第二章-细胞的基本功能优秀PPT.ppt

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1、其次章 细胞的基本功能l主要内容：细胞膜的结构 细胞膜的基本功能 细胞的兴奋性 细胞生物电现象l重点难点：细胞的转运功能 细胞生物电现象 Na+K+泵 细细 胞胞n细胞：是生命活动的基本单位。细胞：是生命活动的基本单位。n已知除病毒之外的全部生物均由细胞所组成。已知除病毒之外的全部生物均由细胞所组成。n细胞的分类：原核细胞（可把原核生物粗分为细胞的分类：原核细胞（可把原核生物粗分为“三菌三体三菌三体”，即细菌、放线菌、蓝细菌、，即细菌、放线菌、蓝细菌、支原体、立克次氏体和衣原体）、真核细胞。支原体、立克次氏体和衣原体）、真核细胞。第一节第一节 细胞膜的结构特点和主要功能细胞膜的结构特点和主要功

2、能n细胞膜细胞膜(cell membrane)：细胞内两个不同部分之间或细胞与环境之间的屏障。细胞外膜（原生质膜）：构成细胞外层的界膜。细胞内膜：包围各种细胞器的膜称为细胞内膜。一、细胞膜的结构特点一、细胞膜的结构特点 暗:电子致密带（约2.5nm）明：透亮带（约2.5nm）暗：电子致密带（约2.5nm）这种三层结构的膜是细胞中普遍存在的基本结构，称为单位膜。二二、细胞膜结构模型、细胞膜结构模型n单位膜模型：单位膜模型：“蛋白质蛋白质-脂类脂类-蛋白质蛋白质”的三明的三明治模型。单位膜模型的不足之处在于把膜的动治模型。单位膜模型的不足之处在于把膜的动态结构描写成静止的不变的。态结构描写成静止的

3、不变的。n脂筏模型：脂筏就像一个蛋白质停岸的平台，脂筏模型：脂筏就像一个蛋白质停岸的平台，与膜的信号转导、蛋白质分选均有亲密的关系。与膜的信号转导、蛋白质分选均有亲密的关系。n流淌镶嵌模型：认为细胞膜由流淌的脂双层和流淌镶嵌模型：认为细胞膜由流淌的脂双层和嵌在其中的蛋白质组成。嵌在其中的蛋白质组成。n晶格模型：流淌镶嵌模型的补充。晶格模型：流淌镶嵌模型的补充。n液态镶嵌模型（液态镶嵌模型（fluid mosaic model）n到目前为止提细胞膜假说有数十种，其中得到较多试验事实支持而目前仍为大多数人所接受的是美国的S.J.Singer和G.L.Nicholsom于1972年提出的液态镶嵌模型

4、（fluid mosaic model）。n这一假想模型的基本内容是：膜的共同结构特点是以液态脂质双分子层为基架，其中镶嵌着具有不同分子结构、因而也具有不同生理功能的蛋白质。三、细胞膜的组成成分n脂质n蛋白质n糖类n水分，无机盐和金属离子（一）脂质双分子层n细胞膜上的脂质主要是磷脂磷脂，其次是胆固醇胆固醇，还有少量糖脂糖脂。1.磷脂：磷脂：是构成细胞膜的主要脂分子细胞膜的主要脂分子。主要分为鞘磷脂及磷酸甘油脂两大类。n甘油的两个羟基与两分子的脂肪酸结合生成酯键；n另一个羟基与磷酸生成酯键；n磷酸又与一个碱基结合n依据碱基不同，形成了四种磷脂：n 1.磷脂酰胆碱n 2.磷脂酰乙醇胺n 3.磷脂酰

5、丝氨酸n 4.磷脂酰肌醇2.胆固醇：胆固醇：3.糖脂：糖脂：含有一个或几个糖基的脂类。（1）脑苷脂：是髓鞘的重要组成部分 （2）神经节苷脂：是神经细胞膜的重要组成部分（二）蛋白质n脂质双分子层中镶嵌有不同生理功能的蛋白质膜蛋白膜蛋白n膜蛋白的特点：膜蛋白的特点：（1）分子大小不一（2）蛋白质形态不一（3）镶嵌在膜上的深浅不同（4）功能不同n膜蛋白的分类：膜蛋白的分类：n（1）转运蛋白）转运蛋白n（2）受体蛋白）受体蛋白n（3）抗原标记蛋白）抗原标记蛋白（三）糖类n糖蛋白：糖蛋白：以低聚糖或多聚糖链的形式共价结合于细胞膜蛋白上的糖类称为糖蛋白。n糖脂：糖脂：以低聚糖或多聚糖链的形式共价结合于细胞

