细胞的功能07.ppt
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1、第二章 细胞的基本功能,组成:脂质、蛋白质、糖类,结构:液态镶嵌模型 以液态脂质双分子层为基架,其中镶嵌着具不同结构和功能的蛋白质,(一)脂质双分子层 磷脂(70%)、胆固醇(30%),由磷酸和碱基构成的亲水性极性基团 由两条较长的脂酸烃链构成的疏水性非极性基团,第一节 细胞膜的结构及物质转运功能 一、细胞膜的结构概述,P1,脂质特点:熔点低、体温下为液态 具有某种流动性和稳定性,(二)细胞膜的蛋白决定细胞的功能 表面蛋白:附着在膜表面 整和蛋白:贯穿膜的脂质双分子层,(三)细胞膜的糖类 量少,寡糖(糖蛋白或糖脂形式),意义:作为细胞或所结合蛋白质的“标志” 表示免疫信息 与激素、递质或其他化
2、学信号结合,(一)概述,(1)细胞膜对物质有通透性,(2)动力:浓度差、电位差、渗透压差、泵,二、物质的跨膜转运,1物质转运的两个必备条件,2细胞膜转运的物质,(2)大分子物质: 如酶、激素、吞噬的细菌等,(1)小分子物质,(二)物质的跨膜转运形式,1.单纯扩散(simple diffusion) 气体(O2,CO2),P高P低,脂溶性物质由膜的高浓度一侧移到膜的 低浓度一侧,决定扩散通量的因素:浓度差,通透性,通透性:物质通过膜的难易程度,2.膜蛋白介导的跨膜转运 在膜上特殊蛋白参与下,物质由膜的一侧向膜的另一侧的转运。,载体:转运葡萄糖等,速度慢,选择性严格,通道:开放和关闭状态。离子(K
3、+、Ca2+、Na+),1.通道介导的跨膜转运 特性:选择性、门控 (开放或关闭) 类型:电压门控通道 (如心肌细胞上的Na+通道) 化学门控通道 (如终板膜上的Na+通道) 机械门控通道 (如听毛细胞上纤毛的摆动 可引起离子通道开放 ),2.载体介导的跨膜转运 特点:特异性、饱和性、竞争性抑制 (1)经载体的易化扩散(facilitated diffusion via carrier) 对象:小分子物质。不耗能 类型:同向转运 反向转运,(2)原发性主动转运(primary active transport) 通过耗能过程,逆浓度梯度将物质由低 浓度一侧转运到膜的高浓度一侧 钠钾泵,意 义
4、建立势能贮备 提供能量 造成细胞内外离子的不均衡分布 生物电产生的基础,P8,离子不均衡分布,高K+是胞质许多代谢反应所必需的 维持胞质渗透压和细胞容积相对稳定 维持细胞内pH的稳定 维持细胞内Ca2+浓度的稳定 可增加膜内负值,影响RP数值 是许多其他物质继发性主动转运的动力,钠泵的作用,4.继发性主动转运(secondary active transport),5.出胞与入胞(exocytosis and endocytosis),1.入胞:吞噬(固体) 吞饮(液体)液相入胞,2.出胞:神经末梢分泌递质,腺体分泌激素,逆浓度差转运时的耗能过程,不直接伴随ATP或其他供能物质的消耗。如葡萄糖
5、的吸收,P3,secondary active transport,第二节 细胞的跨膜信号转导功能,一、由离子通道受体介导的跨膜信号转导,二、由膜的特异性受体蛋白质、G蛋白和 膜的效应器酶组成的跨膜信号转导,三、由酶耦联受体介导的跨膜信号转导,一、离子通道受体介导的跨膜信号转导 离子通道受体(促离子型受体),1.化学门控通道(chemically-gated channel) 终板膜、神经细胞的突触后膜、以及嗅味感受细胞,2.电压门控通道(voltage-gated channel) 神经轴突、骨骼肌以及心肌的质膜上离子通道,3.机械门控通道(mechanically-gated channe
6、l) 血管壁的牵张刺激可激活平滑肌细胞的离子通道,化学门控通道,2.G-蛋白(鸟苷酸结合蛋白),二、 G蛋白耦联受体介导的信号转导 (一)主要的信号蛋白,是受体与效应器间具有信息传导功能的蛋白,分激 活型G-蛋白(Gs)、抑制型G-蛋白(Gi),1.G蛋白耦联受体 (receptor) 促代谢型受体,300-400个氨基酸组成,贯穿膜7 次。位于膜外的较长N-末端与识别和结合化学信号有 关;位于膜内侧的C-末端与激活G蛋白有关。,4. 第二信使:(second messenger) cAMP、cGMP、IP3、DG、Ca2+,3.G蛋白效应器 主要有腺苷酸环化酶、磷脂酶C、磷脂酶A2等,被 激
7、活(抑制)后导致膜内第二信使增多(减少),(二)主要的G蛋白耦联受体信号传导途径: H + R Gs , AC(腺苷酸环化酶)cAMP PKA(cAMP-PKA系统), PLC(磷脂酶C)生成IP3、DGCa内流 Ca-钙调蛋白激酶,化学信号 + 受 体,直接激活膜内肽段,三、酶耦联受体介导的跨膜信号转导,(一)酪氨酸激酶受体(TKR) 只有一个跨膜螺旋和一个较短的膜内片段,(二)鸟苷酸环化酶受体(GC) 只有一个跨膜螺旋,膜外侧有配体结合位点和膜内侧有GC结构域,可激活GC,第三节 细胞的生物电,一. 概 述,二. 静息电位,三. 动作电位,四. 局部兴奋,一、 概 述,(一)生物电(Bio
8、electricity) 可兴奋细胞膜内外两侧存在的跨膜电变化,组织器官:综合电活动 ECG、脑电、肌电等,受刺激时:动作电位,(二)分类,(三)生物电产生基础,有通透性:离子通道的开放,1产生机制: 带电离子(Na+、K+、Ca2+等)的跨膜转运,2离子跨膜转运的二个必备条件,有动力:膜内外离子不均衡分布,- 0 +,Diffusion,Inside,Outside,(a) Developing membrane potential,mV,Cell,90,Diffusion,Charge,Inside,Outside,Cell,(b) Electrochemical equilibrium,
9、mV,Potassium ion,Organic anion,- 0 +,P8,离子不均衡分布,膜通透性:膜允许某种物质从膜的一侧转移到另一侧的能力 膜电导 (G):膜运送带电离子,形成离子电流的能力 电压钳(voltage clamp):又叫电压固定 原理:欧姆定律 V=IR;膜电导 (G) = 1/膜电阻 (R) 跨膜离子电流 (I) = V/R = VG; 只要固定膜电位 (V), 测出的跨膜电流 (I) 的变化,既可反应膜通透性的改变 工具药: Na+通道阻断剂河豚毒 (tetrodotoxin, TTX) K+通道阻断剂 四乙基胺 (tetraethylammonium, TEA)
10、膜片钳 (patch clamp) 是一种记录膜结构中单一通道的开放和关闭,测量单通道离子电流I和电导G的技术,电压钳(voltage clamp)和膜片钳 (patch clamp)的应用,二、静息电位(resting potential,RP),1定义:在安静时,存在于细胞膜内外两侧的电位差,2特点:内负外正、相对恒定,(一) 静息电位的特点及形成机制,3大小:哺乳类动物神经细胞和肌细胞 (-70 -90mv),+ 0 -,Er = 70 - 75 mV,神经元静息电位的检测,膜内外301的K浓度差(动力),安静时K通道开放 (通透性),电位差(阻力), K + 平衡电位,=,4产生机制,
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