第二讲信号与物质的跨膜转运

1、第二讲第二讲 物质和信息在细胞上的转运物质和信息在细胞上的转运n第一节第一节 细胞膜的结构和物质转运功能细胞膜的结构和物质转运功能n第二节第二节 细胞的跨膜信号转导细胞的跨膜信号转导n第三节第三节 细胞的生物电现象细胞的生物电现象n第四节第四节 肌细胞的收缩肌细胞的收缩细胞的整体结构细胞的整体结构第一节 细胞膜的结构和物质转运功能一、细胞膜的结构概述一、细胞膜的结构概述（一）结构（一）结构液态镶嵌模型液态镶嵌模型脂质双分子层脂质双分子层细胞膜的蛋白细胞膜的蛋白细胞膜的糖类细胞膜的糖类（二）细胞膜的主要作用（二）细胞膜的主要作用1) 脂质双分子层脂质双分子层:屏障作用屏障作用 磷脂磷脂： 70%

2、 胆固醇：胆固醇：30% 鞘脂：鞘脂： 少量少量2) 细胞膜蛋白： 与物质、能量和信息的跨膜转运或转化有关与物质、能量和信息的跨膜转运或转化有关 表面蛋白质（表面蛋白质（peripheral protein） 整合蛋白质（整合蛋白质（integrated protein）3) 细胞膜糖类：细胞膜糖类： 单糖排列顺序的特异性，可作为单糖排列顺序的特异性，可作为“分子语言分子语言” 起识别作用起识别作用 目前对细胞膜结构的认识可归纳如下目前对细胞膜结构的认识可归纳如下1、具有极性头部和非极性尾部的磷脂分子在水、具有极性头部和非极性尾部的磷脂分子在水相中具有自发形成封闭的膜系统的性质，以疏相中具有自

3、发形成封闭的膜系统的性质，以疏水性非极性尾部相对，极性头部朝向水相的磷水性非极性尾部相对，极性头部朝向水相的磷脂双分子层是组成细胞膜的基本成分。脂双分子层是组成细胞膜的基本成分。2、蛋白质分子以不同的方式镶嵌在脂质双分子、蛋白质分子以不同的方式镶嵌在脂质双分子中或结合在其表面，蛋白的类型，蛋白的分布中或结合在其表面，蛋白的类型，蛋白的分布的不对称及其与脂分子的协同作用赋予细胞膜的不对称及其与脂分子的协同作用赋予细胞膜具有各自的特性与功能。具有各自的特性与功能。3、细胞膜可以看成是蛋白质在脂质双分子细胞膜可以看成是蛋白质在脂质双分子中的二维溶液，具有流动性。但其流动中的二维溶液，具有流动性。但其

4、流动性受多种因素限制。性受多种因素限制。二、物质的跨膜转运（一）单纯扩散（一）单纯扩散 1、概念：脂溶性的小分子在细胞膜两侧、概念：脂溶性的小分子在细胞膜两侧由由 浓度高的一侧向低的一侧转运的过程。浓度高的一侧向低的一侧转运的过程。 2、转运对象：脂溶性的小分子、转运对象：脂溶性的小分子 3、特点：高到低，不耗能、特点：高到低，不耗能 4、影响因素：膜两侧浓度、膜的通透性、影响因素：膜两侧浓度、膜的通透性（二）膜蛋白介导的跨膜转运（二）膜蛋白介导的跨膜转运1 1、载体载体介导的介导的易化扩散易化扩散（1 1）概念：非脂溶性物质或脂溶性很小的物质）概念：非脂溶性物质或脂溶性很小的物质在载体蛋白的

5、的帮助下，在细胞膜两侧由浓度在载体蛋白的的帮助下，在细胞膜两侧由浓度高的一侧向低的一侧转运的过程。高的一侧向低的一侧转运的过程。（2 2）转运对象：转运对象：非脂溶性物质或脂溶性很小的非脂溶性物质或脂溶性很小的物质（葡萄糖、氨基酸）物质（葡萄糖、氨基酸）（3 3）特点：高到低、不耗能、饱和现象、结构）特点：高到低、不耗能、饱和现象、结构特异性、竞争抑制性特异性、竞争抑制性2、通道介导的介导的易化扩散特点：有一定特异性，但没有载体严格特点：有一定特异性，但没有载体严格;可可以处于开放或关闭的不同功能状态，其以处于开放或关闭的不同功能状态，其通透性变化快。（门控通道）通透性变化快。（门控通道）区别

6、：区别：中介不同速度不同通道有离中介不同速度不同通道有离子选择性子选择性n化学门控通道 n电压门控通道 n机械门控通道 （体内存在不少能感受机械性刺激并引致细胞功能改变的细胞。如内耳毛细胞顶部的听毛在受到切和力的作用产生弯曲时，毛细胞会出现暂短的感受器电位，这也是一种跨膜信号转换，即外来机械性信号通过某种结构内的过程，引起细胞的跨膜电位变化。据精细观察，从听毛受力而致听毛根部所在膜的变形，到该处膜出现跨膜离子移动之间，只有极短的潜伏期，因而推测可能是膜的局部变形或牵引，直接激活了附近膜中的机械门控通道。 ） K+电位门通道电位门通道3 原发性主动转运原发性主动转运概念：是细胞直接利用代谢产生的

