细胞的基本功能.ppt

第一章细胞生理 CellPhysiology 一 细胞膜的基本结构与物质转运功能 二 细胞间的信息传递 液态镶嵌模型 Fluidmosaicmodel 1 膜的化学组成和分子结构 一 细胞膜的基本结构与物质转运功能 细胞生理 2 膜物质转运功能 半透膜 单纯扩散 易化扩散 主动转运 浓度差或电位差 通透性 顺电 化学梯度 膜蛋白 逆浓度梯度 消耗ATP 载体 细胞生理 分类 1 载体介导的易化扩散 2 离子通道介导的易化扩散 易化扩散 细胞生理 细胞膜上的某些蛋白能与某些物质结合 并发生结构变异 将该物质由高浓度一侧运向低浓度一侧 再与该物质分离 载体介导的异化扩散 细胞生理 电压门控通道 指膜两侧电位发生改变而决定通道的开闭机械门控通道 由所在膜所受压力不同而决定通道的开闭化学门控通道 指膜外侧出现某种化学信号而导致通道的开闭 离子通道介导的异化扩散 原发性主动转运 primaryactivetransport 细胞直接利用代谢产生的能量 将物质分子或离子逆浓度梯度或电位梯度跨膜转运的过程 介导这一过程的膜蛋白称为离子泵 ionpump 也称作ATP酶 ATPase 主动转运 继发性主动转运 secondaryactivetransport 许多物质在进行逆浓度梯度或电位梯度的跨膜转运时 所需的能量并不直接伴随供能物质ATP的分解 而是来自Na 在膜两侧的浓度势能差 后者是钠泵利用分解ATP释放能量建立的 这种间接利用ATP能量的主动转运过程称为继发性主动转运 细胞生理 2 膜物质转运功能 半透膜 单纯扩散 易化扩散 主动转运 浓度差或电位差 通透性 顺电 化学梯度 膜蛋白 逆浓度梯度 消耗ATP 载体 出胞 入胞 细胞生理 是指某些物质与细胞膜接触 导致接触部位的质膜内陷以包被该物质 然后出现膜结构融合和断裂 使该物质连同包被它的质膜一起进入胞浆的过程 含吞饮 Pinocytosis 和吞噬 Phagocytosis 入胞作用 Endocytosis 细胞生理 出胞作用 Exocytosis 出胞与入胞相反 指某些大分子物质或颗粒从细胞排出的过程 主要见于细胞的分泌活动等 细胞生理 二 细胞间的信息传递 动物体各种器官之间的功能协调以及整体统一性的维持主要依靠组织与组织之间 细胞与细胞之间的信息传递来完成的 2 细胞的生物电现象及其产生机制 1 细胞膜的信号转导系统 细胞生理 细胞外液中的各种化学分子以及非化学性的外界刺激信号 通常并不是进入靶细胞内起作用 而是作用到细胞膜上 通过跨膜信号转导 transmembranesignaltransduction 引起细胞功能活动的改变 第一信使 激素 神经递质和细胞因子 1 细胞膜的信号转导系统 细胞生理 根据参与信号转导蛋白质种类的不同可将信号转导系统分为以下三大类 1 G蛋白耦联受体介导的信号转导 2 酶耦联受体介导的信号转导 3 离子通道介导的信号转导 细胞膜的信号转导系统 细胞生理 1 G蛋白耦联受体介导跨膜信号转导的主要步骤 配体 受体 腺苷酸环化酶依赖于cGMP的磷酸二酯酶磷酯酶CCa2 或K 通道 蛋白激酶A PKA 蛋白激酶C PKC Na K 和Ca2 通道蛋白 环磷酸腺苷 cAMP 环磷酸鸟苷 cGMP 三磷酸酰肌醇 IP3 二酰甘油 DG 钙离子和NO等 1 具有酪氨酸激酶的受体 2 酶耦联受体介导的跨膜信号转导 2 具有鸟苷酸环化酶的受体 a 电压门控通道 voltagegatedchannel 3 离子通道介导的信号转导 b 化学门控通道 chemicallygatedchannel c 机械门控通道 mechanicallygatedchannel d 细胞间通道 缝隙连接 gapjunction 细胞生理 二 细胞间的信息传递 动物体各种器官之间的功能协调以及整体统一性的维持主要依靠组织与组织之间 细胞与细胞之间的信息传递来完成的 2 细胞的生物电现象及其产生机制 1 细胞膜的信号转导系统 细胞生理 一个活的细胞无论是它处于安静状态还是活动状态都是存在电活动 这种电活动称为生物电现象 其中包括静息电位和动作电位 2 细胞的生物电现象及其产生机制 