《生理学细胞》PPT课件.ppt
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1、生理学山西医科大学生理学系山西医科大学生理学系 李建国李建国 第二章 细胞的基本功能Cell FunctionCell Function第一节第一节 细胞膜的结构和物质转运细胞膜的结构和物质转运功能功能第二节细胞的信号转导第二节细胞的信号转导第三节细胞的生物电现象第三节细胞的生物电现象 第四节肌细胞的收缩第四节肌细胞的收缩细胞膜的结构和物质转运功能电镜下的细胞膜电镜下的细胞膜一一.细胞膜的结构概述细胞膜的结构概述液态镶嵌模型液态镶嵌模型液态镶嵌模型液态镶嵌模型细胞膜的结构和物质转运功能液态镶嵌液态镶嵌模型模型脂质脂质蛋白质蛋白质糖类(极少)糖类(极少)磷脂磷脂 胆固醇胆固醇表面蛋白表面蛋白 整
2、合蛋白整合蛋白一一.细胞膜的结构概述细胞膜的结构概述(一)脂质双分子层(一)脂质双分子层 胆固醇胆固醇 70%亲水的磷酸和碱基朝向细胞内外。亲水的磷酸和碱基朝向细胞内外。疏水的脂肪酸烃链朝向膜中间。疏水的脂肪酸烃链朝向膜中间。细胞膜的结构和物质转运功能亲水基疏水基一一.细胞膜的结构概述细胞膜的结构概述细胞膜的结构和物质转运功能l脂质双层是一种二维流体脂质双层是一种二维流体一一.细胞膜的结构概述细胞膜的结构概述细胞膜的结构和物质转运功能(二)细胞膜蛋白质(二)细胞膜蛋白质1.整合蛋白整合蛋白:受体、载体、通道、离子泵受体、载体、通道、离子泵2.2.表面蛋白表面蛋白 :一一.细胞膜的结构概述细胞膜
3、的结构概述细胞膜的结构和物质转运功能一一.细胞膜的结构概述细胞膜的结构概述细胞膜的结构和物质转运功能二二.物质的跨膜转运物质的跨膜转运细胞膜的结构和物质转运功能二二.物质的跨膜转运物质的跨膜转运u 物质转运的两个必备条件物质转运的两个必备条件 1 1)细胞膜对物质有通透性)细胞膜对物质有通透性 2 2)转运动力:如浓度差、电位差、渗透压差)转运动力:如浓度差、电位差、渗透压差 u细胞膜转运的物质细胞膜转运的物质 1 1)小分子物质:小分子物质:H2O无机盐:无机盐:Na+、K+、Cl-、Ca2+等等 有机物:有机物:G、aa等等气体:气体:CO2、O2 2 2)大分子物质:如酶、激素、吞噬的细
4、菌等大分子物质:如酶、激素、吞噬的细菌等细胞膜的结构和物质转运功能二二.物质的跨膜转运物质的跨膜转运概念:小分子物质从高浓度一侧向低浓度一侧跨细胞膜转运概念:小分子物质从高浓度一侧向低浓度一侧跨细胞膜转运的过程,是一种物理现象。的过程,是一种物理现象。特点:特点:顺浓度梯度顺浓度梯度/电位差;电位差;不耗能;不耗能;不需膜蛋白协助。不需膜蛋白协助。单纯扩散单纯扩散细胞膜的结构和物质转运功能二二.物质的跨膜转运物质的跨膜转运 O2、CO2单纯扩散单纯扩散细胞膜的结构和物质转运功能二二.物质的跨膜转运物质的跨膜转运易化扩散易化扩散概念:概念:大部分水溶性物质,在膜蛋白的帮助下,由高大部分水溶性物质
