生理学之细胞基本功能.ppt

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1、生理学之细胞基本功能 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望阐明机体生理功能可以通过细胞和分子、器官和系统以及整体阐明机体生理功能可以通过细胞和分子、器官和系统以及整体三个水平进行研究。三个水平进行研究。神经调节是机体功能活动最重要的调节方式，通过反射神经调节是机体功能活动最重要的调节方式，通过反射的形式实现。的形式实现。Cell P23细胞的基本结构及其跨膜转运功能细胞的基本结构及其跨膜转运功能1细胞的生物电活动细胞的生物电活动细胞的跨膜信号转导细胞的跨

2、膜信号转导（自学）（自学）骨骼肌的兴奋和收缩骨骼肌的兴奋和收缩4233456REVIEW参考书目参考书目第第 一一 节节Cell membrane structure and substance transport返回首页返回首页脂质双脂质双分子层分子层球形蛋白球形蛋白质质纤维状蛋白质纤维状蛋白质亲亲水水性性基基 团团疏水性基团疏水性基团一、细胞膜的分子结构液一、细胞膜的分子结构液态镶嵌模型态镶嵌模型返回首页返回首页液态脂质双分子层为基架，镶嵌不同结构和功能的蛋白质。构成构成：由双嗜性脂质分子两两相对排列成双分子层由双嗜性脂质分子两两相对排列成双分子层脂质双分子层细胞的基本骨架脂质双分子层细胞

3、的基本骨架返回首页返回首页表面蛋白、整合蛋白表面蛋白、整合蛋白-镶嵌在细胞膜上的蛋白质镶嵌在细胞膜上的蛋白质 转运物质转运物质 传递信息传递信息 免疫标志免疫标志 返回首页返回首页糖类功能糖类功能：免疫标志免疫标志 传递信息传递信息返回首页返回首页二、细胞膜的跨膜物质转运功能二、细胞膜的跨膜物质转运功能u What molecules cross the cell membrane?u How do these molecules cross the cell membrane?细细 胞胞O O2 2，能源物质，能源物质氨基酸，脂类氨基酸，脂类各种离子等各种离子等CO2CO2代谢产物代谢产物返

4、回首页返回首页 (一一)单纯扩散单纯扩散疏水性或非极性较高的小分疏水性或非极性较高的小分子物质子物质影响因素：影响因素：浓度差浓度差 通透性通透性返回首页返回首页细胞外液和细胞内液的化学组成细胞外液和细胞内液的化学组成 定义定义 在生物体系中，小分子物质或离子由膜的高浓度区一在生物体系中，小分子物质或离子由膜的高浓度区一侧向膜的低浓度区一侧顺浓度差的跨细胞膜的转运称为侧向膜的低浓度区一侧顺浓度差的跨细胞膜的转运称为单单纯扩散纯扩散(simple diffusion)。返回首页返回首页 特点特点 顺浓度差进行顺浓度差进行 不需要膜蛋白帮助不需要膜蛋白帮助 不消耗能量不消耗能量 转运脂溶性物质转运

5、脂溶性物质返回首页返回首页O O2 2、COCO2 2、N N2 2、NHNH3 3、乙乙醇醇、尿尿素素、类类固固醇激素醇激素 指物质通过膜的难易程度。指物质通过膜的难易程度。扩散通量扩散通量 (Diffusive flux)：表示单位时间内通过单位面积膜的分子数量。表示单位时间内通过单位面积膜的分子数量。取决于取决于浓度差浓度差、扩散面积、温度、脂溶性和电场力、扩散面积、温度、脂溶性和电场力（离子）等。（离子）等。mol/(cm2.s)通透性通透性 (Permeability)返回首页返回首页 类型类型 载体介导的易化扩散（葡萄糖、氨基酸）载体介导的易化扩散（葡萄糖、氨基酸）通道介导的易化扩

