第2章2012细胞生理.ppt
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1、第一节 细胞膜的结构和物质转运功能 一、细胞膜的结构,第二章 细胞的基本功能,(一)脂质双分子层,构成:由双嗜性脂质分子两两相对 排列成双分子层 亲水性极性基团 (磷酸和碱基),疏水性非极性基团 (长烃链),(二)细胞膜蛋白质 1)按部位: 表面膜蛋白 整合蛋白 2)按功能:,(三)细胞膜糖类 多为短糖链,形成糖脂或糖蛋白。有些作为抗原决定族=免疫信息(血型);有些作为膜受体的“可识别”部分,能特异地与激素,递质等结合。, 转运物质 :载体、通道、泵 传递信息:受体 生化反应有关:膜内酶 其他:免疫标志,二、物质的跨膜转运 (一)单纯扩散 (二)膜蛋白介导的跨膜转运 1、通道介导的跨膜转运:通
2、道转运 2、载体介导的跨膜转运:载体转运 3、泵介导的跨膜转运:原发性主动转运、继发性主动转运 (三)入胞和出胞,(一).单纯扩散(simple diffusion) (1)概念:脂溶性物质和少数小分子水溶性物质顺浓度差通过细胞膜的过程。,(2)特点: A、扩散速率高 B、无饱和性 C、不依靠特殊膜蛋白质的“帮助” D、不需另外消耗能量 E、扩散量与浓度梯度和膜通透性呈正相关, 表示方法:扩散通量(mol or mmol数 /s.cm2) F、转运的物质:O2、CO2、NH3 、N2 、尿素、乙醚、乙醇、类固醇类激素 等少数几种。,(二)膜蛋白介导的跨膜转运 1、通道介导的跨膜转运(通道运输、
3、经通道易化扩散) 概念:不溶于或难溶于脂质的物质在膜通道蛋白 帮助下顺浓度差通过细胞膜的过程.,通道运输,转运的物质:各种带电离子,通道分类: 电压门控通道 、 化学门控通道 、 机械门控通道 (此外也有非门控通道,如钾漏通道,缝隙连接) 通道特点:门控性;选择性 通道状态:静息(备用) 、 激活 、 失活,2、载体介导的跨膜转运(载体运输),转运的物质:葡萄糖、氨基酸等小分子亲水物质,载体介导的跨膜转运: 指某些非脂溶性或脂溶性小的物质,需依靠膜载体蛋白质的“帮助”,由膜的 高浓度侧向低浓度侧扩散的过程。 特点: 特异性 、饱和性 、竟争性、由高浓度到低浓度 ,易化扩散:指某些非脂溶性或脂溶
4、程度较小的,在特 殊蛋白的“帮助”下,由膜的高浓度侧向低浓度侧扩散的过程。 包括通道运输 载体运输 易化扩散的影响因素,膜两侧物质浓度差和电位差 膜上载体的数量或通道开放的数量, 3.泵介导的跨膜转运 (1)原发性主动转运(直接利用细胞代谢的能量进行逆浓度梯度或电位梯度的跨膜转运过程) 特点:需要消耗能量,能量由分解ATP来提供; 依靠特殊膜蛋白质(泵)的“帮助”; 是逆电-化学梯度进行的。 如: Na+泵(Na+-K+泵、 Na+-K+ ATP 酶)、H+泵等,泵转运Na+-K+泵(Na+-K+-ATPase),通道转运与钠-钾泵转运模式图,维持Na+o高、K+i高 的不均匀分布状态,2K+
5、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:由、二个亚单位构成, 亚单位由1022个氨基酸残基构成,10次跨膜;亚单位由302个氨基酸残基构成, 1次跨膜。,钠泵作用: 分解ATP;泵入钾(2)泵出钠(3),形成并保持膜内高钾膜外高钠的分布 钠泵的意义:,1)细胞内高钾是许多代谢反应的必要条件 2)维持正常细胞体积 3)建立势能贮备 4)生物电的基础 5)影响膜电位,(2)继发性主动转运 间接利用细胞代谢的能量 即逆浓度梯度或逆电位梯度的转运时,能量来自膜两侧Na+差,而Na+差是Na+-K+泵分解ATP释放的能量建立的。,继发性主动转运,物质跨膜转运
