绪论与第一章细胞膜的结构和转运功能.ppt

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1、 教材教材:动物生理学动物生理学 （第三版）（第三版）,陈守良陈守良 编著编著,北京大学出版社北京大学出版社,2005,2005 参考书参考书:1.动物生理学动物生理学 杨秀平主编杨秀平主编 高等教育出版社，高等教育出版社，20022002 2.家畜家畜生理学生理学第四版第四版 陈杰陈杰主编主编 中国农业出版社，中国农业出版社，20032003 3.生理学生理学第六版第六版 姚泰主编姚泰主编 人民卫生出版社人民卫生出版社,2003 4.人体生理学人体生理学第二版第二版 范少光、汤浩、潘伟丰范少光、汤浩、潘伟丰 主编主编 北京医科大学出版社，北京医科大学出版社，2000 5.Randall D.

2、Burggren W.French KE,Animal physiology.(5thed),W.H.Freeman,2002 动物生理学动物生理学（Animal physiologyAnimal physiology）绪绪 论论Introduction一、什么是生理学？一、什么是生理学？生理学（生理学（physiology）是研究生物体机能（功能，是研究生物体机能（功能，function）的科学。的科学。生生理学理学1、机能现象的描述、机能现象的描述2、机制的深入探讨、机制的深入探讨机制（机制（mechanism）：）：表示机能的内在活动方式，表示机能的内在活动方式，包括有关机能和结构的相互

3、关系、机能的变化过程及包括有关机能和结构的相互关系、机能的变化过程及其这些变化过程的物理化学性质。其这些变化过程的物理化学性质。生理学生理学教学目的教学目的 通通过过对对生生理理学学的的学学习习，要要求求能能掌掌握握生生理理学学的的基基础础理理论论和和基基本本知知识识，了了解解生生理理学学实实验验研研究究方方法法。在在了了解解各各种种生生理理机机能能现现象象的的基基础础上上，着着重重掌掌握握这这些些机机能能是是怎怎样样进进行行的的，以以及及这这些些机机能能的的活活动动规规律律。并并且且进进一一步步对对各各种种机机能能的的控控制制或或调调节节，包包括括这这些些机机能能在在动动物物体体内内如如何何

4、协协调调起起来来，各各种种机机能能如如何何密密切切配配合合形形成成一一个个统统一一的的整整体体，以以及及这这个个整整体体又又如如何何与与外外界界环环境境相相适适应应等等问题有较深入的了解。问题有较深入的了解。二、生理学研究内容二、生理学研究内容通常将生理学的研究归纳为三个水平：通常将生理学的研究归纳为三个水平：1.细胞、分子水平细胞、分子水平普通生理学普通生理学(general physiology)或细胞生理学或细胞生理学(cell physiology)；2.器官、系统水平器官、系统水平专门生理学；专门生理学；3.整体水平整体水平：器官、系统之间，机体与环境联系与协调；：器官、系统之间，机

5、体与环境联系与协调；整整合合生生理理学学(integrative physiology)将将是是未未来来生生理理学学的主要内容。的主要内容。三、生理学的研究方法三、生理学的研究方法从研究方法看，生理学是一门实验学科。从研究方法看，生理学是一门实验学科。1.观察观察2.科学实验科学实验 (1)急性实验法急性实验法(acute experiment)分析性研究分析性研究 a.离体（离体（in vitro）实验实验离体组织器官法离体组织器官法 b.在体（在体（in vivo）实验实验活体解剖法活体解剖法 (2)慢性实验法慢性实验法(chronic experiment)综合性研究综合性研究3.观察与

6、实验方法相结合观察与实验方法相结合历年生理学及医学诺贝尔奖1901 德国科学家贝林因血清疗法防治白喉、破伤风获奖。1902 美国科学家罗斯因发现疟原虫通过疟蚊传入人体的途径获奖。1903 丹麦科学家芬森因光辐射疗法治疗皮肤病获奖。1904 俄国科学家巴浦洛夫因消化生理学研究的巨大贡献获奖。1905 德国科学家科赫因对细菌学的发展获奖。1906 意大利科学家戈尔吉和西班牙科学家拉蒙卡哈尔因对神经系统结 构的研究而共同获奖。1907 法国科学家因发现疟原虫在致病中的作用获奖。1908 德国科学家埃尔利希因发明“606”、俄国科学家梅奇尼科夫因对免疫性的研究而共同获奖。1909 瑞士科学家柯赫尔因对