6、散（通道介导的易化扩散（K K、NaNa、CaCa2+2+、ClCl-）(二二)易化扩散易化扩散膜蛋白介导的水溶性物质被动转运膜蛋白介导的水溶性物质被动转运 定义定义物质在特殊蛋白质的物质在特殊蛋白质的“协助协助”下，顺电化学梯度的下，顺电化学梯度的跨膜转运过程，称为跨膜转运过程，称为易化扩散易化扩散(Facilitated Diffusion)。返回首页返回首页浓度差、电位差和压力差对扩散的影响浓度差、电位差和压力差对扩散的影响 特点特点 顺浓度差或电位差顺浓度差或电位差借助膜蛋白质借助膜蛋白质不需要消耗能量不需要消耗能量转运水溶性物质转运水溶性物质返回首页返回首页转运方式转运方式载载体体介

7、介导导的的易易化化扩扩散散返回首页返回首页 X物质的扩散通量物质的扩散通量 膜两侧膜两侧X物质的浓度差物质的浓度差 特点特点 结构特异性结构特异性 饱和现象饱和现象竞争性抑制竞争性抑制载体介导的易化扩散载体介导的易化扩散返回首页返回首页通道介导的易化扩散通道介导的易化扩散返回首页返回首页 特点特点 结构的相对特异性结构的相对特异性“闸门闸门”调控开关调控开关电压门控通道电压门控通道化学（配体）门控通道化学（配体）门控通道机械门控通道机械门控通道返回首页返回首页二、离子通道受体介导的信号转导二、离子通道受体介导的信号转导 化学门控通道化学门控通道（chemically-gated ion cha

8、nnel）N2受体、受体、GABAGABAA A受体、甘氨酸受体、谷氨酸受体受体、甘氨酸受体、谷氨酸受体和和5-HT受体受体电压门控通道电压门控通道（voltage-gated ion channel)如如Na+通道、通道、K+通道、通道、Ca2+通道等。通道等。机械门控通道机械门控通道(mechanically-gated ion channel)如内耳耳蜗毛细胞如内耳耳蜗毛细胞返回首页返回首页化学门控通道化学门控通道 化学物质控制：化学物质控制：(递质、递质、激素等激素等)例：终板膜化学例：终板膜化学 门控通道门控通道电压门控通道电压门控通道跨膜电位控制跨膜电位控制 刺激信号刺激信号膜电位

9、改变膜电位改变 电压门控通道开放电压门控通道开放 离子跨膜移动离子跨膜移动 完成信号传递。完成信号传递。例：钠通道、钙通道等。例：钠通道、钙通道等。返回首页返回首页转运物质：转运物质：Na+,K+,Cl,Ca2+等直径较小离子。等直径较小离子。根据其结构特异性和转运离子的特异性命名：Na+通道、K+通道、Cl通道、Ca2+通道等。通道两种状态：开放、关闭通道两种状态：开放、关闭返回首页返回首页NaNa+通道的功能状态通道的功能状态：备用：关闭，受适当刺激可被激活和重新开放备用：关闭，受适当刺激可被激活和重新开放激活：开放激活：开放失活：关闭，受适当刺激也不能被激活或重新开放失活：关闭，受适当刺

10、激也不能被激活或重新开放Channel blockerNa+通道阻断剂：通道阻断剂：河豚毒河豚毒(tetrodotoxin,TTX)利多卡因利多卡因（lidocaine)K+通道阻断剂：通道阻断剂：四乙胺四乙胺(tetraethylammonium)Ca2+通道阻断剂通道阻断剂：维拉帕米：维拉帕米 (verapamil)返回首页返回首页 细细胞胞通通过过本本身身的的耗耗能能过过程程，在在细细胞胞膜膜上上特特殊殊蛋蛋白白质质（泵泵）的的协协助助下下，将将某某些些物物质质分分子子或或离离子子经经细细胞胞膜膜逆逆浓浓度度梯梯度度或或电电位位梯梯度度转转运运的的过过程程，称称为为主主动动转转运运 （A