1 细胞的静息电位 Restingpotential 2 细胞的动作电位 Actionpotential 3 兴奋的引起与传导 细胞生理 1 细胞在静息状态下存在于细胞膜两侧的电位差 称为静息电位 也称跨膜静息电位 相对稳定 肌肉 神经纤维Rp 70 90mV 细胞生理 在静息状态下 细胞膜内K 的高浓度和安静时膜主要对K 的通透性 是大多数细胞产生和维持静息电位的主要原因 K 的平衡电位 细胞膜内外存在离子浓度差 细胞膜对离子的通透性不同 细胞生理 指可兴奋细胞受到刺激而兴奋时 在静息电位的基础上膜两侧的电位发生快速而可逆的倒转和复原的过程 离子的流动 2 动作电位 Actionpotential 细胞生理 极化 polarization 膜两侧存在的内负外正的电位状态 去极化 Depolarization 膜电位绝对值逐渐减小的过程 反极化 Depolarization 膜电位由内负外正 内正外负 术语 细胞生理 复极化 Repolarization 膜电位去极化后逐步恢复极化状态的过程 超极化 Over polarization 膜电位绝对值高于静息电位的状态 术语 去极化 复极化 70mv Rp 细胞生理 第一阶段 动作电位上升支的形成 去极化相的形成 产生原因 刺激引起膜对Na 的通透性瞬间增大 Na离子通道被激活 膜外的Na 内流 使膜电位由 70mV增加至0mV 进而上升为 30mV Na 通道随之失活 Na 的平衡电位 动作电位产生的机制 细胞生理 第二阶段 动作电位下降支的形成 Na 通道失活后 膜恢复了对K 的通透性 大量的K 外流 使膜电位由正值向负值转变 形成了动作电位的下降支 动作电位是在极短的时间内产生的 因此 在体外描记的图形为一个短促而尖锐的脉冲图形 似山峰般 称为峰电位 Spikepotential 动作电位产生的机制 细胞生理 第三阶段 后电位的形成 当膜电位接近静息电位水平时 K 的跨膜转运停止 随后 膜上的Na K 泵 Na K ATP酶 被激活 将膜内的Na 离子向膜外转运 同时 将膜外的K 向膜内运输 形成了负后和正后电位 动作电位产生的机制 第一章细胞生理 CellPhysiology 一 细胞膜的基本结构与物质转运功能 二 细胞间的信息传递 2 细胞的生物电现象及其产生机制 1 细胞膜的信号转导系统 动作电位示意图 峰电位 反极化 超射 复极化 下降支 上升支 去极化 负后电位 正后电位 刺激 极化状态 反极化状态 极化去极化反极化复极化超极化 静息电位超射负后电位正后电位阈电位峰电位 极化 电位 细胞生理 一切活组织在受到刺激时 都能够应答性地出现一些特殊的反应和暂时性的机能改变 刺激 引起组织产生反应的各种内外环境的变化 3 兴奋的引起与传导 细胞生理 可兴奋组织 Excitabletissue 受到刺激时 能够产生动作电位的组织 兴奋 Excitation 细胞受到刺激后产生动作电位的过程 兴奋性 Excitability 细胞受到刺激后具有产生动作电位的能力 细胞生理 兴奋的引起 刺激引起兴奋的条件 刺激强度刺激时间刺激强度对于时间的变化率 上述三种条件均达到阈值才能引起兴奋 细胞生理 在比较不同组织的兴奋性时 采用强度 时间曲线较困难 因此 一般固定刺激时间 仅采用刺激强度大小来判断 阈刺激 产生动作电位所需的最小刺激强度 阈上刺激 大于阈刺激的刺激强度 阈下刺激 小于阈刺激的刺激强度 阈下刺激不能引起动作电位或组织 细胞的兴奋 但并非对组织细胞不产生任何影响 动作电位的特点 全或无 特性不衰减性传导具有不应期 1 绝对不应期 锋电位上升支与下降支初期特点 对任何刺激均不产生反应 2 相对不应期 锋电位下降支的后期特点 对阈上刺激反应 细胞生理 兴奋性的变化 3 超常期 负后电位特点 对阈下刺激产生反应 4 低常期 正后电位特点 对阈上刺激产生反应 细胞生理 兴奋性的变化 极化去极化反极化复极化超极化 静息电位超射负后电位正后电位阈电位峰电位 极化 电位 绝对不应期相对不应期超常期低常期 兴奋性 细胞生理 兴奋的传导 局部电流学说 细胞膜上任何一个部位受刺激后所产生的动作电位 都可以沿着细胞