动物生理学第一二节细胞的基本功能

动物生理学第一二节细胞的基本功能第一页，共三十九页，2022年，8月28日第一节细胞膜的结构特征和物质转运功能

细胞膜的功能

屏障功能

物质转运功能

信号转导功能第二页，共三十九页，2022年，8月28日

一、细胞膜的结构特征

在电子显微镜下分为三层，由脂质、蛋白质和糖类等物质组成，以蛋白质和脂质为主，糖类只占极少量。

流体镶嵌模型(fluidmosaicmodel)：细胞膜以流动性的脂质双分子层为基架，其中镶嵌着具有不同分子结构和不同生理功能的蛋白质，脂质和蛋白质分子通过非共价键相互作用结合在一起。脂质分子排列成5nm厚的连续双层，作为不透水层阻挡大多数水溶性分子通过，镶嵌在脂质双层中的跨膜蛋白质分子执行膜的其他功能。

第三页，共三十九页，2022年，8月28日第四页，共三十九页，2022年，8月28日第五页，共三十九页，2022年，8月28日

二、细胞膜的物质转运功能（一）被动转运

单纯扩散易化扩散

物质顺电势梯度或浓度梯度（即电-化学梯度）进行的跨膜转运过程。第六页，共三十九页，2022年，8月28日1、单纯扩散

疏水性小分子及极性分子能迅速地经扩散通过脂双层膜，是单纯的物理过程的跨膜物质转运方式其特点：①疏水性或脂溶性；②小分子；③高到低；④不耗能；⑤不需载体。

O2、CO2、N2、类固醇类激素、尿素、甘油、乙醇、H2O第七页，共三十九页，2022年，8月28日O2和CO2单纯扩散示意图第八页，共三十九页，2022年，8月28日特点：①亲水性或非脂溶性；②小分子；③高到低；④不耗能；⑤需膜蛋白。

稍大些的极性分子和小的带电离子通过细胞膜需要借助膜蛋白的帮助，扩散速率显著增大，这种扩散方式称为….2、易化扩散第九页，共三十九页，2022年，8月28日载体介导的易化扩散：水溶性小分子如葡萄糖、氨基酸、核苷酸等在载体蛋白的帮助下顺电-化学梯度进行的被动跨膜转运。特点：①顺浓度梯度转运；②高度的结构特异性；③饱和现象；④竞争性抑制。

第十页，共三十九页，2022年，8月28日通道介导的易化扩散：

电压门控离子通道

化学（配体）门控离子通道

机械门控离子通道第十一页，共三十九页，2022年，8月28日典型的哺乳动物细胞内外离子浓度的比较单位：mmol/L

第十二页，共三十九页，2022年，8月28日（二）主动转运

细胞通过本身的某种耗能过程，将某种物质分子或离子逆着电-化学梯度进行转运。特点：①小分子；②低到高；③耗能；④需载体。

根据主动转运过程中是直接消耗ATP还是间接消耗ATP，主动转运又可分为原发性主动转运和继发性主动转运两种类型。第十三页，共三十九页，2022年，8月28日1、原发性主动转运

由贯穿在脂质双分子层当中的离子泵蛋白介导、由ATP直接供能的逆电-化学梯度进行的跨膜物质转运方式。第十四页，共三十九页，2022年，8月28日钠泵作用示意图第十五页，共三十九页，2022年，8月28日钙泵，也称Ca2+-ATP酶，广泛分布于细胞膜、肌质网膜或内质网膜。细胞膜钙泵每分解1分子ATP可将1个Ca2+由细胞内转运到细胞外。当细胞内Ca2+浓度升高时，与钙调蛋白(calmodulin,CaM)生成Ca2+-CaM复合物。该复合物能与钙泵C端某一位点结合，激活钙泵，加速Ca2+外排。第十六页，共三十九页，2022年，8月28日通道转运与钠-钾泵转运模式图第十七页，共三十九页，2022年，8月28日2、继发性主动转运

某种物质逆电-化学梯度进行转运，但所消耗能量不是直接来源于ATP分解，而是由原发性主动转运建立的膜电-化学势能提供，这种转运方式就称之为….