11、ctive Transport）。(三三)主动转运主动转运逆电化学梯度耗能方式逆电化学梯度耗能方式 返回首页返回首页 特点特点:u膜蛋白（泵）帮助膜蛋白（泵）帮助u逆浓度差或电位差逆浓度差或电位差 u消耗能量消耗能量 分类分类分类分类uu原发性主动转运原发性主动转运原发性主动转运原发性主动转运 Primary(direct)Active Transportuu继发性主动转运继发性主动转运继发性主动转运继发性主动转运 Secondary(indirect)Active Transport返回首页返回首页原发性主动转运原发性主动转运(Primary Active Transport)是是指指直直接

12、接利利用用ATPATP的的能能量量逆逆浓浓度度差差和和电电位位差差对对离离子进行的主动转运过程。子进行的主动转运过程。原原发发性性主主动动转转运运是是人人体体最最重重要要的的物物质质转转运运形形式式，除除钠钠泵泵外外，还还有有CaCa2+2+泵泵（或或称称CaCa2+2+-Mg-Mg2+2+依依赖赖式式ATPATP酶酶）、H H+泵（质子泵）和碘泵等。泵（质子泵）和碘泵等。返回首页返回首页Na+泵的主动转运泵的主动转运膜内膜内膜外膜外K+Na+返回首页返回首页钠泵特点钠泵特点胞内胞内Na+或胞外或胞外K+可触发钠泵活动。可触发钠泵活动。Na+泵出和泵出和K+泵入耦联。泵入耦联。生电性泵。生电性

13、泵。钠泵钠泵(Na+-K+-ATP酶酶)钠泵活动的生理意义钠泵活动的生理意义钠泵形成的细胞内高钠泵形成的细胞内高K K+是许多代谢反应进行的必需条件是许多代谢反应进行的必需条件维持细胞正常的渗透压与形态维持细胞正常的渗透压与形态建建立立势势能能贮贮备备是是一一些些营营养养物物质质（如如葡葡萄萄糖糖、氨氨基基酸酸）继继发性主动转运的能量来源发性主动转运的能量来源返回首页返回首页继发性主动转运继发性主动转运(Secondary Active Transport)物质逆浓度梯度转运所需的能量物质逆浓度梯度转运所需的能量不是不是直接来自直接来自ATPATP或或其他供能物质分解，而是来自其他供能物质分解

14、，而是来自膜外膜外NaNa+的高势能。的高势能。返回首页返回首页Sodium-glucose symporter返回首页返回首页葡葡萄萄糖糖的的继继发发性性主主动动转转运运 返回首页返回首页 (四四)出胞和入胞出胞和入胞大分子物质跨膜转运大分子物质跨膜转运 1 1出胞作用出胞作用（Exocytosis，又称为胞吐）又称为胞吐）细胞的分泌活动、神经末梢的递质释放等。细胞的分泌活动、神经末梢的递质释放等。2 2入胞作用入胞作用（Endocytosis，又称为吞噬或吞饮）又称为吞噬或吞饮）细胞外某些物质团块或液体进入细胞的过程。细胞外某些物质团块或液体进入细胞的过程。返回首页返回首页胞吐：运动神经末

15、稍释放乙酰胆碱胞吐：运动神经末稍释放乙酰胆碱胞胞 吞吞 作作 用用返回首页返回首页 第二节第二节 细胞的生物电现象细胞的生物电现象 返回首页返回首页一、一、静息电位（静息电位（Resting Potential，RP)细胞处于静息状态时细胞膜两侧的电位差。细胞处于静息状态时细胞膜两侧的电位差。返回首页返回首页静息电位形成机制静息电位形成机制条件条件细胞内外细胞内外K K的不均衡分布的不均衡分布安静状态下细胞膜主要对安静状态下细胞膜主要对K K有通透性有通透性返回首页返回首页静息电位的形成机制：静息电位的形成机制：静息时静息时 K K+外流外流 K K+平衡电位平衡电位：.K+oRT=EkZFlnK+i返回首页返回首页