyCell Physiology1/3/20231细胞的基本结构与跨膜物质转运功能细胞的基本结构与跨膜物质转运功能细胞的跨膜信号传导功能细胞的跨膜信号传导功能护理专业护理专业2 2学时学时授课内容：授课内容：授课对象：授课对象：授课时间：授课时间：1/3/20232一、细胞膜的物质转运方式一、细胞膜的物质转运方式小分子物质的转运：小分子物质的转运：小分子物质的转运：小分子物质的转运：被动扩散被动扩散被动扩散被动扩散单纯扩散单纯扩散单纯扩散单纯扩散易化扩散易化扩散易化扩散易化扩散载体转运载体转运载体转运载体转运通道转运通道转运通道转运通道转运主动转运主动转运主动转运主动转运大分子物质的转运：大分子物质的转运：大分子物质的转运：大分子物质的转运：入胞入胞入胞入胞出胞出胞出胞出胞吞噬吞噬吞噬吞噬吞饮吞饮吞饮吞饮第一节第一节 细胞的基本功能细胞的基本功能 顺电顺电化学差进行化学差进行逆电逆电化学差进行化学差进行1/3/20233单纯扩散单纯扩散COCO2 2OO2 2膜外膜外膜外膜外膜内膜内膜内膜内脂溶性的小分子脂溶性的小分子顺浓度差跨膜转运顺浓度差跨膜转运如如O O2 2、COCO2 2 的转运。的转运。特点：特点：1/3/20234（二）易化扩散（二）易化扩散非脂溶性或脂溶性很小的小分子非脂溶性或脂溶性很小的小分子顺浓度差或电位差跨膜转运顺浓度差或电位差跨膜转运需载体蛋白或通道蛋白的帮助需载体蛋白或通道蛋白的帮助 据参与的膜蛋白不同，分为：据参与的膜蛋白不同，分为：载体转运载体转运通道转运通道转运特点：特点：1/3/20235载体载体载体载体葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖膜外膜外膜外膜外膜内膜内膜内膜内 又称以载体为中介的易化扩散、载又称以载体为中介的易化扩散、载又称以载体为中介的易化扩散、载又称以载体为中介的易化扩散、载体运输。体运输。体运输。体运输。如葡萄糖、氨基酸等物质在载体如葡萄糖、氨基酸等物质在载体如葡萄糖、氨基酸等物质在载体如葡萄糖、氨基酸等物质在载体蛋白的帮助下顺浓度差进入细胞。蛋白的帮助下顺浓度差进入细胞。蛋白的帮助下顺浓度差进入细胞。蛋白的帮助下顺浓度差进入细胞。1.1.1.1.载体转运载体转运载体转运载体转运载体易化扩散的特点：载体易化扩散的特点：载体易化扩散的特点：载体易化扩散的特点：（1 1 1 1）特异性）特异性）特异性）特异性（2 2 2 2）饱和性）饱和性）饱和性）饱和性（3 3 3 3）竞争性抑制）竞争性抑制）竞争性抑制）竞争性抑制1/3/20236K+Na+又称以通道为中介的又称以通道为中介的易化扩散、通道运输。易化扩散、通道运输。如：如：如：如：NaNa+通道通道通道通道 K K+通道通道通道通道 CaCa2+2+通道通道通道通道 ClCl-通道通道通道通道膜外膜外膜外膜外膜内膜内膜内膜内2.2.通道转运通道转运1/3/20237电压依从性通道：电压依从性通道：电压依从性通道：电压依从性通道：神经细胞或其他细胞膜内神经细胞或其他细胞膜内神经细胞或其他细胞膜内神经细胞或其他细胞膜内Na+Na+Na+Na+、K+K+K+K+通道蛋白的开放和关闭是由膜的两侧通道蛋白的开放和关闭是由膜的两侧通道蛋白的开放和关闭是由膜的两侧通道蛋白的开放和关闭是由膜的两侧的电位差来控制的的电位差来控制的的电位差来控制的的电位差来控制的化学依从性通道：化学依从性通道：化学依从性通道：化学依从性通道：突触后膜、肌细胞中的运动突触后膜、肌细胞中的运动突触后膜、肌细胞中的运动突触后膜、肌细胞中的运动终板膜和某些腺细胞膜内的离子通道的开放和终板膜和某些腺细胞膜内的离子通道的开放和终板膜和某些腺细胞膜内的离子通道的开放和终板膜和某些腺细胞膜内的离子通道的开放和关闭，则由递质、激素或药物等化学物质控制。