细胞基本功能32932ppt课件

第二章 细胞的基本功能 Function of cell 1物质跨膜转运 2 信号转导 3 细胞膜的生物电现象 4 肌细胞的收缩功能 v 细胞生理是器官、系统生理学的基础。 v 细胞的基本功能 v细胞膜（plasma membrane）： v细胞膜的功能 n、保护：屏障作用。 n、转运：载体、通道、离子泵。 n、识别：膜外侧的糖链。 n、信息传递：受体化学信息。 通道生物电信息。 一、细胞膜的结构 是把C（cell）内容与外界分开，也允许某些物质 通透的半透膜。 液态镶嵌模型示意图 糖 类 蛋 白 质 脂 质 一、细胞膜的结构 二、物质的跨膜转运 u 跨膜转运(transmembrane utransport)： 体内各种物质经过细胞膜进出细胞的过程 被动转运 (passive transport) 主动转运 (active transport ) 出胞和入胞 (exocytosis ,endocytosis) u 转运方式： 单纯扩散(simple diffusion) 易化扩散(facilitated diffusion) 原发性主动转运 (primary active transport) 继发性主动转运 (secondary active transport) 膜蛋白介导 二、物质的跨膜转运 细胞膜两侧该物质的浓度差； 细胞膜对该物质的通透性。 u 跨膜转运物质的多少取决于两方面的因素： O2、CO2、乙醇、尿素等。 u 单纯扩散的物质： u 单纯扩散 (Simple diffusion) 脂溶性物质通过细胞膜由高浓 度侧向低浓度侧扩散的过程。 顺浓度梯度； 不耗能。 u 单纯扩散的特点： 二、物质的跨膜转运 顺电化学梯度转运； 不耗能； 转运蛋白与转运物质间有选择性。 u 特点 u 易化扩散(facilitated diffusion) 非脂溶性物质借助细胞膜蛋白质(通道、载体)帮 助顺电化学梯度转运的过程。 载体介导的易化扩散； 通道介导的易化扩散。 u 类型： 二、物质的跨膜转运 u 载体介导的易化扩散(Facilitated diffusion via carrier) 二、物质的跨膜转运 u 载体介导的易化扩散(Facilitated diffusion via carrier) 是贯穿脂质双层的整合蛋白。 u 载体： 顺浓度差转运,速度比依溶质物理特性预期的快 ; 有饱和现象； 结构特异性； 竞争性抑制。 u 特点： 葡萄糖、氨基酸、核苷酸等。 u 转运的物质： 二、物质的跨膜转运 溶液中带电离子借助于镶嵌于膜上的通道蛋白质，顺电化 学梯度的跨膜扩散。中介这一过程的膜蛋白称为离子通道 (ion channel)。 u 通道介导的易化扩散(Facilitated diffusion via channel) 二、物质的跨膜转运 u 通道介导的易化扩散(Facilitated diffusion via channel) 是贯穿脂质双层、中央带有亲水性孔道的膜蛋白 u 离子通道： 离子选择性; 门控特性 u 离子通道的特征： Na、K、Ca、Cl-等带电离子 。 u 转运的物质： 二、物质的跨膜转运 电压门控通道(voltage-gated ion channel) 化学门控通道 (chemically-gated ion channel) 机械门控通道(mechanically-gated ion channel) u 离子通道的分类： 电压门控通道化学门控通道 机械门控通道 二、物质的跨膜转运 转运速率比载体快； 无饱和现象； 通道有不同的功能状态。 u 离子通道的转运特点： 静息 激活 失活 二、物质的跨膜转运 原发性主动转运； 继发性主动转运。 u 按其利用能量形式的不同可分为： u 主动转运 (active transport) 指细胞通过本身的耗能过程，借助细胞膜某些蛋 白质的帮助，将非脂溶性物质分子或离子逆电化 学梯度差进行的转运。 二、物质的跨膜转运 u 主动转运和被动转运的区别： 转运的方向转运的方向 转运的能量转运的能量 转运的后果转运的后果 二、物质的跨膜转运 钠-钾泵(sodium-potassium pump)简称钠泵 (sodium pump),又称Na+-K+-ATP酶(Na+-K+- ATPase)。 u 如： u 原发性主动转运 (Primary active transport) l 指细胞直接利用代谢产生的能量(ATP)将物质( 通常是带电离子) 逆浓度梯度或电位梯度进行的 跨膜转运过程。 l 介导这一过程的膜蛋白称为离子泵(ion pump) 将细胞内ATP水解为ADP，并利用 高能磷酸键贮存能量完成离子的 跨膜转运，也称ATP酶。 二、物质的跨膜转运 钠-钾泵 结构：膜蛋白质，具有 ATP酶活性。 功能：分解ATP，释放能量 ，利用这一能量，不断地将 Na+从胞内泵出胞外，将K+ 从胞外泵入胞内。 3个Na+移出胞外细胞内Na+ 细胞外K+ 钠泵激活 ATP ADP+Pi 2个K+移进胞内 二、物质的跨膜转运 钠-钾泵的生理意义 细胞内高K+胞内代谢反应所必需。 膜内外K+、Na+浓度差是细胞生物电产生的前提。 能维持胞质渗透压和细胞容积的相对稳定。 生电性活动影响静息电位数值。 胞外高Na+势能储备： GS、AA继发性主动转运； Na+-H+交换, 维持胞内pH稳定； Na+-Ca2+交换, 维持胞内Ca2+浓度稳定。 二、物质的跨膜转运 小肠粘膜上皮细胞和肾小管上皮细胞吸收GS、AA。 u 如： u 继发性主动转运 (secondary active transport ) 细胞膜间接利用钠泵分解ATP 释放的能量完成的 主动转运。即细胞膜利用钠泵分解ATP释放的能量 所建立起的细胞膜内外Na+浓度差的势能储备，再 由转运体蛋白完成的逆电化学梯差的跨膜转运。 介导这一过程的膜蛋白称为转运体(transporter ) 二、物质的跨膜转运 转运体(transporter ) 转运体和载体具有相似 的转运机制，转运速率相当 ，也有饱和现象。 同向转运体 反向转运体 二、物质的跨膜转运 肾小管上皮细胞对GS的转运 基底侧膜 钠泵活动 Na+浓度势能差 管腔侧膜 Na+、GS 同向转运 GS再易化扩散 入血 二、物质的跨膜转运 u 出胞和入胞(exocytosis and endocytosis) 出胞(exocytosis)：指胞质内的大分子物质以分 泌囊泡的形式排出细胞的过程。 如：激素的分泌、神经递质的释放。 二、物质的跨膜转运 分泌物的出胞过程 粗面内质网上合成 转移到高尔基体 修饰，由质膜包裹 分泌囊泡 移向细胞膜内侧 融合、破裂，分泌 信号 二、物质的跨膜转运 入胞(endocytosis)：大分子物质或物质团块借助于细 胞膜形成吞噬泡或吞饮泡的方式进入细胞的过程，包 括吞噬(phagocytosis)和吞饮(pinocytisis) 。 如：白细胞吞噬细菌、异物等。 二、物质的跨膜转运 液相入胞 受体介导入胞 吞饮(pinocytisis) 被运物与R结合 结合部位 膜内陷、离断 胞质内形成吞饮泡 R与转运物质分离