《动物生理学》教学课件：02 细胞膜的功能结构和跨膜信号通讯

1、第二章 细胞膜的功能结构和跨膜信号通讯,第一节 细胞膜的超微结构及物质跨膜转运 第二节 细胞间通讯和信号,第一节 细胞膜的超微结构及物质跨膜转运,一、细胞膜的分子结构及其组成 二、细胞跨膜物质转运,细胞的基本结构,一、细胞膜的分子结构及其组成,细胞膜功能：,与质膜结构相同的还有：核膜、线粒体膜、内质网膜，统称为单位膜,细胞膜是一种主动选择性、具有特殊结构的“半透膜”,天然屏障防止内容物流失，保持理化性质基本稳定,主动转运物质出入细胞：获得营养物质、排出代谢产物,建立离子浓度梯度对膜的电活动至关重要,单位膜的结构组成,单位膜的物质组成,（一）细胞膜脂质双分子层及其功能,图2-8,细胞膜的液体镶嵌

2、模型（fluid mosaic model）,胆碱,磷酸,甘油,脂肪酸（尾）,极性？,头,极性？,膜脂质的特点,熔点较低在一般体温下呈液态，具有一定程度流动性 在较高温度下呈溶胶状态 在较低温度下呈凝胶状态,（二）细胞膜蛋白质及其功能,转运蛋白：参与膜内外物质转运的 膜通道 载体 离子泵等 受体蛋白：能与激素或递质特异性结合的 酶蛋白：具有催化作用的 免疫蛋白：与细胞的免疫机能有关的,细胞膜含100多种不同的蛋白质成分,膜蛋白与膜脂质两种结合方式,表面蛋白质peripheral protein（20-30%）：以肽链的氨基酸基团与脂质的极性基团结合，分布于膜的内侧或外侧表面。,整合蛋白质int

3、egral protein（70-80%）：肽链一次或多次贯穿整个脂质双分子层，肽链的两端伸出膜外。,二、细胞的跨膜物质转运,（一）单纯扩散 （二）膜蛋白介导的跨膜转运 （三）出胞和入胞,（一）单纯扩散 simple diffusion,顺浓度梯度,为数有限的脂溶性物质（？）才能通过：O2、CO2、肾的代谢产物等,HO2可以自由通过（？）,（二）膜蛋白介导的跨膜转运,1 由载体介导的易化扩散 2 由通道介导的易化扩散 3 原发性主动转运（primary active transport） 4 继发性主动转运,1 由载体carrier介导的易化扩散（facilitated diffusion）,

4、特点： 特异性 饱和现象 竞争性抑制 顺浓度梯度 如葡萄糖、氨基酸,2 由通道channel介导的易化扩散,特点： 顺浓度梯度 通道的结构和功能状态能迅速改变 Activationinactivation 通道具有两种不同的功能状态： 失活：是紧随激活出现的绝对不应期 关闭：相当于细胞的静息期或兴奋后的相对不应期 K+、Na+、Ca2+通道,3 原发性主动转运（primary active transport）,定义：是细胞直接利用代谢产生的能量将物质逆电化学能量差进行的跨膜转运过程。 特点： 逆浓度梯度 需要能量 由离子泵介导 如钠-钾泵= K+-Na+-ATP酶 H+- K+-ATP酶 C

5、a+-ATP酶 H+- ATP酶,原发性主动转运模式图,K+-Na+-ATP酶工作机制,4 继发性主动转运-Na+-葡萄糖的同向转运,（三）出胞和入胞大分子物质,受体介导的入胞和出胞,入胞主动活动过程需要ATP供能 吞噬细菌、病毒、血浆脂蛋白颗粒、大分子营养物质、组织碎片、多肽类激素等代谢产物 吞饮 胞吮 小窝胞吮 受体介导式入胞,出胞（胞吐）-主要见于细胞的分泌活动 内分泌腺细胞分泌激素 神经细胞轴突末梢释放神经递质 作用： 为质膜更新补充新的成分 将细胞内合成的一些物质（蛋白质、激素等）排出 与钙浓度变化有关,第二节 细胞间通讯和信号转导,（一）离子通道受体介导的跨膜信号传递（促离子型受体

6、）,1. 化学门控通道,2. 电压门控通道,（二）G蛋白偶联受体介导的信号转导（促代谢型受体）,（三）激酶相关受体介导的跨膜信号转导（酶催化型受体）,内环境,化学信使：神经递质、激素、离子等,跨膜信号传递,高效的传输信号的2种机制,电信号传递,化学信号传递,迅速、局部,范围广,3种最基本的信息传递方式,电信号和化学信号通过细胞间缝隙连接或细胞间连接在细胞质间的直接传递,通过自分泌、旁分泌或神经肽进行的局部化学通讯,使用电信号和化学信号相结合的长距离通讯方式,1. 化学门控通道 化学门控通道直接受神经末梢释放的神经递质等化学物质的控制。膜电位变化没有直接影响,（一）离子通道受体介导的跨膜信号传递

