细胞膜的基本功能

1、第二章 细胞的基本功能碧江区中等职业学校碧江区中等职业学校张昕炜张昕炜 教学目标教学目标 1 1、细胞共同的基本功能有哪些？细胞共同的基本功能有哪些？ 2 2、（熟记）、（熟记）胞膜的物质转运方式及特点。胞膜的物质转运方式及特点。 3 3、被动运输被动运输有哪两种形式？有哪两种形式？（单纯扩散、易化扩散）（单纯扩散、易化扩散） 各自的定义？各自的定义？ 易化扩又包括哪两种，载体转运有何特征？易化扩又包括哪两种，载体转运有何特征？ 4 4、何谓主动转运？何谓主动转运？ 5 5、受体与配体，其定义和分类？受体与配体，其定义和分类？ 6 6、生物电、静息电位、动作电位的概念？生物电、静息电位、动作电

2、位的概念？ 为什么说为什么说 静息电位是静息电位是K K+ +的平衡电位。的平衡电位。 第二章 细胞的基本功能细胞细胞-是结构和功能的基本单位是结构和功能的基本单位 细胞细胞的功能共性：的功能共性： 1 1、跨膜、跨膜- -物质转运物质转运功能。功能。 2 2、生物电现象。、生物电现象。 3 3 、肌细胞的收缩功能。、肌细胞的收缩功能。 第一节第一节 细胞膜的基本功能细胞膜的基本功能 细胞膜把胞内容物与细胞的周围环境细胞膜把胞内容物与细胞的周围环境分隔开来，起到了屏障作用、使其理化成分保持分隔开来，起到了屏障作用、使其理化成分保持相对稳定。细胞生命活动所需相对稳定。细胞生命活动所需O O2 2

3、和和营养物质，以营养物质，以及及COCO2 2和代谢废物等，都必须通过胞膜进出细胞，和代谢废物等，都必须通过胞膜进出细胞，这就涉及物质的跨膜转运过程。该膜必然是个半这就涉及物质的跨膜转运过程。该膜必然是个半透膜的结构透膜的结构 。 膜膜脂质脂质双分子层双分子层1972年提出的膜结构的 “液态镶嵌膜型学说液态镶嵌膜型学说”已被公认。该学说认已被公认。该学说认为，膜的基架是为，膜的基架是液态的脂质双分子层液态的脂质双分子层，其间，其间镶嵌镶嵌着许多具有不同着许多具有不同结构和功能的蛋白质。结构和功能的蛋白质。形式上分为形式上分为表面蛋白表面蛋白(主在内表面主在内表面) 和整合和整合蛋白蛋白(功能蛋

4、白功能蛋白) ：如载体、通道和离子泵等。：如载体、通道和离子泵等。膜脂质在体温条件下呈液态，细胞所有的基本活动膜脂质在体温条件下呈液态，细胞所有的基本活动(出入胞、分裂出入胞、分裂和功能的蛋白质等和功能的蛋白质等)都依赖于质膜保持适当的流动。都依赖于质膜保持适当的流动。 胞膜物质转运的方式有以下几种：胞膜物质转运的方式有以下几种： 1.单纯扩散；单纯扩散；2.易化扩散；易化扩散；3.主动转运；主动转运；4.出胞、入胞出胞、入胞一、细胞膜的结构二、二、物质的转运方式物质的转运方式 ( (一一) ) 被动运输：被动运输： 细胞膜细胞膜不耗能，不耗能，为被动运输，包括：为被动运输，包括：单纯扩散单纯

5、扩散和和易化扩散易化扩散。 1 1、单纯扩散、单纯扩散：一一些些脂溶性脂溶性和和水溶水溶性小分子性小分子物质物质，（，（如如COCO2 2 ，O O2 2、N N2 2，水、乙醇、尿素、甘油等水、乙醇、尿素、甘油等）由）由膜的膜的高浓度的一侧向低浓度高浓度的一侧向低浓度的的一侧转运的过程称一侧转运的过程称为为单纯扩散单纯扩散。 影响因素影响因素: :浓差、膜的通透性。浓差、膜的通透性。 2 2 、易化扩散易化扩散: : (1)(1)经经通道介导通道介导的易化扩散的易化扩散 (2)(2)经经载体介导载体介导的易化扩散的易化扩散 一些一些亲水性物质亲水性物质（葡萄糖、氨基酸等）和（葡萄糖、氨基酸等

