中国医科大学生理学-02细胞基本功能

第二章细胞的基本功能Functionofcell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 fluidmosaicmodel 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transmembranetransport 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passivetransport易化扩散原发性主动转运 主动转运activetransport继发性主动转运 出胞和入胞作用 膜蛋白介导 一 单纯扩散Simplediffusion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waterchannel即水孔蛋白aquaprin来跨膜转运 二 易化扩散Facilitateddiffusion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Facilitateddiffusionviacarrier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 GScarrier或称glucosetransporter 竞争抑制competitiveinhibition 2 经通道的易化扩散Facilitateddiffusionviachannel 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 gatedchannel电压门控通道Voltage gatedchannel机械门控通道Mechanical gatedchannel 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activetransport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Primaryactivetransport 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 ionpump 如 钠 钾泵sodium potassiumpump简称钠泵sodiumpump 又称Na K ATP酶 Na K ATPase Primaryactivetransport 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 E3Na 移出胞外 2K 移入胞内 同时逆向转运 钠泵抑制剂 哇巴因ouabain Primaryactivetransport 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 Primaryactivetransport 2 继发主动转运 又简称联合转运 secondaryactivetransport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exocytosisandendocytosis 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 包括吞噬和吞饮 例如 白细胞吞噬细菌 异物等 受体介导式入胞过程 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 只含R的小泡与膜结合如 结合Fe2 的运铁蛋白低密度脂蛋白的入胞 再循环 第二节细胞的跨膜信号转导功能掌握内容 细胞的跨膜信号转导通道蛋白完成的跨膜信号转导化学门控 电压门控 机械门控 蛋白和膜的效应器酶组成的跨膜信号转导酪氨酸激酶受体完成的跨膜信号转导 一 跨膜信号转导的概念和特征 一 概念 各类刺激信号通过改变靶细胞膜上的蛋白质构型 从而引起靶细胞功能改变的过程 这一过程也可理解为跨膜信号传递 二 跨膜信号转导的特征 1 各类刺激信号只改变膜结构中一种或数种蛋白质分子结构 从而将细胞外的信息转变成细胞内的信息 这一信息引发细胞功能变化 2 体内需要转导的信号数 接受信号的靶细胞种类以及引发的功能变化都是多样的 但它们的转导过程仅限少数途径 二 几种主要的跨膜信号转导方式 一 通过通道蛋白质完成的跨膜信号转导 三类通道 1 化学门控通道 化学物质 递质 激素 膜上通道型受体蛋白 形成通道 允许离子通过 故称促离子型受体 2 电压门控通道蛋白改变膜电位 通道型蛋白质构型改变 通道开 相应离子易化扩散3 机械门控通道蛋白 存在内耳毛细胞内耳淋巴液振动 毛细胞受切向力弯曲 通道开 离子易化扩散 毛细胞兴奋 Ap 沿神经传至听中枢 二 由膜的特异性受体蛋白 蛋白和膜的效应器酶组成的跨膜信号转导系统1 激素结合膜上 G蛋白耦联 受体 亚单位结合GTP G蛋白 2 蛋白 膜效应器酶 腺苷酸环化酶 3 细胞内 ATP cAMP 第二信使 蛋白耦联受体也称促代谢性受体 效应器酶除腺苷酸环化