关闭，则由递质、激素或药物等化学物质控制。关闭，则由递质、激素或药物等化学物质控制。关闭，则由递质、激素或药物等化学物质控制。1/3/20238（三）主动转运（三）主动转运离子和小分子逆着浓度差或电位离子和小分子逆着浓度差或电位差跨膜转运，需要能量，差跨膜转运，需要能量，“离子离子泵泵”蛋白蛋白特点：特点：1/3/20239 又称钠又称钠又称钠又称钠-钾泵，是钾泵，是钾泵，是钾泵，是NaNaNaNa+-K-K-K-K+依赖式依赖式依赖式依赖式ATPATPATPATP酶。酶。酶。酶。可逆浓度差转运可逆浓度差转运可逆浓度差转运可逆浓度差转运NaNaNaNa+和和和和K K K K+。保持。保持。保持。保持K K K K+、NaNaNaNa+在细在细在细在细胞内外的浓度差，使酶胞内外的浓度差，使酶胞内外的浓度差，使酶胞内外的浓度差，使酶活性正常、保证新陈代活性正常、保证新陈代活性正常、保证新陈代活性正常、保证新陈代谢正常进行谢正常进行谢正常进行谢正常进行钠泵钠泵(sodium pump)(sodium pump)：NaNa+K K+ATPATPATPATPADPADPADPADP膜外膜外膜外膜外膜内膜内膜内膜内1/3/2023101.1.入胞入胞 (endocytosis)(endocytosis)又称胞吞，是指细胞外某些大分子物又称胞吞，是指细胞外某些大分子物质或物质团快，进入细胞的过程。质或物质团快，进入细胞的过程。如蛋白质、脂肪颗粒、细菌和异物等进入细如蛋白质、脂肪颗粒、细菌和异物等进入细如蛋白质、脂肪颗粒、细菌和异物等进入细如蛋白质、脂肪颗粒、细菌和异物等进入细胞的过程。胞的过程。胞的过程。胞的过程。（四）入胞和出胞（四）入胞和出胞 据入胞物质的性质，入胞分为吞噬、据入胞物质的性质，入胞分为吞噬、吞饮两种形式。吞饮两种形式。1/3/202311吞噬：固体物质进入细胞的过程。吞噬：固体物质进入细胞的过程。如：巨噬细胞吞噬细菌及衰老、死亡的细胞。如：巨噬细胞吞噬细菌及衰老、死亡的细胞。如：巨噬细胞吞噬细菌及衰老、死亡的细胞。如：巨噬细胞吞噬细菌及衰老、死亡的细胞。吞饮：液体物质进入细胞的过程。吞饮：液体物质进入细胞的过程。如：小肠上皮细胞、肾小管上皮细胞和毛细血如：小肠上皮细胞、肾小管上皮细胞和毛细血如：小肠上皮细胞、肾小管上皮细胞和毛细血如：小肠上皮细胞、肾小管上皮细胞和毛细血 管内皮细胞吞饮液体物质。管内皮细胞吞饮液体物质。管内皮细胞吞饮液体物质。管内皮细胞吞饮液体物质。1/3/2023122.2.出胞出胞(exocytosis)(exocytosis)又称胞吐，是指细胞将大分子物质又称胞吐，是指细胞将大分子物质排出细胞的过程。排出细胞的过程。如：内分泌细胞分泌激素如：内分泌细胞分泌激素如：内分泌细胞分泌激素如：内分泌细胞分泌激素 消化腺细胞分泌消化酶消化腺细胞分泌消化酶消化腺细胞分泌消化酶消化腺细胞分泌消化酶 神经末梢释放神经递质神经末梢释放神经递质神经末梢释放神经递质神经末梢释放神经递质1/3/202313细胞膜受体具有三个特征：细胞膜受体具有三个特征：特异性特异性 饱和性饱和性 可逆性可逆性 1/3/202314小分子物质的转运：小分子物质的转运：被动扩散被动扩散单纯扩散单纯扩散易化扩散易化扩散载体转运载体转运通道转运通道转运主动转运主动转运小结：小结：1/3/202315大分子物质的转运：大分子物质的转运：入胞入胞出胞出胞吞噬吞噬吞饮吞饮1/3/2023161.1.1.1.