7、甲状腺生理、病理及外科手术的研究获奖.1910 俄国科学家科塞尔因研究细胞化学蛋白质及核质获奖。1911 瑞典科学家古尔斯特兰因研究眼的屈光学获奖。1912 法国医生卡雷尔因血管缝合和器官移植获奖。1913 法国科学家里歇特因对过敏性的研究获奖。1914 奥地利科学家巴拉尼因前庭器官方面的研究获奖。1915-1918 空缺。1919 比利时科学家博尔德因发现免疫力，建立新的免疫学诊断法获奖.1920 丹麦科学家克罗格因发现毛细血管的调节机理获奖。1921 空缺。1922 英国科学家希尔因发现肌肉生热、德国科学家迈尔霍夫因研究肌肉中氧的消耗和乳酸代谢而共同获奖。1923 加拿大科学家班廷、英国科

8、学家麦克劳德因发现胰岛素而共同获奖。1924 荷兰科学家埃因托芬因发现心电图机制获奖。1925 空缺。1926 丹麦医生菲比格因对癌症的研究获奖。1927 奥地利医生尧雷格因研究精神病学、治疗麻痹性痴呆获奖。1928 法国科学家尼科尔因对斑疹伤寒的研究获奖。1929 荷兰科学家艾克曼因发现防治脚气病的维生素B1、英国科学家霍普金斯因发现促进生命生长的维生素而共同获奖。1930 美国科学家兰斯坦纳因研究人体血型分类、并发现四种主要血型获奖。1931 德国科学家瓦尔堡因发现呼吸酶的性质的作用获奖。1932 英国科学家艾德里安因发现神经元的功能、英国科学家谢灵顿因发现中枢神经反射活动的规律而共同获奖

9、。1933 美国科学家摩尔根因创立染色体遗传理论获奖。1934 美国科学家迈诺特、墨菲、惠普尔因发现治疗贫血的肝制剂而共同获奖。1935 德国科学家斯佩曼因发现胚胎的组织效应获奖。1936 英国科学家戴尔、德国科学家勒维因发现神经脉冲的化学传递而共同获奖。1937 英国科学家霍沃恩因研究碳水化合物和维生素、瑞士科学家卡勒因研究胡萝卜素、黄素和维生素、匈牙利科学家森特哲尔吉因发现维生素C而共同获奖。1938 比利时科学家海曼斯因发现呼吸调节中劲动脉窦和主动脉窦的作用获奖。1939 德国科学家多马克因发现磺胺的抗菌作用获奖，但因纳粹的阻挠而放弃。19401942 诺贝尔奖因第二次世界大战爆发的影响

10、而中断1943 丹麦科学家达姆因发现维生素K、美国科学家多伊西因研究维生素K的化学性质，而共同获奖。1944 美国科学家厄兰格、加塞因发现单一神经纤维的高度机能分化，而共获奖。1945 英国科学家弗莱明、弗洛里、钱恩因发现青霉素及其临床效用，而共同获奖。1946 美国科学家马勒因发现 X射线辐照引起变异获奖。1947 美国科学家科里夫妇因发现糖代谢过程中垂体激素对糖原的催化作用、阿根廷科学家何塞因研究脑下垂体激素对动物新陈代谢作用而共同获得获奖。1948 瑞士科学家米勒因合成高效有机杀虫剂DDT获奖。1949 瑞士赫斯因发现中脑有调节内脏活动的功能、葡萄牙科学家莫尼兹因发现脑白质切除治疗精神病

