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细胞 — 人体的最基本的功能单位 本章内容： 细胞膜的物质转运功能 细胞膜的生物电现象

第二章 细胞的基本功能. 细胞 — 人体的最基本的功能单位 本章内容： 细胞膜的物质转运功能 细胞膜的生物电现象 细胞的信号转导功能 肌细胞的收缩功能. 第一节 细胞膜的结构和物质转运功能. 细胞膜的作用： 细胞膜是细胞和环境之间的屏障； 细胞膜有物质转运功能； 细胞膜还有跨膜信息传递功能。. 一、膜的化学组成和分子结构. 组成： 脂质（ lipid ）

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细胞 — 人体的最基本的功能单位 本章内容： 细胞膜的物质转运功能 细胞膜的生物电现象

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Presentation Transcript

  1. 第二章 细胞的基本功能 细胞—人体的最基本的功能单位 本章内容： 细胞膜的物质转运功能 细胞膜的生物电现象 细胞的信号转导功能 肌细胞的收缩功能

  2. 第一节 细胞膜的结构和物质转运功能 细胞膜的作用： 细胞膜是细胞和环境之间的屏障； 细胞膜有物质转运功能； 细胞膜还有跨膜信息传递功能。

  3. 一、膜的化学组成和分子结构 组成： 脂质（lipid） 蛋白质（protein） 糖类 结构： 液态镶嵌模型 fluid mosaic model 以液态的脂质双分子层为基架， 其间镶嵌着许多具有不同功能的 蛋白质

  4. 1.脂质双分子层： 磷脂（phospholipid）70% 分子结构 双嗜性分子 作用 使膜具有流动性 胆固醇（cholesterol）30% 作用 流度阻尼器

  5. 2.细胞膜蛋白 • 表面蛋白质（peripheral protein） • 特点 吸附在膜的内、外表面 • 举例 红细胞膜内的骨架蛋白 • 整合蛋白（integral protein） • 特点 一次或反复多次穿越脂质 • 双分子层 • 举例 载体 通道 离子泵

  6. 3.细胞膜糖类

  7. 二、物质的跨膜转运 • 小分子物质和水 单纯扩散 膜蛋白介导的跨膜转运 • 大分子物质 出胞和入胞

  8. 1.单纯扩散（simple diffusion） • 定义 • 扩散方向 高浓度 低浓度 • 特点 不消耗能量 • 举例 O2、 N2、 CO2、 乙醇 水

  9. 2.膜蛋白介导的跨膜转运 • 不消耗能量 经载体的易化扩散 经通道的易化扩散 • 消耗能量 主动转运 继发性主动转运

  10. 经载体的易化扩散（facilitated diffusion via carrier） • 定义 • 扩散方向 高浓度 低浓度 • 特点 *需要膜蛋白（载体）的帮助 *顺浓度梯度扩散,不消耗能量 *特异性 *饱和性 *竞争性抑制

  11. 经通道的易化扩散（facilitated diffusion through ion channel） 扩散方向： 定义： 高浓度 低浓度（电位梯度）

  12. 特点： • 顺浓度或电位梯度扩散，不消耗能量 • 需要膜蛋白（离子通道）*的帮助 *离子通道为贯穿脂质双层，中央带有 亲水性孔道的膜蛋白。 • 门控性 gating • 选择性（取决于孔道的口径、化学 • 结构和带电状况）

  13. 三类通道： 化学门控通道 （chemically-gated channel） 电压门控通道 (voltage-gated channel) 机械门控通道 （mechanically-gated ion channel)

  14. 3.主动转运（active transport）（原发性主动转运） • 定义 —细胞直接利用代谢产生的能 量将物质逆浓度梯度或电位 梯度跨膜转运的过程。

  15. 特点 *物质逆浓度梯度或电位梯度转运 *消耗能量 *需要膜蛋白（离子泵亦称ATP酶)的帮助 举例 Na泵、Ca泵等

  16. 钠—钾泵（sodium-potassium pump） • 又称钠泵（sodium pump） • 又称Na+-K+-ATPase • 分解一个ATP

  17. 转运机制-通过膜蛋白的磷酸化和去磷 酸化引起构象的改变来完成

  18. 钠-钾泵的分子结构

  19. 生理意义： *胞内高钾为许多代谢反应所必需 *维持胞浆渗透压和细胞容积的相对稳定 *有助于细胞内PH的稳定 *生物电活动的前提条件 *生电性 *是其他物质继发性主动转运的动力 *钠钙交换的动力，维持细胞内钙浓度

  20. 钙泵（calcium pump） • 又称Ca2+-ATP酶 • 分布在细胞膜、肌浆网和内质网 • 分解一个ATP 胞浆 胞外 1Ca++ 1Ca++ • 机制 • 作用是维持细胞内外的钙离子浓度梯度

  21. 4.继发性主动转运（secondary active transport） • 定义 —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 动转运过程称为~。

  22. 继发性主动转运的特点： 逆浓度差或电位差转运 不直接伴随ATP的消耗 钠泵形成的势能贮备是继发性 主动转运的必要条件 转运过程伴有Na+顺浓度梯度进入细胞内