6、膜脂上的糖类称为糖脂。细胞膜糖类的功能细胞膜糖类的功能抗原性和血型的分子基础抗原性和血型的分子基础细胞间进行识别和信息交换细胞间进行识别和信息交换与细胞免疫，细胞粘附，细胞癌变等有与细胞免疫，细胞粘附，细胞癌变等有关关与细胞对药物、激素的反应有关与细胞对药物、激素的反应有关爱护细胞爱护细胞（四）细胞膜的特性1.细胞膜的流淌性 磷脂双分子层是轻油般的液体,具有流淌性，大多数 蛋白质分子也是可以运动的。2.膜的不对称性：脂质、膜蛋白和糖类分布不均。3.相变性随着环境条件的变更，脂质分子的晶态和液晶态是互变的。4.更新性在细胞中，膜的组分处于不断更新的状态。5.通透性 对体内某些分子具有通透性。四、

7、细胞膜的基本功能四、细胞膜的基本功能（一）屏障功能（一）屏障功能 分隔形成细胞和细胞器，为细胞的生命活分隔形成细胞和细胞器，为细胞的生命活动供应相对稳定的内环境。动供应相对稳定的内环境。（二）物质转运功能（二）物质转运功能 细胞在新陈代谢过程中，不断物质进出细细胞在新陈代谢过程中，不断物质进出细胞。依据跨膜物质转运的方向和供能特征，分胞。依据跨膜物质转运的方向和供能特征，分为被动转运和主动转运两大类。为被动转运和主动转运两大类。被动转运被动转运概念：离子或小分子在浓度差或电位差的驱动下顺电化学梯度的穿膜概念：离子或小分子在浓度差或电位差的驱动下顺电化学梯度的穿膜 运动。运动。分类：分类：1.1

8、.简洁扩散：最简洁的物质转运方式，脂溶性物质由膜的高浓度向低简洁扩散：最简洁的物质转运方式，脂溶性物质由膜的高浓度向低浓度一侧扩散的现象。浓度一侧扩散的现象。影响扩散的因素：影响扩散的因素：（1 1）细胞膜两侧物质的浓度梯度）细胞膜两侧物质的浓度梯度 （2 2）细胞膜对物质的通透性）细胞膜对物质的通透性 特点：特点：（1 1）高浓度）高浓度低浓度低浓度 （2 2）物质为脂溶性）物质为脂溶性 （3 3）不耗细胞能量）不耗细胞能量 （4 4）不须要蛋白质参与）不须要蛋白质参与转运的物质：转运的物质：O2O2，CO2 CO2 n2.易化扩散：非脂溶性物质或脂溶性小的物质，易化扩散：非脂溶性物质或脂溶

9、性小的物质，在特殊蛋白质的帮助下，由高浓度一侧通过细在特殊蛋白质的帮助下，由高浓度一侧通过细胞膜向低浓度一侧扩散的现象。胞膜向低浓度一侧扩散的现象。n易化扩散的特点：易化扩散的特点：n（1）细胞不耗能）细胞不耗能n（2）顺着浓度梯度移动）顺着浓度梯度移动n（3）有膜蛋白参与）有膜蛋白参与n转运物质：转运物质：n 葡萄糖和氨基酸等物质葡萄糖和氨基酸等物质 n依据易化扩散的膜蛋白不同，易化扩散可分为两类n（1）以载体为中介的易化扩散（载体运输）n 一些膜蛋白具有载体功能，可与某些物质（氨基酸、糖）结合，发生结构变异后，将该物质从高浓度运向低浓度一侧，然后释放出该物质，此种运输不耗能。n 特点：n

