细胞的基本功能.ppt

,第二章 细胞的基本功能 Function of cell 第一节 细胞膜的结构和物质转运功能,一、细胞膜的结构概述 液态镶嵌模型(fluid mosaic model) 以液态脂质双分子层为基架,其间镶嵌有 不同结构和功能的蛋白质 1.脂质双分子层:磷脂、胆固醇双嗜分子构 成基架,体温条件下具有流动性 2.蛋白质:分表面蛋白(如:RBC骨架蛋白)和 整合蛋白(载体、通道、离子泵、转运体) 3.糖类:与脂质或蛋白结合生成糖蛋白或糖 脂成为抗原决定簇、受体可识别部分,二、膜的跨膜物质转运功能 跨膜转运 transmembrane transport: 体内各种物质经过细胞膜进出细胞的过程。 转运方式: 单纯扩散 被动转运 passive transport 易化扩散 原发性主动转运 主动转运 active transport 继发性主动转运 出胞和入胞作用,膜 蛋 白 介 导,(一)单纯扩散 Simple diffusion 脂溶性物质由高低浓度侧的净移动。 通量(flux):摩尔/cm2.秒 扩散 浓度差 膜通透性(脂溶性,分子量,带 电状况) 单纯扩散物质： O2、CO2、乙醇、 尿素、少量激素、 水(还可通过水通道water channel 即水孔蛋白aquaprin来跨膜转运),(二) 易化扩散 Facilitated diffusion 非脂溶性物质借助细胞膜蛋白质(通 道、载体)帮助顺电化学梯度的跨膜转运。 特点: 由高到低顺浓度差扩散(离子扩散还 与电位差有关) 转运蛋白与转运物质间有选择性 转运蛋白的功能受环境因素的影响,1.经载体的易化扩散 Facilitated diffusion via carrier 转运物质:小分子物质,如GS、AA、核苷酸,载体：是贯穿脂质双层的整合蛋白。,经载体的易化扩散的特点： 顺浓度差转运,速度比依溶质物理特 性预期的快; 饱和现象saturation; 结构特异性:如对GS转运,只转运右 旋GS,因为载体是D-GS carrier或称 glucose transporter; 竞争抑制competitive inhibition;,2.经通道的易化扩散 Facilitated diffusion via channel：转运物质:带电离子,离子通道： 是一类贯穿脂质双层的、中央带有亲水性孔道的膜蛋白。 通道的分类： 化学门控通道 Chemically-gated channel 电压门控通道 Voltage-gated channel 机械门控通道 Mechanical-gated channel,电压门控通道,化学门控通道,化学,化学,通道的特征： 离子选择性 门控性 通道转运的功能特点： 转运速率比载体快 无饱和现象，无竞争性抑制 通道有不同的功能状态,通道蛋白状态：静息、激活、失活,(三) 主动转运 active transport 细胞膜通过本身某种耗能过程，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。 根据转运能量是否直接来源于ATP的不同分为:原发和继发两种主动转运形式。,1.原发性主动转运 Primary active transport,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。介 导这一过程的膜蛋白称为离子泵(ion pump),如： 钠-钾泵 sodium-potassium pump 简称钠泵sodium pump,又称Na+-K+- ATP酶(Na+-K+-ATPase),Primary active transport,Na+-K+ 依赖式ATP酶（钠泵）,3Na+(由胞内向胞外): 2K+ (由胞外向胞内),Na+-K+依赖式ATP酶由一对和一对亚 单位构成的四联体,水解ATP及与阳离子结合 部位均在亚单位(功能亚单位)。当： 细胞内Na+ ATP 钠泵激活 细胞外K+ ADP+Pi+E 3Na+(移出胞外):2K+（移入胞内） 同时逆向转运。 钠泵抑制剂:哇巴因ouabain,Primary active transport,钠泵活动的生理意义： 细胞内高K+胞内代谢反应所必需； 膜内外K+、Na+浓度差RP、AP产生前提； 维持胞质渗透压和细胞容积的相对稳定； 生电性活动影响RP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；,H+泵(H+-ATP酶；H+-K+-ATP酶): 分布于胃粘膜壁细胞表面，与胃酸分泌有关 Ca2+泵(Ca2+-ATP酶)：主要分布于骨骼肌与心肌细胞内部的肌质网上,与肌肉收缩有关,其它泵：,Primary active transport,2.继发主动转运 (又简称联合转运) 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。 如：小肠粘膜上皮细胞和肾小管上皮细胞吸 收GS、AA为继发主动转运。介导继发主动转运 的是特殊的转运蛋白转运体 transporter 。,肾小管上皮细胞对GS的转运,基侧膜 钠泵活动 Na+浓度势能差 管腔膜 Na+、GS 同向转运体 GS再易化扩散 入血,转运体 transporter：,转运体和载体具有相似的转运机制，也会出现饱和现象,同向转运体 反向转运体 （交换体）,典型的继发性主动转运： GS和AA在小肠粘膜上皮的吸收； GS和AA在肾小管上皮的重吸收； 神经递质在突触间隙被神经末梢 所重摄取； 甲状腺上皮细胞的聚碘过程； Na+-H+交换,Na+-Ca2+交换；,(一)出胞和入胞 exocytosis and endocytosis,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。,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,Endocytosis：大分子物质或物质团块借