小肠黏膜上皮细胞和肾小管上皮细胞对葡萄糖和氨基酸的吸收、Na+-H+交换、Na+-Ca2+交换、Na+-K+-2Cl-同向转运都是以继发性主动转运的方式完成的。第十八页，共三十九页，2022年，8月28日第十九页，共三十九页，2022年，8月28日同向协同转运第二十页，共三十九页，2022年，8月28日反向协同转运第二十一页，共三十九页，2022年，8月28日（三）出胞和入胞

1、出胞

胞质内的大分子物质以分泌囊泡的形式排出细胞外的过程。主要见于细胞的分泌活动以及神经细胞轴突末梢的递质释放活动。第二十二页，共三十九页，2022年，8月28日2、入胞

大分子物质或物质团块（如细菌、细胞碎片等）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。第二十三页，共三十九页，2022年，8月28日第二节细胞的跨膜信号转导细胞的跨膜信号转导

不同形式的外界信号作用于细胞表面，通过引起膜结构中特殊蛋白质分子的变构作用，将外界环境信息以新的信号形式传向膜内，引起靶细胞产生相应的生物学效应的过程。

第二十四页，共三十九页，2022年，8月28日

离子通道受体介导的跨膜信号转导

G蛋白偶联受体介导的跨膜信号转导

酶偶联受体介导的跨膜信号转导第二十五页，共三十九页，2022年，8月28日

化学门控离子通道一、离子通道受体介导的跨膜信号转导第二十六页，共三十九页，2022年，8月28日

二、G蛋白偶联受体介导的跨膜信号转导EWSutherland(1915-1974)1971NobelPrizeinPhysiologyorMedicine1957年美国药理和生理学家肝细胞膜碎片肾上腺素耐热小分子物质肝细胞的细胞质糖原分解完整肝细胞环磷酸腺苷cAMPcyclicadenosinemonophosphate第二信使

secondmessenger第二十七页，共三十九页，2022年，8月28日20世纪80年代美国科学家1994NobelPrizeinPhysiologyorMedicine第二十八页，共三十九页，2022年，8月28日EHFischerEGKrebs1992NobelPrizeinPhysiologyorMedicine20世纪60年代美国生化学家第二十九页，共三十九页，2022年，8月28日

（一）G蛋白偶联受体信号通路的组成

G蛋白偶联受体

鸟苷酸结合蛋白（G蛋白）

G蛋白效应器

第二信使

蛋白激酶、离子通道第三十页，共三十九页，2022年，8月28日4、第二信使5、靶蛋白

细胞外信号分子作用于细胞膜后产生的细胞内信号分子，如cAMP、cGMP、IP3、DG、NO、Ca2+，作用是将细胞外信号分子作用于细胞膜的信息传递给细胞内的靶蛋白。

离子通道

蛋白激酶

丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶

酪氨酸蛋白激酶受体-G蛋白-AC信号通路、受体-G蛋白-PLC信号通路、受体-G蛋白-离子通道信号通路

第三十一页，共三十九页，2022年，8月28日1、受体-G蛋白-AC信号通路

（二）G蛋白偶联受体介导的信号通路第三十二页，共三十九页，2022年，8月28日2、受体-G蛋白-PLC信号通路

许多配体与G蛋白偶联受体结合后可激活另一种G蛋白Gq，Gq可激活细胞膜上的磷脂酶C(PLC)，PLC再将膜脂质中的二磷酸磷脂酰肌醇(PIP2)迅速水解为三磷酸肌醇(IP3)和二酰甘油(DG)。第三十三页，共三十九页，2022年，8月28日第三十四页，共三十九页，2022年，8月28日三、酶偶联受体介导的跨膜信号转导

受体酪氨酸激酶receptortyrosinekinase，RTK

结合酪氨酸激酶的受体receptor-associatedtyrosinekinase

受体鸟苷酸环化酶receptorguanylylcyclase

受体丝氨酸/苏氨酸激酶receptorserine/threoninekinase,RSTK

受体酪氨酸磷酸酶receptortyrosinephosphatase,RTPase

细胞膜中有一类受体本身具有激酶、磷酸酶或环化酶的活性或具有募集胞质酶蛋白的能力，不需要G蛋白和第二信使的参与，受体单独可以完成跨膜信号传递，引起以级联磷酸化反应为主的信号转导，最终调节基因表达和细胞反应。这一类受体称为酶偶联受体。第三十五页，共三十九页，2022年，8月28日

受体酪氨酸激酶

主要介导与生长发育有关的细胞因子和一部