第二章细胞的基本功能节

第二章细胞的基本功能节第1页，共49页，2023年，2月20日，星期一

第二章细胞的基本功能

第2页，共49页，2023年，2月20日，星期一第一节

细胞膜的基本结构和物质转运功能

一、细胞膜的基本结构基本内容：以液态的脂质双分子层为基架，不同分子结构的蛋白质镶嵌其中。（一）脂质双分子层

1.以磷脂类为主，约占脂质总量的70%以上；

2.胆固醇，一般低于30%；

3.少量属鞘脂类的脂质。功能：①屏障作用②传递信息

第3页，共49页，2023年，2月20日，星期一第4页，共49页，2023年，2月20日，星期一（二）细胞膜蛋白质功能：酶蛋白转运蛋白受体蛋白

①转运物质②传递信息③免疫标志

结构：主要以а-螺旋或球形蛋白质的形式存在。

表面蛋白存在形式分为

整合蛋白特点：流动性（横向移动）第5页，共49页，2023年，2月20日，星期一（三）细胞膜糖类

细胞膜所含糖类2%~10%，成分：主要是一些寡糖和多糖链形式：共价键的形式和膜脂质或蛋白质结合，形成糖脂或糖蛋白部位：糖链绝大多数是裸露在膜的外面一侧。功能：①免疫标志②传递信息

第6页，共49页，2023年，2月20日，星期一结构：寡糖和多糖链→糖蛋白或糖脂功能：形成细胞的抗原性和表型，参与细胞识别、黏附、分化、老化、吞噬、自身免疫、细菌感染等。如IgG糖链改变→自身抗原→自身免疫。

ABO血型抗原决定簇：

A抗原为乙酰氨基半乳糖胺，

B抗原为半乳糖。第7页，共49页，2023年，2月20日，星期一二、物质的跨膜转运

（一）单纯扩散概念：一些脂溶性的小分子物质由膜的高浓度一侧向低浓度一侧移动的过程。物质的移动方向和速度：决定于各该物质的浓度差，膜对该物质的通透性。第8页，共49页，2023年，2月20日，星期一

单纯扩散

[CO2]i＞[CO2]o[O2]o＞[O2]i第9页，共49页，2023年，2月20日，星期一影响因素：*动力：浓度差*阻力：通透性通透性：物质通过膜的难易程度扩散的物质：脂溶性高、分子量小的物质。

O2、CO2、N2、乙醇、少量激素、尿素、水等。第10页，共49页，2023年，2月20日，星期一（二）易化扩散概念：非脂溶性或脂溶性很低的物质，在膜蛋白质的帮助下，顺浓度梯度和/或电位梯度进行的跨膜转运。

通道膜蛋白分为载体离子泵转运体被动转运：通道、载体膜蛋白介导的跨膜转运（不耗能、顺梯度）

原发性主动转运：泵继发性（耗能、逆梯度）第11页，共49页，2023年，2月20日，星期一1.经载体的易化扩散103-5/秒转运的物质：葡萄糖(GL)、氨基酸(AA)等小分子亲水物质第12页，共49页，2023年，2月20日，星期一第13页，共49页，2023年，2月20日，星期一第14页，共49页，2023年，2月20日，星期一特征：（1）载体与溶质的结合有较高的化学结构特异性。

葡萄糖为例，在同样浓度差的情况下，右旋葡萄糖的跨膜通量大大超过左旋葡萄糖（人体内可利用的糖类都是右旋的）；木糖则几乎不能被载运。（2）饱和现象

膜结构中与该物质易化扩散有关的载体蛋质分子的数或每一载体分子上能与该物质结合的位点的数目是固定的。（3）竞争性抑制第15页，共49页，2023年，2月20日，星期一2．经通道易化扩散概念:带电的离子如Na+、K+、Ca2+、CI-等借助于通道蛋白的介导,由膜的顺浓度梯度或电位梯度的跨膜扩散。中介膜蛋白称为离子通道（离子选择性）

Na+、K+、Ca2+、CI-、非选择性阳离子通道等；

同一种离子，在不同细胞或同一细胞可存在结构和功能上不同的通道蛋白质。

第16页，共49页，2023年，2月20日，星期一经通道的易化扩散106-8/秒选择性，钾通道对K+/Na+为100/1,带电离子[K+]i＞[K+]o[Na+]o＞[Na+]i第17页，共49页，2023年，2月20日，星期一通道运输的特点：转运离子等①通道开闭取决于膜电位或化学信号②结构特异性体内至少已发现有三种以上的Ca2+通道

七种以上的K+通道与细胞在功能活动和调控的复杂化和精密化相一致。第18页，共49页，2023年，2月20日，星期一

离子通道活动表现-离子选择性

每一种通道都对一种或几种离子有较高的通透能力，其他离子则不易或不能通过。

钾通道对K+、Na+通透性之比为100：1

乙酰胆碱受体阳离子通道

对小的阳离子K+、Na+高度通透，不通透CI-。

第19页，共49页，2023年，2月20日，星期一特点:（1）相对特异性依靠膜上一些具有特殊结构的蛋白质分子的功能活动，完成它们的跨膜转运。（2）蛋白质分子结构上的易变性（包括其构型和构象的改变）和随之出现的蛋白质功能的改变，（3）处于细胞各种环境因素改变的调控之下。通道状态的变化：三种

第20页，共49页，2023年，2月20日，星期一通道蛋白状态：静息、激活、失活第21页，共49页，2023年，2月20日，星期一离子通道功能状态：

①静息状态-通道关闭：(备用状态)刺激能开放②激活状态-通道开放：离子扩散③失活状态-通道关闭:

刺激不能开放第22页，共49页，2023年，2月20日，星期一离子通道功能状态的调控：通道蛋白质有别于载体的重要特点之一，结构和功能状态可以因细胞内外各种理化因素膜电位、化学信号、机械刺激的影响而迅速改变。通道蛋白质结构中可能存在着类似闸门（gate）一类的基团，由它决定通道的功能状态。-门控

电压门控通道-膜两侧电位差化学门控通道-化学物质（Ach）机械门控通道—机械刺激第23页，共49页，2023年，2月20日，星期一*通道：通透性大、变化快——门控化学门控通道电压门控通道机械门控通道第24页，共49页，2023年，2月20日，星期一电压门控通道化学门控通道化学化学第25页，共49页，2023年，2月20日，星期一影响因素:

离子的易化扩散浓度差电位差通透性电化学梯度第26页，共49页，2023年，2月20日，星期一

（三）主动转运

概念：指物质逆浓度梯度或电位梯度的转运过程。

③入胞和出胞式转运。②继发性主动转运（简称：联合转运）分类：①原发性主动转运（简称：泵转运）如:Na+-K+泵、Ca2+-Mg2+泵等

特点：①需要消耗能量,能量由分解ATP来提供；②依靠特殊膜蛋白质(泵)的“帮助”；③是逆电-化学梯度进行的。第27页，共49页，2023年，2月20日，星期一1、原发性主动转运泵转运——Na+-K+泵简称钠泵。当[Na+]i↑[K+]o↑时，都可被激活，ATP分解产生能量，将胞内的3个Na+移至胞外和将胞外的2个K+移入胞内。第28页，共49页，2023年，2月20日，星期一化学本质：

钠泵是Na+-K+依赖式ＡＴＰ酶的蛋白质。也称Na+-K+-ＡＴＰ酶。启动机制：启动和活动强度与膜内多Na+和膜外多K+有关。第29页，共49页，2023年，2月20日，星期一

钠-钾泵的这种活动还为其它一些物质转运的提供了动力（如葡萄糖、氨基酸的吸收：Na+-载体-葡萄糖、Na+-载体-氨基酸的复合体形式进行的联合转运）。维持[Na+]o高、[K+]i高原先的不均匀分布状态2K+泵至细胞内;3Na+泵至细胞外分解ATP产生能量当[Na+]i↑/[K+]o↑激活钠-钾泵:第30页，共49页，2023年，2月20日，星期一

钠泵活动时

泵出Na+和泵入K+同时进行或“耦联”在一起3Na+(由胞内向胞外):

2K+

(由胞外向胞内)第31页，共49页，2023年，2月20日，星期一通道转运与钠-钾泵转运模式图第32页，共49页，2023年，2月20日，星期一

细胞膜上的钠泵活动的意义：（1）由钠泵活动造成的细胞内高K+

，是许多代谢反应进行的必需条件；（2）Na+和K+浓度梯度使细胞生物电活动产生的前提条件。（3）维持胞质渗透压和细胞容积相对稳定。

Na+和Cl-漏入≥K+漏出。哇巴因抑制钠泵活动大量细胞外Na+、Cl-漏入膜内，胞质渗透压升高，过多水进入膜内，引起细胞的肿胀，进而破坏细胞的结构；第33页，共49页，2023年，2月20日，星期一（4）维持细胞内pH相对稳定。Na+-H+交换（5）维持细胞内Ca2+浓度的稳定。Na+和K+

浓度梯度是Na+-Ca2+交换动力。（6）生电性。３个Na+移到膜外同时２个K+移入膜内。（7）Na+浓度梯度是其他物质继发转运的动力。第34页，共49页，2023年，2月20日，星期一2、继发性主动转运概念：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来自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释放的能量建立的。这种间接利用ATP能量的主动过程称为继发性主动转运。第35页，共49页，2023年，2月20日，星期一2.继发性主动转运概念：间接利用ATP能量的主动转运过程。即逆浓度梯度或逆电位梯度的转运时，能量非直接来自ATP的分解，是来自膜两侧[Na+]差，而[Na+]差是Na+-K+泵分解ATP释放的能量建立的。分类：

①同向转运

②逆向转运第36页，共49页，2023年，2月20日，星期一细胞外高钠，低糖细胞内低钠，高糖第37页，共49页，2023年，2月20日，星期一第38页，共49页，2023年，2月20日，星期一第39页，共49页，2023年，2月20日，星期一机制：转运体（膜蛋白）利用膜两侧Na+浓度梯度或电位梯度跨膜转运。没有Na+由高浓度的膜外顺浓度差进入膜内，就不会出现葡萄糖、氨基酸等分子逆浓度差进入膜内。第40页，共49页，2023年，2月20日，星期一转运体：膜蛋白同向转运：被转运的物质与Na+移动的方向相同。相应的转运体称为同向转运体。反向转运：被转运的物质彼此与Na+移动的方向相反。相应的转运体称为反向转运体或交换体。第41页，共49页，2023年，2月20日，星期一转运体

：

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）第42页，共49页，2023年，2月20日，星期一第43页，共49页，2023年，2月20日，星期一

被动转运主动转运

比较单纯扩散易化扩散

泵的异同点转运物质脂溶性、小分

水溶性、小分子、离子

水溶性、小分子、离子动力浓度差浓度差、电压差ATP

顺梯度

顺梯度

逆梯度特点扩散速度取决于膜蛋白介导

膜蛋白介导

①浓度差

通道载体

原发性、继发性

②膜通透性①浓度差①饱和②膜通透性②特异性

③电压差③