10、高度的结构特异性n 饱和性n 竞争抑制性n 转运速度快以载体为中介的易化扩散以载体为中介的易化扩散（2）以通道为中介的易化扩散（通道运输）以通道为中介的易化扩散（通道运输）n离子通道蛋白的壁离子通道蛋白的壁外侧面疏水外侧面疏水，与膜的磷脂疏水区相，与膜的磷脂疏水区相邻，而壁的邻，而壁的内侧面亲水内侧面亲水（叫水相孔道），溶于水的离（叫水相孔道），溶于水的离子能通过。子能通过。n通道的开放与关闭受精密调控通道的开放与关闭受精密调控。n通道类型：通道类型：（1 1）化学门控通道：）化学门控通道：AchAch通道；通道；（2 2）电压门控通道：）电压门控通道：NaNa+通道；通道；（3 3）机械门控

11、通道：内耳毛细胞通道。）机械门控通道：内耳毛细胞通道。以通道为中介的易化扩散以通道为中介的易化扩散3.滤过滤过 透过生物膜上亲水性孔道的过程。借助于流体静压和渗透压使水通过膜上的微孔，化学物随之转运。能通过分子量小于100、不带电荷的极性分子如水、乙醇、尿素、乳酸等水溶性小分子。主动转运主动转运 是指细胞本身通过耗能的过程，将某些物是指细胞本身通过耗能的过程，将某些物质的分子或离子由膜的低浓度端向高浓度端转质的分子或离子由膜的低浓度端向高浓度端转运的过程。运的过程。主动转运的特点：主动转运的特点：逆浓度梯度（逆电位梯度）运输逆浓度梯度（逆电位梯度）运输须要能量（由须要能量（由ATP干脆供能）干

12、脆供能）都有载体蛋白，依靠于膜运输蛋白都有载体蛋白，依靠于膜运输蛋白具有选择性和特异性具有选择性和特异性 主动转运的分类：主动转运的分类：原发性主动转运原发性主动转运 继发性主动转运继发性主动转运 a 同向转运同向转运 b 逆向转运逆向转运Na+K+泵泵n细胞内液K+浓度高于细胞外液，细胞外液Na+浓度高于细胞内液(基础)n当细胞内液中Na+浓度上升或细胞外液中K+浓度上升，启动Na+K+泵(条件)nNa+K+泵实质是细胞膜上的一种特殊蛋白质，激活后构象发生变更(过程)nNa+K+泵激活后消耗一分子的ATP，从而将细胞内的3个Na+转到细胞外，同时将细胞外2个K+转到细胞内(结果)n 泵出Na

13、+和泵入K+的过程是同时进行的，称为“偶联”Na+K+泵泵Na+K+泵生理意义泵生理意义n1 维持细胞内外离子浓度梯度，从而完成正常维持细胞内外离子浓度梯度，从而完成正常代谢及功能代谢及功能n2 维持细胞结构和功能的完整性维持细胞结构和功能的完整性n3 储备势能储备势能4.入胞和出胞作用入胞和出胞作用（1）入胞作用：）入胞作用：细胞外的大分子物质或团块进入细胞内的过程。吞噬 吞饮（2）出胞作用：）出胞作用：细胞把大分子物质或团块排出细胞外的过程。0入胞作用入胞作用出胞与入胞（三）信号转导功能（三）信号转导功能n受体：能识别和选择性结合某种配体的蛋白质大分子。受体：能识别和选择性结合某种配体的蛋

14、白质大分子。n膜受体的分子结构膜受体的分子结构n （1）辨别部（识别器，调整亚单位）辨别部（识别器，调整亚单位）n （2）转换部（传导物）转换部（传导物）n （3）效应部（效应器，催化亚单位）效应部（效应器，催化亚单位）n膜受体的特征膜受体的特征n （1）特异性）特异性n （2）饱和性）饱和性n （3）可逆性）可逆性1 离子通离子通道型受体介导的跨膜信号转导道型受体介导的跨膜信号转导（1）化学门控通道）化学门控通道（2）电压门控通道）电压门控通道（3）机械门控通道）机械门控通道2 酶联型受体介导的跨膜信号转导酶联型受体介导的跨膜信号转导3 G蛋白偶联受体介导的跨膜信号转导蛋白偶联受体介导的跨膜

