细胞基本功能.ppt
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1、 第二章第二章第二章第二章 细胞的基本功能细胞的基本功能细胞的基本功能细胞的基本功能第一节第一节 细胞膜结构和物质转运功能细胞膜结构和物质转运功能 细胞膜结构细胞膜结构 以液态脂质双分子层为基架,其中镶嵌以液态脂质双分子层为基架,其中镶嵌着着 蛋白质分子,并连有一些寡糖和多糖链。蛋白质分子,并连有一些寡糖和多糖链。液态镶嵌模型液态镶嵌模型 屏障作用屏障作用 保持细胞内容物的相对稳定保持细胞内容物的相对稳定 膜通道蛋白,载体蛋白,酶膜通道蛋白,载体蛋白,酶 细胞内外物质、能量、信息细胞内外物质、能量、信息交换。交换。作为膜蛋白受体识别部分作为膜蛋白受体识别部分 作为抗原,参与免疫反应作为抗原,参
2、与免疫反应细胞膜化学组成及意义细胞膜化学组成及意义1.1.脂质双分子层:脂质双分子层:脂质双分子层:脂质双分子层:3.3.细胞膜糖类:糖蛋白,糖脂细胞膜糖类:糖蛋白,糖脂细胞膜糖类:糖蛋白,糖脂细胞膜糖类:糖蛋白,糖脂2.2.细胞膜蛋白质:细胞膜蛋白质:细胞膜蛋白质:细胞膜蛋白质:细胞膜的物质转运细胞膜的物质转运单纯扩散单纯扩散易化扩散易化扩散主动转运(原发性和继发性)主动转运(原发性和继发性)出胞和入胞出胞和入胞被动转运被动转运概念:概念:脂溶性小分子脂溶性小分子物质从高浓度一侧向物质从高浓度一侧向低浓度一侧移动的过程。低浓度一侧移动的过程。NaNa+Cl Cl-H H2 2OOH H2 2
3、OOA ABNaNa+Cl Cl-一、单纯扩散(一、单纯扩散(simple diffusion)simple diffusion)(一)转运物质:(一)转运物质:脂溶性小分子物质脂溶性小分子物质 (O O2 2、COCO2 2、N N2 2、尿素、乙醇、水、尿素、乙醇、水 )(二)特点:(二)特点:物理现象(分子热运动的扩散)物理现象(分子热运动的扩散)顺浓度梯度,不耗能(顺浓度梯度,不耗能(ATPATP)不需膜蛋白的帮助不需膜蛋白的帮助(三)影响因素:(三)影响因素:浓度差浓度差动力动力通透性通透性物质通过细胞膜的难易程度物质通过细胞膜的难易程度 概念:概念:非脂溶性或脂溶性较小的物质在非脂
4、溶性或脂溶性较小的物质在 细胞膜上某些特殊细胞膜上某些特殊蛋白质蛋白质的帮助的帮助 下由高浓度一侧向低浓度一侧移下由高浓度一侧向低浓度一侧移 动的过程动的过程.二、易化扩散二、易化扩散(facilitated (facilitated diffusion)diffusion)特点:特点:顺浓度梯度,不耗能顺浓度梯度,不耗能 需要膜蛋白的帮助需要膜蛋白的帮助 分类:分类:通道转运通道转运:依赖膜上的依赖膜上的通道通道蛋白完成蛋白完成 载体转运载体转运:依赖膜上的依赖膜上的载体载体蛋白完成蛋白完成(一)载体转运(一)载体转运船船 3.3.特点:特点:特异性特异性 饱和现象(座位有限)饱和现象(座位
5、有限)竞争性抑制竞争性抑制1.1.转运物质转运物质:葡萄糖、氨基酸葡萄糖、氨基酸、核苷酸等小分子有机物、核苷酸等小分子有机物2.2.介导方式:介导方式:载体蛋白载体蛋白(二)通道转运(二)通道转运隧道隧道 2.2.介导方式:介导方式:通道蛋白通道蛋白 3.3.类型类型 化学门控通道:化学物质浓度改变控制化学门控通道:化学物质浓度改变控制 电压门控通道:膜两侧电位差改变控制电压门控通道:膜两侧电位差改变控制 1.1.转运物质:转运物质:无机离子无机离子 (NaNa+K K+Ca Ca2+2+Cl Cl-等)等)概念概念:在细胞膜的:在细胞膜的泵泵蛋白的作用下消耗能蛋白的作用下消耗能量逆浓度梯度将
6、物质由低浓度一侧向高浓量逆浓度梯度将物质由低浓度一侧向高浓度一侧转运的过程。度一侧转运的过程。三、主动转运(三、主动转运(active transportactive transport)(一)介导方式:泵(一)介导方式:泵实质:具有实质:具有实质:具有实质:具有ATPATP酶活性的蛋白质酶活性的蛋白质酶活性的蛋白质酶活性的蛋白质(二)特点:(二)特点:逆浓度梯度,耗能逆浓度梯度,耗能 每分解一个每分解一个ATPATP泵出泵出3Na3Na+泵入泵入2 K2 K+(三)意义:(三)意义:产生和维持细胞内高产生和维持细胞内高K K+、细胞外高、细胞外高 NaNa+的状态,是细胞产生的状态,是细胞产
