《生理学》第二章 细胞的基本功能 第一节.pptx

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1、第二章 细胞的基本功能第一节 细胞膜的物质转运功能第二节 细胞的信号转导功能第三节 细胞的生物电活动第四节 肌细胞的收缩功能细胞膜的物质转运功能第一节一、细胞膜的分子结构 分子组成：脂质（lipid）、蛋白质（protein）和少量糖类生理学（第9版） 分子在膜中的排列形式：液态镶嵌模型（1972年） 细胞膜的结构和分子组成示意图生理学（第9版） 脂质种类： 脂质特性： 脂质分布：不对称意义：形成膜脂质双层流动性(一)细胞膜的脂质磷脂 70%胆固醇 30%糖脂 10% 双嗜性 意义：蛋白或脂质分子侧向移动； 承受张力变形不易破裂影响：胆固醇、长而饱和的脂肪酸、蛋白质含量，流行性甘油磷酯的分子结

2、构及其排列方式生理学（第9版） 表面膜蛋白 （peripheral membrane protein） 整合膜蛋白 （integral membrane protein）肽链一次或反复多次穿越膜脂质双层类型：（二）细胞膜的蛋白特征：载体蛋白、通道蛋白、泵蛋白、受体蛋白等跨膜段主要是由疏水性氨基酸组成的螺旋，其长度为1821个氨基酸生理学（第9版） 形式：多数是寡糖，少数为多糖；与膜脂质或蛋白质结合，形成糖脂（1/10脂质）或糖蛋白（多数整合蛋白） 分布：全部于膜外表面（三）细胞膜的糖类 作用：作为分子标记（糖种类和顺序）发挥受体或抗原作用。如ABO血型中A和B抗原的区别细胞膜结构二、跨细胞膜的

3、物质转运生理学（第9版）能量消耗主动转运被动转运单纯扩散易化扩散原发性主动转运入胞、出胞继发性主动转运脂质双层跨膜蛋白膜泡运输转运机制生理学（第9版）（一）单纯扩散 (simple diffusion)单纯扩散转运的物质： O2、CO2、N2、NO、NH3 （最快）、 尿素、乙醚、乙醇、甘油、类固醇激素、水概念： 物质从细胞膜的高浓度一侧通过脂质分子间隙向低浓度一侧进行的跨膜扩散单纯扩散转运的特点 无需消耗能量 无需膜蛋白“帮助”: 没有生物学转运机制（只是物理现象） 无饱和性单纯扩散示意图生理学（第9版）（二）易化扩散概念：非脂溶性的小分子物质或带电离子在膜蛋白帮助下，顺浓度梯度和（或）电位

4、梯度进行的跨膜转运1. 经通道易化扩散概念：在通道蛋白的介导下，溶液中的Na+、K+、Ca2+等带电离子顺浓度梯度和（或）电位梯度的跨膜扩散 离子选择性（Na+通道、K+通道、Ca2+通道、Cl-通道、阳离子通道等）； 决定因素：孔道口径、化学结构、带电电荷等特性：经通道异化扩散示意图生理学（第9版） 门控特性（闸门） 化学/配体门控通道（chemical/ligand-gated ion channel） 如：骨骼肌终板膜上的N型胆碱能受体电压门控通道（voltage-gated ion channel） 如：产生动作电位的电压门控钠通道机械门控通道（mechanically-gated i

5、on channel） 如：动脉平滑肌细胞上的机械门控钾通道离子通道的门控特性示意图生理学（第9版）2.经载体易化扩散（载体 carrier/ 转运体 transporter）概念：在载体蛋白的介导下，水溶性小分子物质顺浓度梯度进行的跨膜转运转运机制：结合-构象变化-解离不同于通道；转运速度慢（20050000 个/秒） 转运的物质： 葡萄糖、氨基酸、核苷酸等经载体易化扩散示意图生理学（第9版） 载体转运特点饱和现象 载体及结合位点数量有限竟争性抑制 结构类似物经同一载体转运时发生Km：米氏常数（表示亲和力、转运效率）结构特异性 载体与被转运底物的结构匹配 葡萄糖转运体（右旋）；氨基酸转运体等