下列物质的转运属于哪一种转运方式：下列物质的转运属于哪一种转运方式：下列物质的转运属于哪一种转运方式：下列物质的转运属于哪一种转运方式：肾小管液中的葡萄糖重吸收进入肾小管上皮细胞肾小管液中的葡萄糖重吸收进入肾小管上皮细胞肾小管液中的葡萄糖重吸收进入肾小管上皮细胞肾小管液中的葡萄糖重吸收进入肾小管上皮细胞 葡萄糖进入红细胞葡萄糖进入红细胞葡萄糖进入红细胞葡萄糖进入红细胞 运动神经纤维末梢释放运动神经纤维末梢释放运动神经纤维末梢释放运动神经纤维末梢释放AChAChAChACh2.2.2.2.载体、通道和离子载体、通道和离子载体、通道和离子载体、通道和离子“泵泵泵泵”的化学本质是什么？的化学本质是什么？的化学本质是什么？的化学本质是什么？思考题：思考题：1/3/2023171/3/202318生物电生物电细胞的生命活动所产生的电变化，生称为生物细胞的生命活动所产生的电变化，生称为生物电变化电变化。是以细胞为单位产生的是以细胞为单位产生的。1/3/2023191/3/202320脑电图1/3/2023211/3/202322产生机制产生机制1/3/2023231/3/2023242 2、动作电位、动作电位1 1）、概念：细胞膜受到刺激时，在静息电位的基础上发生一次快速、可）、概念：细胞膜受到刺激时，在静息电位的基础上发生一次快速、可逆、可扩布的电位变化过程，称为动作电位。包括一个逆、可扩布的电位变化过程，称为动作电位。包括一个上升相上升相和一个和一个下降下降相相。电位波呈尖锋形，成为峰电位。电位波呈尖锋形，成为峰电位。上升相上升相：由：由内负外正变内正外负；内负外正变内正外负；-90-90-70 +20-70 +20+40 +40 （表示（表示膜的去极化过程）膜的去极化过程）下降相下降相：由：由内正外负变内负外正；内正外负变内负外正；+20+20+40 -90+40 -90-70-70（表示膜的的复极化）（表示膜的的复极化）峰电位；构成动作电位波形主要部分的短速与尖锐的脉冲样电位变化。峰电位；构成动作电位波形主要部分的短速与尖锐的脉冲样电位变化。复极后：复极后：Na+Na+和和K+K+的重新调整到原来的静息时的水平。的重新调整到原来的静息时的水平。1/3/2023251/3/2023261/3/202327（2 2）产生机制：）产生机制：上升相上升相下降相下降相复极后复极后（3 3）动作电位的特点：）动作电位的特点：A A、具有全或无现象。、具有全或无现象。B B、传导呈不衰减性扩布、传导呈不衰减性扩布C C、相继产生的动作电位互不融合、相继产生的动作电位互不融合1/3/202328(4(4）神经冲动的传导）神经冲动的传导传导：神经纤维兴奋时产生动作电位并沿细胞膜向周围。传导：神经纤维兴奋时产生动作电位并沿细胞膜向周围。神经冲动：沿着神经纤维传导的神经冲动。神经冲动：沿着神经纤维传导的神经冲动。神经传导的机制神经传导的机制-局部电流学说局部电流学说兴奋部位与未兴奋部位之间出现兴奋部位与未兴奋部位之间出现电位差电位差而且有电荷移动，形成局部而且有电荷移动，形成局部电流。电流。传导的方式：传导的方式：跳跃式传导跳跃式传导 传导速度：传导速度：慢慢 影响传导速度的因素有：影响传导速度的因素有：纤维的粗细纤维的粗细、髓鞘的厚度髓鞘的厚度和和温度温度。1/3/202329（三）骨三）骨 肌细胞的收缩功能肌细胞的收缩功能1/3/2023301/3/2023311.1.