6、）和带电荷的离子带电荷的离子（K K+ +、NaNa+ +、CaCa2+2+等）不能透过细胞膜上的脂质双分子层，必须借助膜上的一种特殊的蛋白等）不能透过细胞膜上的脂质双分子层，必须借助膜上的一种特殊的蛋白质作为载体进行运输，包括质作为载体进行运输，包括 通道介导通道介导的易化扩散和的易化扩散和载体介导载体介导的易化扩散。的易化扩散。（顺浓度差）（顺浓度差）2 2、易化扩散定义、易化扩散定义: : 非脂容性物质，在膜蛋白的帮助下，顺浓非脂容性物质，在膜蛋白的帮助下，顺浓差差( (电位差电位差) )的跨膜运动称之易化扩散。的跨膜运动称之易化扩散。据膜蛋白不同分两种据膜蛋白不同分两种： (1)(1)

7、通道介导的易化扩散：通道介导的易化扩散：指指通道蛋白通道蛋白帮助下的易化扩散。帮助下的易化扩散。 已确认的通道：钠通道、钾通道、钙通道、已确认的通道：钠通道、钾通道、钙通道、ClCl通道。受浓差通道。受浓差和电位差的影响和电位差的影响 。 门控通道：门控通道：指通道的开指通道的开( (激活激活) )或关或关( (失活失活) )受一定的因素控制；据机制的不受一定的因素控制；据机制的不同同 化学门控通道；化学门控通道； 可分可分 电压门控通道；电压门控通道； 机械门控制通道。机械门控制通道。 (2)载体介导的异化扩散载体介导的异化扩散-载体转运载体转运 定义定义：指：指膜载体膜载体在蛋白帮助下的易

8、化扩散在蛋白帮助下的易化扩散。 转运物质转运物质: : 亲水性亲水性小分子物质小分子物质，如，如GSGS、AAAA等。等。 转运过程：转运过程：由膜高浓度一侧载体蛋白与被转运物质结合，引起由膜高浓度一侧载体蛋白与被转运物质结合，引起构型构型变化变化、-移向浓度低的另一侧、再与移向浓度低的另一侧、再与结合物分离结合物分离、释放。、释放。 转运特征：转运特征： 特异性特异性：即一种载体只能转运一种物质。：即一种载体只能转运一种物质。 饱和现象饱和现象：即载体的结合位点的数量有限、：即载体的结合位点的数量有限、 因此、结合的物质数量也因此、结合的物质数量也有限。有限。 竟争性抑制竟争性抑制：指一种载

9、体可同时转运两种：指一种载体可同时转运两种 物质时物质时: A: A物质物质 B B物质物质； B B物质物质 A A物质物质 。 （一）（一）. .单纯扩散单纯扩散(simple diffusion)(simple diffusion) (1) (1)概念概念: :一些脂溶性物质由膜的一些脂溶性物质由膜的高浓度一侧向低浓高浓度一侧向低浓度一侧移动度一侧移动的过程。的过程。1、经通道的易化扩散经通道的易化扩散转运的物质转运的物质: :各种带电离子各种带电离子2 2、经载体的易化扩散、经载体的易化扩散转运的物质：葡萄糖、氨基酸等小分子亲水物质转运的物质：葡萄糖、氨基酸等小分子亲水物质易化扩散易化

10、扩散特点特点: : 需依靠特殊膜蛋白质需依靠特殊膜蛋白质 不需另外消耗能量不需另外消耗能量 选择性选择性 饱和性饱和性 竟争性竟争性 浓度和电压依从性浓度和电压依从性 (二)主动转运主动转运 定义定义: : 离子或小分子物质在离子或小分子物质在泵蛋白泵蛋白的帮助的帮助 下、逆逆电电-化学梯度化学梯度( (或或浓差、电位差浓差、电位差) )的跨膜转运过程称的跨膜转运过程称主动转运主动转运。 (即物质透过细胞膜由低浓度的一侧运送到高浓度的另一侧的过程，需要物质透过细胞膜由低浓度的一侧运送到高浓度的另一侧的过程，需要消耗消耗ATPATP能量能量) ) 如：如：NaNa+ +K K+ +泵。泵。 生物