  23. 举例 葡萄糖和氨基酸在小肠粘膜上 皮和肾小管上皮的重吸收，甲 状腺上皮细胞的聚碘等。 • 同向转运（symport） • 反向转运（antiport）或交换exchange）

  24. Na+-葡萄糖同向转运体

  25. 内入 外排 Na+-Ca2+交换体 • 利用钠泵活动造成的膜两侧Na+的浓度势能 • 胞浆 胞外 3Na+ 3Na+ 1Ca2+ 1Ca2+ • 对心肌细胞的活动有重要意义（胞内低Ca2+）

  26. 5.出胞（exocytosis）与入胞（endocytosis） 出胞 细胞内大分子物质或物质颗粒的外排 粗面内质网的核糖体 合成 转移 高尔基复合体 分泌囊泡 移向 细胞膜内侧 融合 破裂 释放

  27. 两种形式 持续不间断 杯细胞分泌黏液 受化学或电信号的调节 神经末梢释放递质

  28. 入胞： • 定义 —大分子物质或物质团块（如细 菌、细胞碎片）进入细胞的过 程。 • 吞噬（phagocytosis） 巨噬细胞 中性粒细胞 吞饮（pinocytosis） 所有细胞

  29. 吞饮： • 液相入胞（fluid-phase endocytosis） —细胞外液及其所含的溶质连续不 断地以吞饮的方式进入细胞。 • 受体介导入胞（receptor-mediated endocytosis） —通过被转运物质与膜表面的特殊 受体蛋白质相互作用而引起的入 胞现象，如结合铁离子的运铁蛋 白。

  30. 受体介导式入胞： 物质被细胞膜上相应受体 “辩认”并特异结合 ； 形成的复合物在膜中横向移动，向复衣凹陷集中 ； 膜向胞浆侧凹陷，最后与膜断离，在胞内形成吞饮泡 ； 受体和结合的配体分离； 入胞物质被转运到能利用它们的细胞器中 ； 在胞内体膜上的受体经循环小泡移回到细胞膜重复利用

  31. 被动过程 (顺电-化 易 学梯度 化 不耗能） 扩 散 + 继发主动 转运的 是主动转运的另一种形式，在伴随Na (逆电—化 转运 学梯度 耗能） 过 程 特 点 单纯扩散 物质从高浓度侧向低浓度侧的净移动 分子在载体蛋白的帮助下跨膜扩散。细胞本身不 载体 耗能。结构特异性、饱和现象和竞争性抑制。 某些离子在膜上有相应的离子通道（相对选择性） 通道 通道开放时，离子顺其浓度梯度经通道扩散。可 受特异性阻断剂的影响。 主动转运 物质在特殊蛋白质的帮助下逆电—化学梯度 的转运，需要消耗能量 主动过程 同时而转运其他物质，最终由钠泵提供能量 出 胞 细胞内大分子物质通过膜上暂时出现的裂孔而排出 细胞摄取大分子物质的过程 入 胞

  32. 第二节细胞的信号转导signal transduction 跨膜信号转导的特点： • 外界信号不进入细胞或直接影响细胞内过程 • 跨膜信号转导系统具有放大功能 • 通过少数几种类似的途径实现转导过程 • G蛋白耦联受体介导的信号转导 • 酶耦联受体介导的信号转导 • 离子通道介导的信号转导

  33. 一、G蛋白耦联受体介导的信号转导 • G蛋白耦联受体 7次跨膜受体 • G蛋白 • G蛋白效应器 酶 腺甘酸环化酶（AC） 磷脂酶C （PLC） 依赖于cGMP 磷酸 二酯酶（PDE） 离子通道

  34. G-蛋白由α、β和γ亚单位组成 ， α亚单位起催化作用

  35. G蛋白效应器 G protein effector 腺苷酸环化酶 AC, adenylyl cyclase 磷脂酶C PLC, phospholipase C 鸟苷酸环化酶 GC, guanylyl cyclase 磷脂酶A2 PLA2, phospholipase A2 • 第二信使( second messenger ) cAMP、IP3、DG、 cGMP、Ca2+等 • 蛋白激酶( protein kinase) 丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶 酪氨酸蛋白激酶 PKA PKC等

  36. 几种主要的信号转导方式 1.受体-G蛋白-AC途径：cAMP-PKA途径

  37. 2.受体-G蛋白-PLC途径 IP3-Ca2+途径， DG-PKC途径

  38. 　　心肌细胞膜M2受体+Ach 　　光+视紫红质 Gi Gt cGMP依赖的磷酸二酯酶 cGMP分解 3.G蛋白-离子通道途径 KAch通道 Na+通道关闭

  39. 二、离子通道介导的信号转导(signal transduction mediated by ion channel) 它们的作用是信号转导； 它们在结构上都是通道蛋白质； 触发其信号转导的因素不同。 1．化学门控通道或配体（ligand）门控通道 N-型ACh门控通道： Ach受体的部位在骨骼肌终板膜上。

  40. N-型ACh门控通道的结构特点： • 4种亚单位组成的5聚体蛋白质 ； • 每个亚单位有4处α螺旋，反复贯穿膜4次 ； • 各亚单位以第2个α螺旋构成水相孔道的“内壁” ； • 5个亚单位形成一个结构为α2βγδ的梅花状通道结构 ； • 两个α亚单位能同两分子ACh结合 。

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