7、能量物概念：是细胞直接利用代谢产生的能量物 质逆浓度梯度或电位梯度进行跨膜转运质逆浓度梯度或电位梯度进行跨膜转运的过程。的过程。对象：带电离子（对象：带电离子（Na+、K+、Ca2+）特点：特点： 低到高，耗能，低到高，耗能，中介：离子泵中介：离子泵4、继发性主动转运、继发性主动转运特点特点:需耗能、能量来自膜两侧的浓度差需耗能、能量来自膜两侧的浓度差中介体：转运体中介体：转运体分类：同相主动转运、异相主动转运分类：同相主动转运、异相主动转运（三）、出胞和入胞（三）、出胞和入胞对象：大分子物质或团块对象：大分子物质或团块出胞：胞质内的大分物质以分泌囊泡的形出胞：胞质内的大分物质以分泌囊泡的形

8、式排出细胞的过程。（激素的分式排出细胞的过程。（激素的分 泌、消化液的分泌、神经末梢的递泌、消化液的分泌、神经末梢的递 质释放等）质释放等）吞噬吞噬吞饮吞饮液相入胞液相入胞受体介导入胞受体介导入胞物质转运物质转运主动转运主动转运被动转运被动转运单纯扩散单纯扩散易化扩散易化扩散载体介导载体介导通道介导通道介导原发性原发性继发性继发性出出 胞胞入入 胞胞吞噬吞噬吞饮吞饮液相入胞液相入胞受体介导受体介导第三节细胞的生物电现象一、静息电位及其产生机制一、静息电位及其产生机制（一）概念：细胞在未受刺激时（静息状（一）概念：细胞在未受刺激时（静息状态）存在于细胞膜内、外两侧的电位差。态）存在于细胞膜内、外

9、两侧的电位差。（极化）（极化）（二）现象（二）现象枪乌鰂枪乌鰂（三）产生机制（三）产生机制1、细胞内外离子分布不同（离子基础）、细胞内外离子分布不同（离子基础）2、静息时细胞膜对离子的通透性不同、静息时细胞膜对离子的通透性不同3、钠钾泵活动的水平对静息电位也有、钠钾泵活动的水平对静息电位也有一定程度的影响一定程度的影响极化的概念极化的概念二、动作电位二、动作电位（一）概念：在静息电位的基础上，如果（一）概念：在静息电位的基础上，如果细胞受到一个适当的刺激，其膜电位就细胞受到一个适当的刺激，其膜电位就会发生迅速的一过性的波动，这种膜电会发生迅速的一过性的波动，这种膜电位的波动成为位的波动成为动作

10、电位动作电位。（二）现象：（二）现象：( (三）产生机制三）产生机制上升支：上升支： Na+内流（达到平衡电位）内流（达到平衡电位）下降支：下降支： K+外流外流 后电位：后电位：钠钾泵活动钠钾泵活动（三）动作电位的产生机制膜片钳技术膜片钳技术（四）产生条件（四）产生条件1、几个概念、几个概念 兴奋性兴奋性 ：机体、组织或细胞对刺激发生反应的能力。：机体、组织或细胞对刺激发生反应的能力。 刺激：刺激： 能为机体、组织或细胞感受到的环境变化。能为机体、组织或细胞感受到的环境变化。 （包括物理性、化学性、生物性、社会性）（包括物理性、化学性、生物性、社会性） 反应反应 ：机体、组织或细胞接受刺激后

11、所发生的变化。：机体、组织或细胞接受刺激后所发生的变化。 （兴奋动作电位（兴奋动作电位 抑制）抑制） 阈强度阈强度 ： 引起动作电位的最小刺激强度。（举例）引起动作电位的最小刺激强度。（举例） 阈刺激：阈强度的刺激。阈刺激：阈强度的刺激。 阈下刺激阈下刺激 阈上刺激阈上刺激 阈电位阈电位 2、动作电位产生条件、动作电位产生条件 细胞膜两侧必须达到阈电位。细胞膜两侧必须达到阈电位。3、动作电位动作电位的特点的特点 全或无全或无不衰减传导不衰减传导一旦产生后，会一旦产生后，会沿着细胞膜传导整个细胞，结果使整个沿着细胞膜传导整个细胞，结果使整个细胞都兴奋。细胞都兴奋。全或无现象全或无现象4 4、局部

12、电位局部电位的特点的特点 非全或无非全或无小范围传导小范围传导 总和（时间、空间）总和（时间、空间）5、动作电位传导方式、动作电位传导方式肌纤维或无髓鞘神经肌纤维或无髓鞘神经 有髓鞘的跳跃式传导有髓鞘的跳跃式传导三、细胞兴奋后兴奋性的变化三、细胞兴奋后兴奋性的变化第四节 肌细胞的收缩一、横纹肌一、横纹肌（一）神经（一）神经-肌接头兴奋的传递肌接头兴奋的传递（二）横纹肌细胞的微细结构（二）横纹肌细胞的微细结构肌丝的分子组成肌丝的分子组成（三）收缩过程（三）收缩过程 （四）横纹肌的兴奋收缩耦联（四）横纹肌的兴奋收缩耦联（五）影响横纹肌收缩效能的因素（五）影响横纹肌收缩效能的因素1、概念、概念 等长收缩等长收缩 等张收缩等张收缩 前负荷前负荷 后负荷后负荷 初长度初长度 最适初长度最适初长度2、具体的影响因素、具体的影响因素 前负荷前负荷 （在一定范围内，前负荷越大，初在一定范围内，前负荷越大，初长