7、生生物电生物电的基础的基础 建立一种建立一种势能贮备势能贮备,供细胞其他耗能,供细胞其他耗能 过程利用过程利用 如:小肠内葡萄糖由肠腔内进入小肠上如:小肠内葡萄糖由肠腔内进入小肠上 皮细胞转运所需能量来自这种势能皮细胞转运所需能量来自这种势能 而非而非ATPATP的直接分解。的直接分解。称为称为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转运物质:转运物质:大分子或团块物质大分子或团块物质四、入胞与出胞(胞吞与胞吐)四、入胞与出胞(胞吞与胞吐)入胞:体内细菌、异物的清除以及药物大入胞:体内细菌、异物的清除以及药物大分子营养物质的吸收分子营养物质的吸收 出胞:激素、神经递质、酶的分泌
8、出胞:激素、神经递质、酶的分泌特点:特点:由细胞提供能量,是由细胞提供能量,是耗能耗能过程。过程。入胞包括:吞饮:进入的物质吞饮:进入的物质为为液体液体。吞噬:进入的物质吞噬:进入的物质为为固体固体。转运物质转运物质 介导方式介导方式方向方向耗耗 能能单纯扩散单纯扩散易化扩散易化扩散主动转运主动转运出出/入胞入胞总结总结v生物生物活活细胞在安静或活动时伴随的电现细胞在安静或活动时伴随的电现象。象。v 心电图、脑电图实际上是将心肌细胞、心电图、脑电图实际上是将心肌细胞、脑细胞等的生物电引导并放大,描记在脑细胞等的生物电引导并放大,描记在记录纸上。记录纸上。v 细胞生物电有两种表现形式:细胞生物电
9、有两种表现形式:安静时的安静时的静息电位静息电位RP 受刺激而活动时的受刺激而活动时的动作电位动作电位AP第三节第三节 细胞的生物电现象细胞的生物电现象一、静息电位(一、静息电位(Resting Potential,RP Resting Potential,RP)(一)概念:细胞处于(一)概念:细胞处于静息静息状态时细胞膜内外状态时细胞膜内外两侧存在的两侧存在的电位差电位差有电位差有电位差 外正内负(极化)外正内负(极化)稳定直流稳定直流提示:提示:(1 1)RPRP为电位差为电位差(2 2)膜外比膜内电位高)膜外比膜内电位高(3 3)规定膜外电位为)规定膜外电位为0 0,则,则RP=RP=膜
10、内电位膜内电位 0 0(4 4)各类细胞的)各类细胞的RPRP并不相同并不相同神经元细胞:神经元细胞:-70mv-70mv骨骼肌细胞:骨骼肌细胞:-90mv-90mv人红细胞:人红细胞:-10mv-10mv (5 5)负号、外正内负的正负没有数学意义,)负号、外正内负的正负没有数学意义,只代表电位的高低只代表电位的高低 RPRP的变化的变化 (1 1)极化)极化 安静时安静时,膜两侧电位内负外正的状态膜两侧电位内负外正的状态 (2 2)超极化)超极化 膜内电位向负值增大方向变化膜内电位向负值增大方向变化 (3 3)去极化(除极化)去极化(除极化)膜内电位向负值减小方向变化膜内电位向负值减小方向
11、变化(4 4)复极化)复极化 去极化后,膜内电位又恢复到原来去极化后,膜内电位又恢复到原来 极化状态的过程。极化状态的过程。极化极化与与静息电位静息电位都是细胞处于安静状态都是细胞处于安静状态 的标志。的标志。(二)形成机制:(二)形成机制:离子流学说离子流学说 (1 1)条件:)条件:A.A.细胞膜两侧存在离子浓度差(离子分布不均)细胞膜两侧存在离子浓度差(离子分布不均)细胞外高细胞外高NaNa+细胞内高细胞内高K K+NaNa+o oNaNa+i i KK+i iKK+o o B.B.不同状态下细胞膜对不同的离子通透不同状态下细胞膜对不同的离子通透安静时主要是安静时主要是K K+通道开放(