6、 经载体异化扩散及其饱和现象示意图生理学（第9版）（三）主动转运 (active transport) 在膜蛋白帮助下，利用细胞代谢能量将物质逆浓度梯度（和）或电位梯度跨膜转运的过程 1.原发性主动转运 (primary active transport) 概念：细胞直接利用代谢能量（分解ATP）将物质逆浓度梯度和（或）电位梯度跨膜转运的过程（膜蛋白也称离子泵） 种类：Na+-K+泵；Ca2+泵；质子泵生理学（第9版）本质：Na+-K+依赖式ATP酶Na+泵（Na+-K+泵）作用： 维持细胞内高K+、细胞外高Na+获1997年诺贝尔化学奖转运过程：离子离子细胞细胞外液外液细胞细胞内液内液Na+

7、14512K+4.4139钠泵主动转运示意图生理学（第9版）Na+泵（Na+-K+泵）意义：控制细胞容积，防止细胞水肿为继发性主动转运提供动力为细胞生物电活动提供条件（形成浓度梯度）胞内高K+是许多代谢反应所必需（如蛋白合成）钠泵是生电泵，可直接影响静息电位离子细胞外液细胞内液Na+14512K+4.4139钠泵主动转运示意图生理学（第9版） 本质：Ca2+ -ATP酶 作用：逆浓度梯度转运Ca2+，使胞浆内Ca2+浓度仅为细胞外的万分之一正离子细胞外液（mM）细胞内液（mM)Na+14512K+4.4139Ca2+2.40.2mM 分布及特征： 细胞膜（消耗1分子ATP，转运1Ca2+到胞外

8、） 肌浆网、内质网、线粒体（1次转运2Ca2+到细胞器内）钙泵（calcium pump）生理学（第9版）2.继发性主动转运（secondary active transport）分类： 同向转运（symport） 如Na+和葡萄糖（或氨基酸）在肠黏膜上皮细胞的同向 转运 反向转运（antiport ,exchange） 如Na+-Ca2+交换、Na+-H+交换等概念：利用原发性主动转运建立的离子浓度差，在离子顺浓度差扩散的同时将其他物质逆浓度梯度（和）或电位梯度进行的跨膜转运，也称联合转运（co-transport）Na+和葡萄糖同向转运生理学（第9版）（四）膜泡运输大分子和颗粒物质进出细胞

9、时，先由膜包围形成囊泡，再经膜包裹、膜融合和膜离断等一系列过程批量进出细胞概念：指细胞内大分子物质以分泌囊泡的形式排出细胞的过程，亦称胞吐 如激素分泌、神经递质释放、消化液的分泌等 出胞的两种形式：持续性 如小肠黏膜分泌黏液调节性 如神经递质释放，通常受Ca2+浓度的调节1. 出胞（exocytosis）膜泡运输示意图A.出胞过程；B.入胞过程生理学（第9版）2.入胞（endocytosis）细胞外的大分子物质或团块被细胞膜包裹后，以囊泡的形式进入细胞的过程，亦称胞吞吞噬（转运物为固体）吞饮（转运物为液体）1.细胞膜由脂质、蛋白质及少量糖类组成，其结构可用液态镶嵌模型表示2.跨膜物质转运是细胞的基本功能，对于理化性质不同的溶质，细胞膜具有不同的转运机制：脂溶性物质和少数分子很小的水溶性物质通过单纯扩散的方式进出细胞；大部分水溶性溶质分子和所有离子的跨膜转运需要膜蛋白介导，通过易化扩散和主动转运的方式进行跨膜转运；大分子物质或物质团块则以复杂的膜泡运输方式批量进出细胞