11、的功效而共同获奖。1950 美国科学家亨奇因发现可的松治疗风湿性关节炎、美国科学家肯德尔和瑞士科学家莱希斯坦因研究肾上腺皮质激素及其结构和生物效应而共同获奖。1951 南非医生蒂勒因研究黄热病及其防治方法获奖。1952 美国科学家瓦克斯曼因发现链霉素获奖。1953 美国科学家李普曼因发现辅酶A及其中间代谢作用、英国科学家克雷布斯因阐明合成尿素的鸟氨酸循环和三羧循环而共同获奖。1954 美国科学家恩德斯、韦勒、罗宾斯因培养小儿麻痹病毒成功而共同获奖。1955 瑞典科学家西奥雷尔因发现氧化酶的性质和作用获奖。1956 德国医生福斯曼、美国医生理查兹、库南德因发明心导管插入术和循环的变化而共同获奖。

12、1957 意大利科学家博韦因发明抗过敏反应特效药获奖。1958 美国科学家比德尔、塔特姆因对化学过程的遗传调节的研究、美国科学家莱德伯格因有关细菌的基因重组和遗传物质结构方面的发现而共同获奖。1959 美国科学家奥乔亚、科恩伯格因人工合成核酸，并发现其生理作用而共同获奖。1960 澳大利亚科学家伯内特、英国科学家梅达沃因发现并证实动物抗体的获得性免疫耐受性而共同获奖。1961 美国科学家贝凯西因研究耳蜗感音的物理机制获奖。1962 英国科学家克里克、威尔金斯、美国科学家沃森因发现脱氧核糖核酸的分子结构而共同获奖。1963 澳大利亚科学家埃克尔斯、英国科学家霍奇金、赫克斯利因研究神经脉冲、神经纤

13、维传递而共同获奖。1964 美国科学家布洛赫、德国科学家吕南因发现胆固醇和脂肪酸的代谢而共同获奖。1965 法国科学家雅各布、利沃夫、莫洛因发现体细胞的规律性活动而共获奖。1966 美国科学家哈金斯、劳斯因研究治癌原因及其治疗而共同获奖。1967 美国科学家哈特兰因研究视觉和视网膜的生理功能、美国科学家沃尔德因研究视觉的心理特别是视色素、瑞典科学家格拉尼特因发现视网膜的抑制过程而共同获奖。1968 美国科学家霍利、科拉纳、尼伦伯格因解释遗传密码而共同获奖。1969 美国科学家德尔布吕克、赫尔希、卢里亚因研究并发现病毒和病毒病而共同获奖。1970 美国科学家阿克塞尔罗德、英国科学家卡茨、瑞典科学

14、家奥伊勒因发现神经传递的化学基础而共同获奖。1971 英国科学家萨瑟兰因在分子水平上阐明激素的作用机理获奖。1972 美国科学家埃德尔曼、英国科学家波特因对抗体化学结构的研究而共获奖。1973 奥地利科学家弗里施、洛伦茨、英国科学家廷伯根因发现动物习性分类而共同获奖。1974 美国科学家克劳德因研究细胞的结构和功能、比利时科学家德迪夫因发现溶酶体、美国科学家帕拉德因发现核糖核蛋白质而共同获奖。1975 美国科学家杜尔贝科、特明、巴尔的摩因研究肿瘤病毒与遗传物质相互关系而共同获奖。1976 美国科学家布卢姆伯格、盖达塞克因研究传染病的起因和传染而共获奖。1977 美国科学家耶洛因建立放射免疫分析

15、法、美国科学家吉耶曼、沙利因合成下丘脑释放因素而共同获奖。1978 瑞士科学家阿尔伯、美国科学家史密斯、内森斯因发现并应用脱氧核糖核酸的限制酶而共同获奖。1979 美国科学家科马克、英国科学家豪斯费尔德因发明CT扫描而共同获奖。1980 美国科学家贝纳塞拉夫、斯内尔因创立移植免疫学和免疫遗传学、法国科学家多塞因研究抗原抗体在输血及组织器官移植中的作用而共同获奖。1981 美国科学家斯佩里因研究大脑半球的功能、瑞典科学家维厄瑟尔、美国科学家休伯尔因研究大脑视神经皮层的功能结构而共同获奖。1982 瑞典科学家伯格斯特龙、萨米尔松、英国科学家范恩因对前列腺的化学与生物学研究而共同获奖。1983 美国