11、泵很多、主要有钠钾泵生物泵很多、主要有钠钾泵: :1 1个分子个分子ATPATP的能量可有的能量可有3 3个个NaNa运运出胞外、出胞外、 2 2个个K K运入胞内。运入胞内。 细胞细胞内内NaNa稍稍增高增高或或细胞外细胞外K K稍稍增高增高 NaNa+ +K K+ +泵泵激激活活逆浓差或电位差的转运过程开始逆浓差或电位差的转运过程开始从而保持了从而保持了NaNa+ +K K+ +不均不均衡性分布，后者是维持细胞兴奋性的重要机制。衡性分布，后者是维持细胞兴奋性的重要机制。 NaNa+ +K K+ +泵泵普遍普遍存在于各细胞膜上。存在于各细胞膜上。主动转运的主动转运的特点特点： 需要消耗能量需

12、要消耗能量, ,能量由分解能量由分解ATPATP来提供；来提供； （耗能）（耗能） 依靠特殊膜蛋白质依靠特殊膜蛋白质( (泵泵) )的的“帮助帮助”； （依靠（依靠“泵泵”的参与）的参与） 是逆电是逆电- -化学梯度进行的。化学梯度进行的。 （逆浓度差）（逆浓度差） 如如:Na:Na+ +-K-K+ +泵、泵、HH+ +-K-K+ +泵泵 等等 通道转运与钠通道转运与钠-钾泵转运模式图钾泵转运模式图 维持维持胞胞 外 Na+Na+高、高、 胞内胞内 K+K+高高；原先原先的的不均匀分布状态不均匀分布状态2K2K+ +泵至细胞内泵至细胞内;3Na;3Na+ +泵至细胞外泵至细胞外分解分解ATPA

13、TP并并产生能量产生能量当当NaNa+ + i i/K/K+ + o o激活激活 钠钠-钾泵钾泵 钠钠- -钾泵钾泵: : ( (三三) )入胞和出胞入胞和出胞 出胞出胞: : 指细胞内物质以指细胞内物质以分泌囊泡分泌囊泡的形式排出胞的过程。主要见的形式排出胞的过程。主要见于细胞的于细胞的 “分泌活动分泌活动”。如内分泌腺的激素排放；神经递质的。如内分泌腺的激素排放；神经递质的释放，细胞废物的排出等。释放，细胞废物的排出等。 入胞入胞: : 大分子物质或团块大分子物质或团块( (如细菌、病毒、异物或血浆中脂蛋如细菌、病毒、异物或血浆中脂蛋白颗粒、大分子营养物质等白颗粒、大分子营养物质等) )进

14、入细胞的过程称之进入细胞的过程称之入胞入胞。 先与膜接触，胞膜凹陷、包裹、脱离等进入细胞形成先与膜接触，胞膜凹陷、包裹、脱离等进入细胞形成吞噬小泡。固体物质入胞称吞噬小泡。固体物质入胞称吞噬吞噬；液体物质称；液体物质称吞饮吞饮。 二、细胞膜上的受体功能二、细胞膜上的受体功能 ( (一一) )受体与配体受体与配体 受体是细胞膜或胞内的一类特殊蛋白质(占胞膜表面积的千分之一) 它能特异性(即专一性)的与激素等化学物质结合，产生生理效应。 受体按部位可分为：膜受体(占多数)、胞浆受体、核受体。 配体：指能与受体进行特异性结合并产生效应的物质。如激素、神经递质和药物等。 特异性特异性 受体与配体的结合