12、主要对通道开放(主要对K K+通透)通透)通道转运通道转运细胞内细胞内细胞外细胞外Na+Na+Na+K+K+K+细胞膜细胞膜细胞内细胞内细胞外细胞外Na+Na+Na+K+K+K+细胞膜细胞膜+细胞内细胞内细胞外细胞外Na+Na+Na+K+K+K+细胞膜细胞膜+外流动力,由外流动力,由K+K+浓度差形成浓度差形成外流阻力,由电位差形成外流阻力,由电位差形成()形成机制:()形成机制:静息时静息时KK+i iKK+o o,K K+通道开放通道开放K K+外流外流细胞外电位细胞内电位当动力阻力时细胞外电位细胞内电位当动力阻力时K K+外流停止,此时形成的细胞膜内外的电位差称外流停止,此时形成的细胞膜
13、内外的电位差称为为K K+外流形成的电外流形成的电-化学平衡电位化学平衡电位(即)(即)二、动作电位(二、动作电位(action potentialaction potential,APAP)(一)概念:在静息电位基础上可兴奋细(一)概念:在静息电位基础上可兴奋细胞接受有效刺激后产生的可扩布性的胞接受有效刺激后产生的可扩布性的(快速、可逆转、可传播的)电位变化。(快速、可逆转、可传播的)电位变化。是细胞兴奋的标志是细胞兴奋的标志从分子角度定义兴奋性?从分子角度定义兴奋性?stimulatr0mV0mV神经纤维神经纤维AP兴奋的共有标志兴奋的共有标志:动作电位动作电位1.1.波形波形 2.2.特
14、点特点:(1 1)“全或无全或无”现象现象(2 2)不衰减传导:幅度不随传布距离的)不衰减传导:幅度不随传布距离的 增加而减小增加而减小(3 3)双向传导:中间受刺激,向两端传)双向传导:中间受刺激,向两端传(4 4)脉冲式:由于不应期的存在,)脉冲式:由于不应期的存在,APAP不不 可能重合,有一定间隔可能重合,有一定间隔 .与的区别与的区别稳定的电位差稳定的电位差不能传播不能传播标志细胞处于静息状态标志细胞处于静息状态连续的电位变化连续的电位变化产生后迅速向细胞膜四周传播产生后迅速向细胞膜四周传播标志细胞处于兴奋状态标志细胞处于兴奋状态静态静态动态动态(二)形成机制(二)形成机制(1 1)
15、条件:)条件:A.A.细胞膜两侧存在离子浓度差(离子分布不均)细胞膜两侧存在离子浓度差(离子分布不均)细胞外高细胞外高NaNa+细胞内高细胞内高K K+NaNa+o oNaNa+i i KK+i iKK+o o B.B.不同状态下细胞膜对不同的离子通透不同状态下细胞膜对不同的离子通透去极化到阈电位时主要是去极化到阈电位时主要是NaNa+通道开放通道开放(主要对(主要对NaNa+通透)通透)细胞内细胞内细胞外细胞外Na+Na+Na+K+K+K+细胞膜细胞膜细胞内细胞内细胞外细胞外Na+Na+Na+K+K+K+细胞膜细胞膜+细胞内细胞内细胞外细胞外Na+Na+Na+K+K+K+细胞膜细胞膜+内流动
16、力,由内流动力,由Na+Na+浓度差形成浓度差形成内流阻力,由电位差形成内流阻力,由电位差形成(2 2)形成机制:)形成机制:A.A.峰电位峰电位:可兴奋细胞受到阈刺激:可兴奋细胞受到阈刺激膜上膜上NaNa+通通道少量开放道少量开放少量少量NaNa+内流内流膜电位去极化达到阈膜电位去极化达到阈电位电位大量大量Na+Na+通道迅速开放(正反馈)通道迅速开放(正反馈)NaNa+大大量、快速内流量、快速内流细胞内正电荷增多,膜电位由负到细胞内正电荷增多,膜电位由负到正(去极化时相)正(去极化时相)动力动力=阻力时阻力时 NaNa+内流停止,内流停止,达到达到NaNa+平衡电位平衡电位 NaNa+通道
17、关闭通道关闭 K K+快速外流快速外流膜电位迅速下降由正到负(复极化时相)膜电位迅速下降由正到负(复极化时相)B.B.后电位后电位的可能原因:的可能原因:NaNa+KK+泵,泵,将内流的将内流的NaNa+泵出,外流的泵出,外流的 K K+泵入泵入,以以维持离子的不均匀分布,为下一次兴维持离子的不均匀分布,为下一次兴奋作准备奋作准备(三)(三)APAP的产生条件的产生条件 1.1.阈电位(阈电位(TPTP):):并非所有刺激都可触发引起组织兴奋,只并非所有刺激都可触发引起组织兴奋,只有刺激使膜电位减小到一定临界值才产生有刺激使膜电位减小到一定临界值才产生 (1 1)概念:)概念:能触发能触发AP
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