动物生理学 第二章细胞的基本功能

第二章细胞的基本功能目的要求：了解细胞膜的基本结构和物质转运功能。掌握生物电产生和兴奋传导的基本原理。上一页结束放映下一页一、细胞膜的基本结构（复习组织学有关内容）脂质双分子层（图）细胞膜蛋白质（图）细胞膜糖类（图）第一节细胞膜的基本结构和跨膜物质转运功能上一页结束放映下一页脂质双分子层特点：①同层横向移动的流动性:细胞膜既不是固态，亦不是液态，而是介于液、固态之间的液晶态。②稳定性：意义：细胞可以承受相当大的张力和外形改变而不破裂；而且即使膜结构有时发生一些较小的断裂，也可以自动融合而修复，仍保持膜的完整性。脂质双分子层功能：①屏障作用;②传递信息蛋白质结构：α螺旋或球形蛋白质特点：

流动性（横向移动）蛋白质功能：①转运物质;②传递信息;③免疫标志.单纯扩散：某些脂溶性物质，如O2、CO2等气体分子，通过细胞膜由高浓度一侧向低浓度一侧作跨膜运动或转运的过程。体内一些类固醇激素虽系脂溶性物质，理论上也能够靠单纯扩散由细胞外液进入胞浆内，但同时它们也可以在某些膜蛋白质的“帮助”下较快地进入细胞。上一页结束放映下一页（一）单纯扩散（simplediffusion）二、细胞膜的跨膜物转运功能（二）易化扩散（facilitateddiffusion）易化扩散：指非脂溶性或脂溶性甚小的物质（如葡萄糖、氨基酸，Na+、K+、Ca2+等无机离子）在细胞膜一些特殊蛋白质的“帮助”下，由膜的高浓度（高电位）一侧向低浓度（低电位）一侧扩散或转运的过程。易化扩散至少可区分为两种类型：一种是以蛋白质载体为中介（Carriermedialed）的易化扩散（图）；另一种是以离子通道（ionchannel）为中介的易化扩散（图）上一页结束放映下一页（三）主动转运（activetransport）主动转运：指细胞通过本身的某种耗能过程将某种物质的分子或离子由膜的低浓度一侧移向高浓度一侧的过程。在细胞膜的主动转运中研究得最充分的是对Na+和K+的主动转运过程。钠-钾泵（sodium-potassiumpump）：是镶嵌在膜的脂质双分子层中的、具有ATP酶活性的特殊蛋白质。它可被Na+、K+和Mg2+等离子所激活，通过分解ATP为物质主动转运提供能量（图）。上一页结束放映下一页1.初级主动转运（Na+、K+的主动转运）（图）2.继发性主动转运（葡萄糖的主动转运）（图）上一页结束放映下一页（三）主动转运（四）出胞（exocytosis）和入胞（endocytosis）入胞：指细胞外某些大分子物质或团块（例如侵入动物体内的细菌、病毒或大分子蛋白质等）被整批转入细胞的过程。如进入的物质是固体物质，便称为吞噬（phagocytosis）；如进入的是液体物质，则称为吞饮（pinocytosis）。上一页结束放映下一页（四）出胞（exocytosis）和入胞（endocytosis）上一页结束放映下一页出胞：指某些大分子物质或团块由细胞排出的过程。例如，腺细胞分泌某些酶和粘液，内分泌腺分泌激素以及神经末稍释放递质等都属于出胞作用。第二节细胞的跨膜信息传递功能一、跨膜信息传递的概念跨膜信息传递（transmembranesignalingtransmission）上一页结束放映下一页二、跨膜信息传递的主要方式

（一）通过膜受体-通道蛋白质完成的跨膜信息传递

受体（receptor）：指细胞中（包括细胞膜和细胞内）某些能与激素、递质和其它生物活性物质结合，并能引起特定生物学效应的特殊结构。通常是存在于细胞膜或细胞内的特殊蛋白质，主要是球状蛋白，也有的是糖蛋白或脂蛋白。通道（ionchannel）可分为化学门控通道（chemically-gatedchannel）和电压门控通道（voltage-gatedchannel）(图)