5、,在膜蛋白的帮助下,由高浓度一侧通过细胞膜向低浓度一侧的扩散。浓度一侧通过细胞膜向低浓度一侧的扩散。特点:特点:顺浓度梯度顺浓度梯度/电位差;电位差;不耗能;不耗能;需膜蛋白协助。需膜蛋白协助。细胞膜的结构和物质转运功能二二.物质的跨膜转运物质的跨膜转运(1 1)通道介导的易化扩散)通道介导的易化扩散概念概念Na+、K+、Ca2+等带电离子,在镶嵌于膜上的通道蛋等带电离子,在镶嵌于膜上的通道蛋白的帮助进行的顺浓度梯度或电位梯度的跨膜扩散。白的帮助进行的顺浓度梯度或电位梯度的跨膜扩散。细胞膜的结构和物质转运功能二二.物质的跨膜转运物质的跨膜转运(1 1)通道介导的易化扩散)通道介导的易化扩散细胞
6、膜的结构和物质转运功能二二.物质的跨膜转运物质的跨膜转运(1 1)通道介导的易化扩散)通道介导的易化扩散l通道的两个特性 u 离子选择性u 门控特性细胞膜的结构和物质转运功能二二.物质的跨膜转运物质的跨膜转运(1 1)通道介导的易化扩散)通道介导的易化扩散离子选择性:离子选择性:钠通道、钾通道、钙通道、钠通道、钾通道、钙通道、氯通道,非选氯通道,非选择性阳离子通道、水通道等择性阳离子通道、水通道等细胞膜的结构和物质转运功能二二.物质的跨膜转运物质的跨膜转运(1 1)通道介导的易化扩散)通道介导的易化扩散门控特性:门控特性:u电压门控通道电压门控通道u 化学门控通道化学门控通道/配体门控通道配体
7、门控通道u 机械门控通道机械门控通道细胞膜的结构和物质转运功能二二.物质的跨膜转运物质的跨膜转运(1 1)通道介导的易化扩散)通道介导的易化扩散转运特点:转运特点:l转运速度快,可达每秒转运速度快,可达每秒106-108个离子个离子l有一定的离子选择性有一定的离子选择性l门控特性门控特性细胞膜的结构和物质转运功能二二.物质的跨膜转运物质的跨膜转运(2 2)载体介导的易化扩散)载体介导的易化扩散如葡萄糖、氨基酸如葡萄糖、氨基酸机制:机制:结合构象变化解离结合构象变化解离 概念概念水溶性小分子物质,在镶嵌于膜上的载体蛋白的帮助水溶性小分子物质,在镶嵌于膜上的载体蛋白的帮助进行的顺浓度梯度或电位梯度
8、的跨膜扩散。进行的顺浓度梯度或电位梯度的跨膜扩散。细胞膜的结构和物质转运功能二二.物质的跨膜转运物质的跨膜转运(2 2)载体介导的易化扩散)载体介导的易化扩散 l 饱和现象饱和现象l 特异性特异性l 竞争性抑制竞争性抑制转运特点:转运特点:细胞膜的结构和物质转运功能二二.物质的跨膜转运物质的跨膜转运(2 2)载体介导的易化扩散)载体介导的易化扩散u单向转运体单向转运体u同向转运体同向转运体u交换体交换体载体的类型(载体的类型(转运体)转运体)细胞膜的结构和物质转运功能二.物质的跨膜转运(3 3)主动转运)主动转运物质逆浓度、电位梯度,在生物泵的帮助下,通物质逆浓度、电位梯度,在生物泵的帮助下,
9、通过细胞代谢供能的跨膜转运过程。过细胞代谢供能的跨膜转运过程。概念概念耗能耗能 逆浓度差逆浓度差需要载体需要载体特点特点细胞膜的结构和物质转运功能二二.物质的跨膜转运物质的跨膜转运(3 3)主动转运)主动转运细胞直接利用细胞直接利用ATPATP产生的能量,在离子泵的产生的能量,在离子泵的帮助下,逆浓度梯度或逆电位梯度进行跨帮助下,逆浓度梯度或逆电位梯度进行跨膜转运的过程。膜转运的过程。概念概念生物泵的种类生物泵的种类钠钠-钾泵钾泵钙泵钙泵 质子泵质子泵 原发性主动转运原发性主动转运细胞膜的结构和物质转运功能二二.物质的跨膜转运物质的跨膜转运(3 3)主动转运)主动转运钠钠-钾泵特点钾泵特点l具