15、信号转导（1）跨膜信号转导的信号分子跨膜信号转导的信号分子G蛋白偶联受体蛋白偶联受体G蛋白蛋白 酶：腺苷酸环化酶（酶：腺苷酸环化酶（AC），磷脂酶），磷脂酶C（PLC）等）等G蛋白效应器蛋白效应器 离子通道：离子通道：Ca2+或或K+其次信使：细胞外信息作用于细胞膜受体后，在细胞内其次信使：细胞外信息作用于细胞膜受体后，在细胞内产生的信息物质，从而接着传递细胞外的信息。产生的信息物质，从而接着传递细胞外的信息。其次信使物质：其次信使物质：cAMP,cGMP,IP3，Ca2+及及NO等。等。蛋白激酶：一类催化蛋白质磷酸化反应的酶。蛋白激酶：一类催化蛋白质磷酸化反应的酶。反应在大多数状况下是发生在

16、蛋白质的丝氨酸残基反应在大多数状况下是发生在蛋白质的丝氨酸残基上。上。（2）G蛋白偶联受体介导的跨膜信号转导的主要过程蛋白偶联受体介导的跨膜信号转导的主要过程主要过程主要过程 配体配体 无活无活性的性的G蛋蛋白白 激激活的活的G蛋蛋白白无活性无活性的的G蛋白蛋白效应器效应器 激激活的活的G蛋白蛋白效应器效应器调控其次信使浓度或离子通道调控其次信使浓度或离子通道 蛋白激酶蛋白激酶细胞内蛋白质细胞内蛋白质 配体受体复合物配体受体复合物G蛋白蛋白偶联受体偶联受体生理学效应生理学效应 激活的蛋白激酶激活的蛋白激酶其次节 细胞的兴奋性与生物电现象一、细胞的兴奋性一、细胞的兴奋性（一）兴奋性（一）兴奋性

17、1 1 原始定义原始定义（1 1）活组织（细胞）对外界刺激发生反应的实力或特性称）活组织（细胞）对外界刺激发生反应的实力或特性称 兴奋性。兴奋性。（2 2）神经、肌细胞和某些腺细胞具有较高的兴奋性，因此）神经、肌细胞和某些腺细胞具有较高的兴奋性，因此 它们被称为可兴奋组织（细胞）。它们被称为可兴奋组织（细胞）。2 现代定义（1）活组织（细胞）在受刺激时产生动作电位的实力称为兴奋性。（2）受到刺激能产生动作电位的组织（细胞）才称为可兴奋组织（细胞）。（3）组织产生了动作电位就是产生了兴奋（简称兴奋）。动作电位（Action potential，AP）可以是兴奋的同义词。（二）刺激 1 概念：内外

18、环境的变更叫刺激 2 分类：（1）适宜刺激：能引起机体细胞兴奋反应的刺激 （2）不适宜刺激：不能引起机体细胞兴奋反应的刺激 3 刺激的条件：（1）强度 （2）持续时间 （3）强度-时间变更率达到阈值。4 阈强度：在确定时间内能引起细胞产生兴奋反应的最小 刺激强度，叫阈强度，这个刺激叫阈刺激。阈上刺激和阈下刺激（三）细胞兴奋的变更1 确定不应期：对任何刺激都不反应2 相对不应期：对较强刺激（大于阈刺激）才反应3 超常期：细胞兴奋性上升，对阈下刺激也有反应4 低常期：细胞兴奋性降到正常以下，此期后细胞 兴奋性渐渐复原特点意义：细胞兴奋不是连续的 依据兴奋变更可计算出单位时间内细胞兴奋次数二、细胞的

19、生物电现象二、细胞的生物电现象（一）静息电位（一）静息电位（resting potential RPresting potential RP）1 1 概念：细胞在安静时膜内外两侧的电位保概念：细胞在安静时膜内外两侧的电位保持外正内负的状态。持外正内负的状态。2 2 静息电位的表现：外正内负静息电位的表现：外正内负3 3 静息电位的大小：可兴奋细胞的静息电位静息电位的大小：可兴奋细胞的静息电位为为-70-70-90 mV-90 mV4 4 形成机制：形成机制：（1 1）基础）基础静息时内外两侧离子分布不一静息时内外两侧离子分布不一 （2 2）关键）关键膜对钾离子通透性较强膜对钾离子通透性较强 （