肌原纤维和肌小节肌原纤维和肌小节 每条肌原纤维的全长都呈现规则的明、暗交替，分别称为明带明带和暗带暗带。在暗带的中央，有一段相对透明的区域，称为H带。在H带的中央有一条横向的暗线，称为M线。明带中央也有一条横向的暗线，称为Z线。肌原纤维上相邻的两条Z线之间的区域，称为肌小节肌小节，它由中间的暗带和两侧各1/2的明带所组成，肌小节是肌肉收缩和舒张的最基本单位。由于暗带的长度比较固定，而明带的长度是可变的，在肌肉收缩时可变短。1/3/2023321/3/202333肌管系统肌管系统 与三联管结构与三联管结构肌管系统指包绕在每一条肌原纤维周围的膜性囊管肌管系统指包绕在每一条肌原纤维周围的膜性囊管状结构。由两部分组成，一种是状结构。由两部分组成，一种是横管系统，简称横管系统，简称T T管管，肌原纤维周围的另一种肌管系统就是肌原纤维周围的另一种肌管系统就是纵管系统，即纵管系统，即肌浆网，肌浆网，简称简称L L管管。其走行方向与肌原纤维一致，。其走行方向与肌原纤维一致，L L管主要包绕每个肌小节的中间部分，是一些相互沟管主要包绕每个肌小节的中间部分，是一些相互沟通的管道。通的管道。L L管在接近肌小节两端的管在接近肌小节两端的T T管处，形成特管处，形成特殊的膨大，称为殊的膨大，称为终末池，每一横管与两端肌小节的终末池，每一横管与两端肌小节的终未池构成三联体结构。终未池构成三联体结构。所以肌纤维的三联体结构所以肌纤维的三联体结构都有一个共同的特征，一般认为，横管系统的作用都有一个共同的特征，一般认为，横管系统的作用是将肌细胞兴奋时出现在细胞膜上的电变化沿管是将肌细胞兴奋时出现在细胞膜上的电变化沿管膜传入细胞内部。肌浆网和终末池的作用是通过对膜传入细胞内部。肌浆网和终末池的作用是通过对CaCa2 2的贮存、释放和再聚集，触发肌小节的收缩和的贮存、释放和再聚集，触发肌小节的收缩和舒张。而三联体结构则是把细胞膜的电变化和细胞舒张。而三联体结构则是把细胞膜的电变化和细胞内的收缩过程衔接起来的关键部位。内的收缩过程衔接起来的关键部位。1/3/2023342 2、神经、神经-肌肉接头处的兴奋传递肌肉接头处的兴奋传递（1 1）神经）神经-肌肉接头的结构肌肉接头的结构概念：运动概念：运动神经末梢神经末梢与与骨骼肌细胞骨骼肌细胞之间传递信息的接触部位，成为神经之间传递信息的接触部位，成为神经-肌肉接头。肌肉接头。构成：由构成：由接头前模接头前模（突触前膜（突触前膜）、）、接头间隙接头间隙（突触间隙）（突触间隙）、接头后膜接头后膜（突（突触后膜）触后膜）组成。组成。（2 2）传递过程）传递过程（终板电位）（终板电位）运动神经兴奋运动神经兴奋 囊泡与接头前膜融合，破裂囊泡与接头前膜融合，破裂 囊泡释放乙酰胆碱到接头间隙囊泡释放乙酰胆碱到接头间隙 乙酰乙酰胆碱与接头后膜的特异性受体（胆碱与接头后膜的特异性受体（N2N2受体）结合受体）结合 .膜的去极化。膜的去极化。Ca+Ca+进入细进入细胞胞Na+Na+内流，内流，K+K+外流外流1/3/202335 电电镜镜观观察察表表明明，肌肌小小节节的的明明带带和和暗暗带带中中含含有有更更细细的的规规则则排排列列的的粗粗肌肌丝丝和和细细肌肌丝丝。粗粗肌肌丝丝由由肌肌凝凝蛋蛋白白，亦亦称称肌肌球球蛋蛋白白)所所组组成，呈长杆状，其一端有一个球状膨大部分。称为成，呈长杆状，其一端有一个球状膨大部分。称为横桥，横桥，横横桥桥具具有有两两个个重重要要的的特特性性：(1)(1)在在一一定定条条件件下下，横横桥桥可可以以和和细细肌肌丝丝上上的的肌肌纤纤蛋蛋白白分分子子呈呈可可逆逆性性的的结结合合，同同时时出出现现横横桥桥向向MM线线方方向向扭扭动动，拖拖动动细细肌肌丝丝向向暗暗带带中中央央滑滑动动，继继而而出出现现横横桥桥和和细细肌肌丝丝的的解解离离、复复位位。