。上一页结束放映下一页（二）由膜受体、G蛋白和膜的效应器酶组成的跨膜信息传递系统

1.由膜受体、G蛋白和腺苷酸环化酶组成的跨膜信息传递系统。

2.由膜受体、G蛋白和磷脂酶C组成的跨膜信息传递系统。上一页结束放映下一页G蛋白：鸟苷酸结合蛋白的简称，有10多种亚型，但其结构和功能极为相似。G蛋白通常由α、β和γ3个亚单位组成，其中α亚单位起催化作用。无活性的G蛋白（抑制性G蛋白）与1分子GDP结合；已激活的G蛋白（兴奋性G蛋白）其α亚单位与GDP和其它2个亚单位分离，而与1分子GTP结合，并对膜的效应器酶起催化作用，后者的激活可引起胞浆中第二信使生成增加或减少（图）。上一页结束放映下一页（二）由膜受体、G蛋白和膜的效应器酶组成的跨膜信息传递系统第二信使：在细胞内继续传递激素所携带的调节信息的特殊化学物质，称为第二信使。含氮类激素的第二信使为cAMP，甾体类激素的第二信使为细胞内的激素-受体复合物。此外，Ca2+、

cGMP、前列腺素、三磷酸肌醇（IP3）和二酰甘油（DG）也可作为第二信使。（图）上一页结束放映下一页（二）由膜受体、G蛋白和膜的效应器酶组成的跨膜信息传递系统由膜受体、G蛋白和腺苷酸环化酶组成的跨膜信息传递系统

由膜受体、G蛋白和磷脂酶C组成的跨膜信息传递系统（三）由酪氨酸激酶受体完成的跨膜信息传递如胰岛素和细胞生长因子等的跨膜信息传递过程，其特点：1.无G蛋白参与2.无第二信使产生和胞浆中蛋白激酶的激活

3.该受体的膜内肽段具有磷酸激酶活性，磷酸化的位点是底物蛋白中的酪氨酸残基，并由此实现细胞外信息对细胞功能的调节。上一页结束放映下一页第三节细胞的兴奋性和生物电现象一、细胞的兴奋性（一）兴奋性和兴奋的含义

兴奋性（excitability）：细胞受到刺激后具有产生动作电位的能力或特性，称为兴奋性。兴奋（excitation）：细胞受刺激后产生了动作电位，称为兴奋。上一页结束放映下一页1.刺激的强度阈强度（thresholdintensity）：引起组织细胞产生兴奋的最小刺激强度。阈刺激阈下刺激阈上刺激(图)。2.刺激的持续时间时间阈值：引起组织产生兴奋的最短刺激作用时间。3.强度-时间变化率强度—时间变化曲线（图）（二）刺激引起兴奋的条件上一页结束放映下一页（三）组织兴奋性的变化(图)绝对不应期（absoluterefractoryperiod）相对不应期（relativerefractoryperiod）超常期（supranormalperiod）低常期（subnormalperiod）上一页结束放映下一页生物电现象：细胞在静息或活动状态下所伴随的各种电现象（离子电流、溶液导电、静息电位、动作电位等）总称为生物电现象。极化（polarization）：静息状态下，细胞膜外为正电位，膜内为负电位的状态，称为极化。去极化（depolarization）：生物膜受到刺激或损伤后，膜内外的电位差逐渐减小，极化状态逐步消除，此种过程称为去极化。超极化（hyperpolarization）：原有极化程度增强，静息电位的绝对值增大，兴奋性降低的状态。复极化（repolarization）：由去极化状态恢复到静息时膜外为正、膜内为负的极化状态的过程，称为复极化。二、细胞的生物电现象上一页结束放映下一页1.静息电位的概念静息电位（restingpotential）：细胞未受刺激时，存在于膜内外两侧的电位差。K+的平衡电位（equilibriumpotential）：当膜内外K+浓度差所形成的向外扩散力量和阻止K+继续外流的电场力达到动态平衡时，K+的净通量为零，此时所形成的电位差稳定于某一数值而不再增加，此电位差称为K+的平衡电位。（一）静息电位（图）上一页结束放映下一页Nernst公式：Ek=RTZF·ln[K+]0[K+]i2.静息电位形成的机理1.动作电位的概念动作电位（actionpotential）：细胞膜受到刺激后，在静息电位的基础上膜两侧电位所发生的快速、可逆的倒转和复原。（二）动作电位上一页结束放映下一页2.动作电位形成的机理（图）锋电位（spikepotential）：构成动作电位主要部分的一次短促而尖锐