7、,如N型乙酰胆碱受体的通道由1、2、五个亚单位组成梅花状通道样结构，其中1、2与Ach具有较高的特异性结合能力.,神经突轴末梢,Ach,烟碱型Ach受体和通道结构模型,2.电压门控通道,信号传导细胞内部,3种Na+通道、 5种K+通道、 3种Ca2+通道,（二）G蛋白偶联受体介导的信号转导,G蛋白偶联受体系统组成部分,（二）G蛋白偶联受体介导的信号转导,外界化学因子与受体结合 （1）激活与受体耦联的G蛋白（guanine nucleotide-binding protein） （2）G蛋白的-亚单位与其他两种亚单位 分离，并结合GTP作用于效应器酶。 （3）导致第二信使（如cAMP酶）含量增

8、加并发挥作用。,G蛋白偶联受体,（三）激酶相关受体介导的跨膜信号转导,酪氨酸激酶相关受体 受体鸟苷酸环化酶 受体丝氨酸/苏氨酸激酶,第三章 神经元的兴奋与传导,一、静息电位与动作电位的形成 二、神经冲动的产生和传导 三、神经干复合动作电位,一、静息电位与动作电位形成的离子基础,1. 静息电位及其机制 定义：细胞在安静状态下存在于细胞膜两侧内负外正的电荷变化 机制：K+外流 K+平衡电位： 胞内胞外=155 4,一、静息电位与动作电位形成的离子基础,静息电位主要取决于K+平衡电位： 因为细胞外K+浓度降低时，静息电位越大；反之则越小。而改变Na+浓度时没有影响。 所以： 膜内K+向膜外扩散至维持

9、膜内外动态平衡的水平是形成动作电位的主要离子基础。,一、静息电位与动作电位形成的离子基础,2. 动作电位及其机制 定义：细胞兴奋后存在于细胞膜两侧内正外负的电荷变化 机制： 去极相：Na+内流 复极相：K+外流（激活稍迟，通透性增加也慢） Na+平衡电位,刺激,Na+通道几乎立即被激活,大量的Na+内流,去极化,形成新的膜内正电位足以阻止Na+内流,这时膜两侧的电位差相当于Na+平衡电位,动作电位的产生原因： Na+ K+通道被激活，膜对Na+ K+通透性先后增高的结果。 动作电位的峰值也接近Na+平衡电位 除Na+ K+外，其他离子也与静息电位和动作电位形成有关,二、神经冲动的产生和传导,（

10、一）阈下外向电流引起电紧张性局部反映,内向电流所致的阳极电紧张电位,（二）局部反应（局部电位）随刺激强度增强而达到阈电位水平时即爆发冲动,（三）冲动一旦产生即能向远处作非递减性传导,全或无式的锋电位即冲动一经产生即被作为某种信息的单位而传导（conduction）？,冲动的传导：同一细胞范围内锋电位的传送或扩布，即细胞的某一部位所产生的冲动被传播到该细胞的其他部位，使依次经历一次膜电位的倒转。,冲动的传递：冲动在细胞之间则以传递（transmission）表示,生理完整性 双向传导 非递减性 绝缘性 相对不疲劳性,1.神经传导的一般特点,生理完整性：神经纤维在结构上和生理机能上都是要完整的 纤

11、维被切断冲动不能通过伤口 结构连续，但机械压力、冷冻、电流和化学药品可引起传导阻滞（block）,1.神经传导的一般特点,1.神经传导的一般特点,双向传导,1.神经传导的一般特点,双向传导,1.神经传导的一般特点,非递减性,绝缘性（有髓鞘）,相对不疲劳性,2.冲动传导的局部电路学说,有髓神经纤维：跳跃式传导，速度快。 无髓神经纤维：连续传递，速度慢。,局部电流：兴奋部位与非兴奋部位之间构成局部电流。,三、神经干复合动作电位,哺乳动物神经的一个复合动作电位,图2-17,双向动作电位和单相动作电位,神经干复合动作电位的定义与特点 1）定义：神经干所包含的许多神经纤维的生物电变化的总和。 2）特点：

12、 兴奋快慢与阈值有关：阈值低的先兴奋，阈值高的后兴奋。 兴奋传导速度与纤维直径成正相关系。,第四章 突触传递与突触活动的调节,第一节 神经肌肉接头 第二节 神经元突触 第三节 神经递质系统,一、神经肌肉接头的结构和机能特征 1.神经-肌肉接头的结构,拮抗Ach-R 筒箭毒碱,AchE抑制剂 毒扁豆碱 新斯的明 有机磷农药,阻Ach释放 肉杆毒素： 化妆,2.神经-肌肉接头传递兴奋的特征： 单向传递： 突触延搁： 高敏感性和易疲劳性,生理完整性 双向传导 非递减性 绝缘性 相对不疲劳性,神经传导的一般特点,图2-21,第二节 神经元突触,电突触：相邻细胞通过其缝隙连接使电流从一个细胞直接流向另一细胞,整流突触,交互突触,化学突触：使用扩散的递质分子在两细胞间传递信息,四 突触活动的调节,突触前抑制 突触后抑制 传入侧枝性抑制 回返性抑制 突触传递的可塑性调节,突触的连接形式,突触后抑制,三 突触后电位及突触的总和,突触前抑制,第三节 神经递质系统,乙酰胆碱阿托品 山莨菪碱,肾上腺素和去甲肾上腺素,-氨基丁酸（GABA）-抑制性递质,5-羟色胺-抑制性递质,第五章 肌肉收缩,一、骨骼肌细胞的结构 二、兴奋收缩偶联 三、骨骼肌收缩的不同外在表现,一、骨骼