然然后后再再同同细细肌肌丝丝上上另另外外的的结结合合位位点点结结合合，出出现现新新的的扭扭动动。如如此此反反复复，使使细细肌肌丝丝继继续续移移动动，结结果果使使肌肌小小节节的的长度变短，表现为肌肉收缩。长度变短，表现为肌肉收缩。(2)(2)横横桥桥具具有有ATPATP酶酶的的作作用用，可可以以分分解解ATPATP而而获获得得能能量量，作作为为横横桥桥移移动动作作功功的的能能量量来来源源。但但横横桥桥的的这这种种作作用用，只只有有在在它它同同肌肌纤纤蛋白结合之后才能被激活。蛋白结合之后才能被激活。1/3/2023363 3、骨骼肌的收缩机制、骨骼肌的收缩机制（1 1）肌丝的组成）肌丝的组成粗肌丝的结构粗肌丝的结构细肌丝的结构细肌丝的结构肌丝的滑行过程肌丝的滑行过程4 4、骨骼肌的兴奋、骨骼肌的兴奋-收缩偶联收缩偶联兴奋兴奋-收缩偶联：肌细胞兴奋后可产生收缩，把肌细胞的兴奋和肌细胞收缩偶联：肌细胞兴奋后可产生收缩，把肌细胞的兴奋和肌细胞的收缩联系起来的中介过程。的收缩联系起来的中介过程。1/3/2023371/3/202338细肌丝细肌丝 细细肌肌丝丝由由肌肌纤纤蛋蛋白白、原原肌肌凝凝蛋蛋白白和和肌肌钙钙蛋蛋白白等等三三种种蛋蛋白白分分子子组成。组成。(1)(1)肌纤蛋白肌纤蛋白(亦称肌动蛋白亦称肌动蛋白)，(2)(2)原肌凝蛋白原肌凝蛋白(亦称原肌球蛋白亦称原肌球蛋白)(3)(3)肌钙蛋白由肌钙蛋白由在在原原肌肌球球蛋蛋白白上上附附着着肌肌钙钙蛋蛋白白，肌肌动动蛋蛋白白上上有有与与横横桥桥结结合合的的位位点点，肌肌肉肉舒舒张张时时，此此位位点点被被原原肌肌球球蛋蛋白白覆覆盖盖，阻阻值值横横桥桥与与之结合。之结合。1/3/2023391/3/2023401.1.骨骼肌细胞的兴奋骨骼肌细胞的兴奋收缩耦收缩耦肌细胞兴奋后可产生收缩，把肌细胞的兴奋和肌细胞的收缩联系肌细胞兴奋后可产生收缩，把肌细胞的兴奋和肌细胞的收缩联系起来的这一中介过程称为兴奋起来的这一中介过程称为兴奋收缩耦联收缩耦联。骨骼肌的兴奋骨骼肌的兴奋收缩耦联包括三个过程收缩耦联包括三个过程：首先是动作电位通过横管系统传向肌细胞的深处首先是动作电位通过横管系统传向肌细胞的深处，其次是三联管结构处的信息传递其次是三联管结构处的信息传递，最后是肌浆网对最后是肌浆网对CaCa2 2的贮存，释放和再聚积。的贮存，释放和再聚积。骨骼肌的收缩机制骨骼肌的收缩机制1/3/202341滑行理论：当肌细胞上的动作电位引起肌浆中Ca2浓度升高时，肌钙蛋白则结合足够数量的Ca2，于是引起肌钙蛋白分子构型的改变，这种改变又“传递”给原肌凝蛋白，使后者的构型也发生改变，其结果使原肌凝蛋白的双螺旋结构发生某种扭转，从而使肌纤蛋白上的结合位点暴露，横桥与之结合。与此同时，横桥的ATP酶被激活，分解ATP释放能量，引起横桥向M线方向扭动，将细肌丝往粗肌丝中央方向拖动；然后横桥与肌纤蛋白解离、复位、再同下一个结合位点结合，出现新的扭动。如此反复，使细肌丝向暗带中央滑动，表现为肌肉收缩。当肌浆中Ca2浓度降低时，则产生与上述过程相反的变化。即同肌钙蛋白结合的Ca2与之分离，肌钙蛋白与原肌凝蛋白的构型恢复，原肌凝蛋白又将肌纤蛋白上的结合位点掩盖起来，于是肌凝蛋白上的横桥与肌纤蛋白结合点的接触和相互作用被阻断，细肌丝沿粗肌丝两端的方向恢复原位，表现为肌肉舒张。1/3/2023421/3/202343