20、3 3）结果）结果钾离子外流钾离子外流5 5 静息电位的生理意义：静息电位的生理意义：静息电位是细胞具有兴奋性的基础静息电位是细胞具有兴奋性的基础（二）动作电位（二）动作电位（acting potential APacting potential AP）1 1 概念：静息细胞在受到刺激而兴奋时，在膜内外两侧所发概念：静息细胞在受到刺激而兴奋时，在膜内外两侧所发 生的一系列电位变更。生的一系列电位变更。2 2 动作电位的组成：动作电位的组成：（1 1）锋电位（）锋电位（spikespike）（2 2）后电位（）后电位（after potentialafter potential）负后电位和正后电

21、位。负后电位和正后电位。3 3 动作电位的生理意义：动作电位的生理意义：动作电位是细胞兴奋的标记动作电位是细胞兴奋的标记4 动作电位的主要过程动作电位的主要过程（1）极化：将细胞静息时外正内负的状态叫极化。）极化：将细胞静息时外正内负的状态叫极化。（2）去极化：细胞内的负电位渐渐减小的过程。）去极化：细胞内的负电位渐渐减小的过程。（3）反极化：也叫超射，去极化到达）反极化：也叫超射，去极化到达0电位后出现外电位后出现外 负内正的现象。负内正的现象。（4）复极化：去极化后膜内电位向极化复原的过程。）复极化：去极化后膜内电位向极化复原的过程。（5）超极化：复极化后静息电位增大的过程。）超极化：复极

22、化后静息电位增大的过程。动作电位的过程动作电位的过程5 5 动作电位的产朝气制：动作电位的产朝气制：（1 1）阈电位的形成）阈电位的形成 刺激刺激 Na+Na+通道部分开放通道部分开放 Na+Na+少量内流少量内流（2 2）去极化和反极化）去极化和反极化 Na+Na+内流内流 达阈电位达阈电位 Na+Na+通道大量开放通道大量开放 Na+Na+大量内流大量内流 超射电位（超射电位（Na+Na+电化学平衡）电化学平衡）（3 3）复极化）复极化 Na+Na+电化学平衡电化学平衡 Na+Na+通道关闭通道关闭 K+K+通道通道打开打开 K+K+外流外流 静息电位水平（静息电位水平（K+K+电化学电化

23、学平衡）平衡）（4 4）Na+-K+Na+-K+泵泵 3 3个个Na+Na+出细胞出细胞 2 2 个个K+K+入细胞，两者相对流淌入细胞，两者相对流淌形成后电位形成后电位 6 动作电位与细胞兴奋性关系动作电位与细胞兴奋性关系锋电位上升支和下降支前期相当于确定不应期锋电位上升支和下降支前期相当于确定不应期锋电位下降支后期相当于相对不应期锋电位下降支后期相当于相对不应期负后电位相当于超常期负后电位相当于超常期正后电位则相当于低常期正后电位则相当于低常期7 动作电位过程的特点动作电位过程的特点两种离子的跨膜流淌两种离子的跨膜流淌两个平衡点两个平衡点离子流淌力离子流淌力 8 动作电位的特点动作电位的特

24、点“全全”或或“无无”传播呈双向性，在有髓神经纤维上跳动式传导传播呈双向性，在有髓神经纤维上跳动式传导9 阈电位及其意义阈电位及其意义 阈电位：是指能诱发动作电位而发生去极化的临界阈电位：是指能诱发动作电位而发生去极化的临界 膜电位。膜电位。阈电位的意义：阈电位的意义：钠离子通道最大开放时的临界膜电位钠离子通道最大开放时的临界膜电位引起动作电位发生的临界膜电位引起动作电位发生的临界膜电位思索题阈刺激、阈电位、阈刺激、阈电位、Na+-K+泵、膜受体、泵、膜受体、RP、AP、（去、复、反、超）极化、（去、复、反、超）极化静息电位和动作电位的形成机制及生理意义？静息电位和动作电位的形成机制及生理意义？主动转运和易化扩散的特点？主动转运和易化扩散的特点？细胞兴奋性变更规律？细胞兴奋性变更规律？动作电位的特点？动作电位的特点？