6、小结,物质跨膜转运小结,(三)入胞和出胞 出胞:指细胞把成块的内容物由细胞内排出的过程。,入胞:指细胞外的大分子物质或团块进入细胞的过程,包括吞噬和吞饮。,出胞:,入胞:(液相入胞;受体介导入胞),第二节 细胞的跨膜信号转导功能 跨膜信号转导主要涉及到:胞外信号的识别与结合、信号转导、胞内效应等三个环节。 信号物质:激素、神经递质、细胞因子 、 跨膜信号转导方式大体有以下三类: 离子通道型受体介导的信号转导 G蛋白偶联受体介导的信号转导 酶偶联受体介导的信号转导 (此外也存在:细胞内受体介导的信号转导),一、G蛋白偶联受体介导的信号转导,1 、 G蛋白耦联受体(7次跨膜受体) 膜外侧、跨膜段
7、(结合配体) 膜内侧(结合G蛋白),2 、 G蛋白,ATP酶,第二信使学说,G蛋白-GDP 第一信使+R G蛋白-GTP 效应器酶 蛋白激酶 第二信使 及其他 第二信使前体 细胞功能改变,1. 肾上腺素+受体 Gs蛋白 激活腺苷 酸环化酶 ATP cAMP 一些蛋白质磷酸化 PKA 2. 乙酰胆碱+受体 GQ蛋白 激活磷脂酶C 磷脂酰肌醇 三磷酸肌醇+二酰甘油 一些蛋白质磷酸化 PKC,二、离子通道介导的信号转导,化学门控通道(骨骼肌终板膜) 电压门控通道(心肌细胞L型钙通道) 机械门控通道(血管内皮细胞) 三、酶偶联受体介导的信号转导,人体及生物体活细胞在安静和活动时都存在电活动,这种电活动
8、称为生物电现象(bioelectricity)。,第三节 细胞的电活动,“,兴奋与兴奋性含义的变迁 刺激引起兴奋的条件 刺激的三个参数:强度、时间、强度-时间变化率 强度-时间曲线 阈刺激 阈上刺激 阈下刺激,一、静息电位及其产生机制 (一)静息电位(resting potential RP)的概念 1.概 念 :细胞处于安静状态时,细胞膜内外两侧的电位差。 ,2.RP实验现象:,2.证明RP的实验:,(甲)当A、B电极都位于细胞膜外,无电位改变,证明膜外无电位差。,(乙)当A电极位于细胞膜外, B电极插入膜内时,有电位改变,证明膜内、外间有电位差。,(丙)当A、B电极都位于细胞膜内,无电位改
9、变,证明膜内无电位差。,3.与RP相关的概念: 静息电位:细胞处于安静状态时,细胞膜内外存在的电位差。 极化状态(极化):细胞安静状态时,细胞膜两侧存在的正常数值的外正内负的状态。 超极化 去极化 反极化 复极化 超射,(1)静息状态下细胞膜内、外离子分布不匀 Na+i Na+o110, K+iK+o301 Cl-i Cl-o114, A-iA-o 41,(二)静息电位产生的机制,1.静息电位的产生条件,膜内 :,膜 外,细胞内液和细胞外液中主要离子浓度和电位,表2-1(枪乌大神经),细胞内液和细胞外液中主要离子浓度和电位,表2-2(哺乳动物骨骼肌),(2)静息状态下细胞膜对离子的通透性具有选
10、择性 通透性:K+ 好; A- 差;,2.RP产生的机制:在静息状态下,细胞内高钾细胞外高钠;膜对钾的通透性较大,对有机负离子小,K顺浓度差向膜外扩散(化学驱动力) A-不能向膜外扩散,K+i膜内电位(负电场) K+o膜外电位(正电场,电驱动力阻止K+外流),当化学驱动力与电驱动力达到动态平衡时,钾跨膜净移动量为零形成Ek(K+平衡电位);,总之RP的产生主要是K向膜外扩散的结果。 RP略小于K+的平衡电位,静息电位数值的获得:,(1)通过实验测得 (2)通过Nernst计算 Ex= 60Lg X+ o/X+ i (mV) Ex:某离子X+ 的平衡电位 X+ o:膜外侧离子浓度 X+ i:膜内
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