16、科学家麦克林托克因研究玉米的传座因子获奖。1984 丹麦科学家杰尼、德国科学家科勒、阿根廷科学家米尔斯坦因发现生产单克隆抗体的原理而共同获奖。1985 美国科学家布朗、戈尔茨坦因在胆固醇新陈代谢方面的贡献而共同获奖。1986 美国科学家科恩因发现了说明细胞发育和分裂过程如何进行的表皮生长因子、意大利科学家利瓦伊蒙塔尔奇尼因发现神经生长因子而共同获奖。1987 日本科学家利根川进因阐明人体怎样产生抗体抵御疾病获奖。1988 英国科学家布莱克因制成治疗冠心病的-受体阻滞剂心得安、美国科学家埃利肖、希琴斯因研制出不损害人的正常细胞的抗癌药物而共同获奖。1989 美国科学家毕晓普、瓦穆斯因发现致癌基因

17、是遗传物质，而不是病毒而共获奖。1990 美国医生默里因成功地完成第一例肾移植手术、美国医生托马斯因开创骨髓移植而共同获奖。1991 德国科学家内尔、扎克曼因发现细胞中单离子道功能，发展出一种能记录极微弱电流通过单离子道的技术而共同获奖。1992 美国科学家费希尔、克雷布斯因在逆转蛋白磷酸化作为生物调节机制的发现中作出巨大贡献而共同获奖。1993 英国科学家罗伯茨、美国科学家夏普因发现断裂基因而共同获奖。1994 美国科学家吉尔曼、罗德贝尔因发现G蛋白及其在细胞中转导信息的作用，而共同获奖。1995 美国科学家刘易斯、维绍斯、德国科学家福尔哈德因发现了控制早期胚胎发育的重要遗传机理，并利用果蝇

18、作为实验系统，发现了同样适用于高等有机体(包括人)的遗传机理，而共同获奖。1996 澳大利亚科学家多尔蒂、瑞士科学家青克纳格尔因发现细胞的中介免疫保护特征，而共同获奖。1997 美国科学家普鲁西纳因发现了一种全新的蛋白致病因子朊蛋白，并在其致病机理的研究方面做出了杰出贡献，而获奖。1998 空缺。1999 空缺。2000 瑞典科学家阿尔维德卡尔松、美国科学家保罗格林加德和埃里克坎德尔因在人类脑神经细胞间信号的相互传递方面获得的重要发现，而共同获奖。2001 美国科学家利兰哈特韦尔、英国科学家蒂莫西亨特、保罗纳斯因发现了细胞周期的关键分子调节机制，而共同获奖。2002 英国科学家悉尼布雷内、约翰

19、苏尔斯顿、美国科学家罗伯特霍维茨因选择线虫作为新颖的实验生物模型，找到了对细胞每一个分裂和分化过程进行跟踪的细胞图谱，而共同获奖。2003 美国科学家保罗劳特布尔、英国科学家彼得曼斯菲尔德因在核磁共振成像技术领域的突破性成就，而共同获奖。2004 美国科学家理查德阿克塞尔和琳达巴克，因在人体气味受体和嗅觉系统组织方式研究中作出的杰出贡献，而共同获奖。2005 澳大利亚科学家巴里马歇尔和罗宾沃伦，发现了导致胃炎和胃溃疡的细菌幽门螺杆菌，而共同获得诺贝尔生理学及医学奖。2006 美国科学家安德鲁法尔和克雷格梅洛因为发现RNA干扰机制（RNAi）而获得2006年诺贝尔生理学或医学奖。2007 美国犹

20、他大学科学家Mario R.Capecchi、美国北卡罗来纳州大学教授Oliver Smithies 与英国科学家卡迪夫大学Martin J.Evans因在胚胎干细胞和哺乳动物的DNA重组方面的开创性成绩而获奖。2008 德国科学家哈拉尔德楚尔豪森、法国科学家弗朗索瓦丝巴尔-西诺斯和吕克蒙塔尼耶,哈拉尔德楚尔豪森发现人乳头瘤病毒引发子宫颈癌，法国人西诺斯和蒙塔尼耶因发现人类免疫缺陷病毒（HIV）2009 三位美国科学家伊丽莎白布兰克波恩(Elizabeth H.Blackburn)、卡罗尔格雷德(Carol W.Greider)以及杰克绍斯塔克(Jack W.Szostak)发现了由染色体根冠