10、有具有ATPATP酶的活性:酶的活性:ATPADPATPADPl双向转运双向转运NaNa+、K K+:每分解一个:每分解一个ATPATP分子分子3 3个个NaNa+出胞,出胞,2 2个个K K+入胞入胞细胞膜的结构和物质转运功能二二.物质的跨膜转运物质的跨膜转运(3 3)主动转运)主动转运细胞膜的结构和物质转运功能二二.物质的跨膜转运物质的跨膜转运(3 3)主动转运)主动转运l保持保持Na+、K+在细胞内外的浓度差,是一些重要生理功在细胞内外的浓度差,是一些重要生理功能的基础。能的基础。l建立势能储备,促进其它物质逆浓度差跨膜转运。建立势能储备,促进其它物质逆浓度差跨膜转运。l维持胞质渗透压和
11、细胞容积的相对稳定。维持胞质渗透压和细胞容积的相对稳定。l钠泵活动是生电性的,可直接影响膜电位。钠泵活动是生电性的,可直接影响膜电位。钠泵的意义钠泵的意义细胞膜的结构和物质转运功能二二.物质的跨膜转运物质的跨膜转运(3 3)主动转运)主动转运利用原发性主动转运建立的离子浓度差,将其他利用原发性主动转运建立的离子浓度差,将其他物质逆浓度梯度或电位梯度进行跨膜转运。物质逆浓度梯度或电位梯度进行跨膜转运。概念概念继发性主动转运继发性主动转运细胞膜的结构和物质转运功能二二.物质的跨膜转运物质的跨膜转运(3 3)主动转运)主动转运分类分类同向协同葡萄糖和氨基酸在小肠粘膜上皮细胞同向协同葡萄糖和氨基酸在小
12、肠粘膜上皮细胞的吸收和在肾小管上皮细胞的重吸的吸收和在肾小管上皮细胞的重吸收收逆向协同逆向协同 Na+/Ca2+交换交换 H/神经递质神经递质继发性主动转运继发性主动转运细胞膜的结构和物质转运功能二二.物质的跨膜转运物质的跨膜转运细胞膜的结构和物质转运功能二二.物质的跨膜转运物质的跨膜转运(4 4)入胞和出胞)入胞和出胞大分子物质或团块状物质通过形成质膜包被囊大分子物质或团块状物质通过形成质膜包被囊泡的跨膜转运。泡的跨膜转运。概念概念出胞出胞入胞入胞吞噬吞噬吞饮吞饮细胞膜的结构和物质转运功能二二.物质的跨膜转运物质的跨膜转运(4 4)入胞和出胞)入胞和出胞第一节第一节 细胞膜的结构和物质转运细
13、胞膜的结构和物质转运功能功能第二节细胞的信号转导第二节细胞的信号转导第三节细胞的生物电现象第三节细胞的生物电现象 第四节肌细胞的收缩第四节肌细胞的收缩Cell functionCell function细胞的信号转导细胞的信号转导 生物物种的繁衍生物物种的繁衍 生物个体的生长、发育生物个体的生长、发育 生命活动的维持生命活动的维持 机体内环境的稳定机体内环境的稳定多细胞生物所有多细胞生物所有的生命活动的生命活动细胞的信号转导细胞的信号转导l细胞的信号转导是机体生存必需的细胞的信号转导是机体生存必需的细胞的信号转导细胞的信号转导物理信号:物理信号:电,电,光,机械光,机械化学信号:化学信号:递质
14、,激素递质,激素受体受体 是指能与信号分子特异结合而发挥信号转是指能与信号分子特异结合而发挥信号转导作用的蛋白质。导作用的蛋白质。受体受体SIGNAL细胞的信号转导细胞的信号转导一一.离子通道受体介导的信号转导离子通道受体介导的信号转导二二.G-蛋白耦联受体介导的信号转导蛋白耦联受体介导的信号转导三三.酶耦联受体介导的信号转导酶耦联受体介导的信号转导细胞的信号转导细胞的信号转导一一.离子通道受体介导的信号转导离子通道受体介导的信号转导 离子通道受体属于递质门控通道。离子通道受体属于递质门控通道。细胞的信号转导细胞的信号转导二二.G蛋白耦联受体介导的信号转导蛋白耦联受体介导的信号转导G蛋白耦蛋白