15、具有： 饱和性饱和性 可逆性可逆性 ( (一一) )受体受体的功能的功能 受体的功能一是能识别、结合体液中的配体；二是能转发化学信息。即受体与激素等化学物质结合后激活 “腺肝酸环化酶” 、在Mg2+的共同催化下，胞内的ATP转变为 “环一磷酸腺苷(cAMP)” 。后者可激活胞内许多酶系统、从而产生生理效应。出胞：出胞：入胞入胞: : 有一部分入胞作用过程中，外来的大分子团块首先被细胞膜上的受体蛋白质辨认而发生特异性结合后引起，称之为受体介导的入胞作用？奈 第三节第三节 细胞的生物电现象细胞的生物电现象 生物电：生物电：指细胞在安静或活动时的生物电变化指细胞在安静或活动时的生物电变化 跨膜电位跨

16、膜电位 ( (膜电位膜电位) ) ：指生物电发生在膜两侧而称指生物电发生在膜两侧而称之。之。 安静状态安静状态-静息电位静息电位 (RP)(RP) 活动状态活动状态-动作电位动作电位 (AP)(AP) 普遍存在可兴奋性组织，是十分重要的生命现象普遍存在可兴奋性组织，是十分重要的生命现象。与兴奋。与兴奋与传导有密切的关系。与传导有密切的关系。放致体表特定部位、引导、记录下来就放致体表特定部位、引导、记录下来就成为心电图、脑电图、肌电图等。成为发现、诊断和估量成为心电图、脑电图、肌电图等。成为发现、诊断和估量疾病进程的重要手段。疾病进程的重要手段。 一、一、静息电位静息电位( (RPRP) ) 以

17、神经纤维为例、介绍 “细胞的生物电现象细胞的生物电现象” 。 一、一、静息电位静息电位及及产生机制产生机制静息电位静息电位 定义：指细胞在安静状态下存在于细胞膜内定义：指细胞在安静状态下存在于细胞膜内外两侧外两侧内负外正内负外正的电位差。的电位差。 静息电位静息电位(RP)(RP)1 1. .概概 念念 ：细胞处于相对安静状态时，细胞膜：细胞处于相对安静状态时，细胞膜 内外存在的电位差。内外存在的电位差。 2.RP2.RP实验现象：实验现象：2 2、证明、证明RPRP的实验：的实验：（甲）当（甲）当A A、B B电极都位于电极都位于细胞膜外，无电位改变，细胞膜外，无电位改变，证明膜外无电位差证

18、明膜外无电位差。（乙）当（乙）当A A电极位于细胞电极位于细胞膜外，膜外， B B电极插入膜内时，电极插入膜内时，有电位改变，有电位改变，证明膜内、证明膜内、外间有电位差外间有电位差。（丙）当（丙）当A A、B B电极都位于电极都位于细胞膜内，无电位改变，细胞膜内，无电位改变，证明膜内无电位差证明膜内无电位差。 3 3、与、与RPRP相关的相关的几个几个概念概念： 1)1)静息电位静息电位: :细胞处于相对安静状态时，细胞膜内细胞处于相对安静状态时，细胞膜内、外存外存在的电位差。在的电位差。 2)2)膜电位膜电位: :因电位差存在于膜的两侧所以又称为膜电位。因电位差存在于膜的两侧所以又称为膜电

19、位。 3)3)极化状态极化状态：C在安静时膜两侧稳定的外正、内负状态。在安静时膜两侧稳定的外正、内负状态。 RPRP值描述值描述: : RPRP的绝对值的绝对值： ( (从从-70-90mV) -70-90mV) 超极化超极化 4) 超超极化：极化：以为静息电位为准，膜内以为静息电位为准，膜内(负负)电位增大称之电位增大称之超极化超极化。 RPRP的绝对值的绝对值( (从从-70-50mV) -70-50mV) 去极化去极化； 5)去去极化：极化：静息电位减小静息电位减小-70至至-60mv称之。称之。(1)(1)静息状态下细胞膜内、外离子分布不匀静息状态下细胞膜内、外离子分布不匀 NaNa+ + i iNaNa+ + o o110, 110, K K+ + i iKK+ + o o301301 Cl Cl- - i iClCl- - o o114, 114, A A- - i iAA- - o o 41 41静息电位的产生条件静息电位的产生条件 膜内：膜内：膜膜 外外:静息状态下细胞膜对离子的通透性具有选择性静息状态下细胞膜对离子的通透性具有选择性 通