21、制造的端粒酶(telomerase)，这种染色体的自然脱落物将引发衰老和癌症2010 英国剑桥大学的罗伯特爱德华兹教授创立体外受精技术，因“在试管受精技术方面的发展”而被授予该奖项,被誉为“试管婴儿之父”第一章第一章第一章第一章 细胞膜的结构和转运功能细胞膜的结构和转运功能细胞膜的结构和转运功能细胞膜的结构和转运功能1.1 细胞膜细胞膜 细胞膜的功能细胞膜的功能 跨膜物质转运功能跨膜物质转运功能 跨膜信息传递功能：通道蛋白、受体跨膜信息传递功能：通道蛋白、受体 能量转换功能能量转换功能1.2 细胞膜的成分与结构（细胞膜的成分与结构（图图1-1 图图1-2）1.3 通过细胞膜的物质转运一、细胞膜

22、是一种半透性膜一、细胞膜是一种半透性膜 K+（10-3 mol/l）Na+（10-3 mol/l）Cl-（10-3 mol/l）哺乳类肌肉哺乳类肌肉 细胞间液细胞间液 细胞内液细胞内液 4 155 145 12 120 4枪乌贼轴突枪乌贼轴突 外环境外环境 轴突内轴突内 10 400 468 50 540 50二、物质穿过细胞膜的途径二、物质穿过细胞膜的途径1、通过脂双层的简单扩散、通过脂双层的简单扩散溶解入脂类相溶解入脂类相（图图1-8）溶质扩散的方向与速度取决于膜内、外溶质分子的浓度差。溶质扩散的方向与速度取决于膜内、外溶质分子的浓度差。2、通过蛋白质通道的简单扩散、通过蛋白质通道的简单扩

23、散（图图1-11）蛋白质分子的不同亚基形成具有中空管道的构型；蛋白质分子的不同亚基形成具有中空管道的构型；几个蛋白质分子聚集起来构成通道（几个蛋白质分子聚集起来构成通道（Channel）离子的扩散方向与速度取决于膜内外离子浓度差和通道开离子的扩散方向与速度取决于膜内外离子浓度差和通道开放的数目。放的数目。*蛋白质通道的两个特性蛋白质通道的两个特性 选择通透性；选择通透性；蛋白质通道的门控蛋白质通道的门控（一）简单扩散（一）简单扩散（二）易化扩散（二）易化扩散（facilitated diffusion)（图图1-12）扩散方向取决于膜两侧溶质浓度差；扩散方向取决于膜两侧溶质浓度差；饱和现象饱和

24、现象（三）主动转运（三）主动转运（Active transport):逆浓度差移动，需要消耗能量。逆浓度差移动，需要消耗能量。1）原发性主动转运）原发性主动转运 Primary active transport（图图1-13）2）继发性主动转运）继发性主动转运 Secondary active transport（图图1-14）易化扩散的速度（几百几千个溶质分子易化扩散的速度（几百几千个溶质分子/S）蛋白质通道的扩散的速度（几百万个离子蛋白质通道的扩散的速度（几百万个离子/S）胞饮：进入的是液体胞饮：进入的是液体入胞入胞 吞噬：进入的是固体吞噬：进入的是固体出胞：胞吐出胞：胞吐1.4 入胞和出

25、胞入胞和出胞1.5 细胞膜之间的连接细胞膜之间的连接 1.缝隙连接（缝隙连接（图图1-16）2.紧密连接紧密连接原发性主动转运原发性主动转运 primary active transport直接利用ATP为载体蛋白提供能量。三种原发性主动转运载体三种原发性主动转运载体：钠钾泵、钙泵、氢泵原发性主动转运的一种图解原发性主动转运的一种图解继发性主动转运继发性主动转运 Secondary active transport能量来源于某种离子的跨膜浓能量来源于某种离子的跨膜浓度梯度，如度梯度，如Na+有有两个结合位点，一个结合两个结合位点，一个结合Na+，一个结合被转运的溶质。一个结合被转运的溶质。小肠上皮细胞吸收和氨基酸葡萄小肠上皮细胞吸收和氨基酸葡萄糖糖（图）（图）继发性主动转运的一种图解继发性主动转运的一种图解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