15、耦联受体联受体配体配体G蛋白蛋白效应器效应器G蛋白蛋白第二第二信使信使酶酶通道通道细胞的信号转导细胞的信号转导第二信使第二信使l环磷酸腺苷环磷酸腺苷(cAMP)l三磷酸肌醇三磷酸肌醇(IP3)l二酰甘油二酰甘油(DG)l环磷酸鸟苷环磷酸鸟苷(cGMP)lCa2+二二.G蛋白耦联受体介导的信号转导蛋白耦联受体介导的信号转导细胞的信号转导细胞的信号转导三三.酶耦联受体介导的信号转导酶耦联受体介导的信号转导受体分子的膜外侧有配体结合位点,膜内侧结构域本身具受体分子的膜外侧有配体结合位点,膜内侧结构域本身具有酶的活性或能与酶分子直接结合有酶的活性或能与酶分子直接结合Cell function第一节第一
16、节 细胞膜的结构和物质转运细胞膜的结构和物质转运功能功能第二节细胞的跨膜信号转导第二节细胞的跨膜信号转导第三节细胞的生物电现象第三节细胞的生物电现象 第四节肌细胞的收缩第四节肌细胞的收缩第三节细胞的生物电现象第三节细胞的生物电现象Cell function人体及生物体活细胞在安静和活动时都存在电活动,人体及生物体活细胞在安静和活动时都存在电活动,这种电活动称为生物电现象这种电活动称为生物电现象。第三节细胞的生物电现象第三节细胞的生物电现象Cell function电鳐电鳐 l静息电位及其产生机制静息电位及其产生机制l动作电位及其产生机制动作电位及其产生机制l组织的兴奋和兴奋性组织的兴奋和兴奋性
17、第三节细胞的生物电现象第三节细胞的生物电现象Cell function细胞的生物电现象细胞的生物电现象一一.静息电位及其产生机制静息电位及其产生机制细胞的生物电现象细胞的生物电现象一一.静息电位及其产生机制静息电位及其产生机制(一)细胞的静息电位(一)细胞的静息电位指细胞在未受刺激时(静息状态下)存在于细胞膜内、指细胞在未受刺激时(静息状态下)存在于细胞膜内、外两侧的电位差(极化)。外两侧的电位差(极化)。细胞的生物电现象细胞的生物电现象一一.静息电位及其产生机制静息电位及其产生机制骨骼肌细胞约:骨骼肌细胞约:90mV 心肌细胞约:心肌细胞约:90mV神经细胞约:神经细胞约:70mV 平滑肌细
18、胞约:平滑肌细胞约:55mV细胞的生物电现象细胞的生物电现象一一.静息电位及其产生机制静息电位及其产生机制电生理的几个基本概念电生理的几个基本概念:极化极化:内负外正内负外正 去极化去极化:负值减小负值减小 复极化复极化:去极化后恢复极化状态去极化后恢复极化状态 超极化超极化:负值增大负值增大细胞的生物电现象细胞的生物电现象一一.静息电位及其产生机制静息电位及其产生机制哺乳动物骨骼肌哺乳动物骨骼肌Outside cellsInside Cell Na+145 mM12 mM K+4 mM155 mM Cl-120 mM4 mM 有机负离子有机负离子 385 mM Ca2+1mM 0.1 uM
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