最新生理学杨莉细胞基本功能-PPT文档.ppt
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1、第一节 细胞膜的物质转运功能,一、细胞膜的结构,细胞膜化学组成,(一)脂质双分子层 (二)蛋白质 (三)糖类,(一)脂质双分子层 1、双分子层形成必然 2、脂质类型 3、脂质在细胞内外层 分布特点,(二)蛋白质 蛋白质功能:决定生物膜的功能 1、与物质转运有关,如载体蛋白、通道蛋白、离子泵 2、与信息传递有关,如受体蛋白 3、与能量转化有关,如腺苷酸环化酶系统,(三)糖类 功能:识别标志,细胞的基本功能 两大基本功能 1、跨膜物质转运功能 2、跨膜信号转导功能,跨膜物质转运的方式 (一)单纯扩散 (simple diffusion ) 概念:脂溶性物质从高浓度侧向低浓度侧 跨膜转运,影响因素:
2、 *动力:浓度差 *阻力:通透性( permeability ) 通透性 :物质通过膜的难易程度,(二)易化扩散(facilitated diffusion )(1) 概念:在膜蛋白的帮助下物质从高浓度侧向低 浓度侧跨膜转运,特点:从高浓度到低浓度 特异性 受调节 分类: *载体( carrier) *通道( channel),载体( carrier) :有饱和现象,*通道( channel): 通透性大、变化快门控(Gating) 化学门控通道(chemically-gated channel) 电压门控通道(voltage-gated channel) 机械门控通道(mechanicall
3、y-gated channel),钾通道,水通道,(三)主动转运 ( active transport ) 1. 概念:通过细胞本身的耗能将物质从低浓度侧向高浓度侧跨膜转运 被动转运 ( passive transport )单纯扩散、易化扩散,2. 分类: *原发性主动转运 (primary active transport ) 钠-钾泵(sodium-potassium pump,钠泵) 钙泵( calcium pump) H+泵 *继发性主动转运 (secondary active transport ),Jens C. Skou “for the first discovery of
4、an ion-transporting enzyme, Na+, K+ -ATPase“ 1997年诺贝尔化学奖,钠-钾泵活动生理意义 *胞内低Na,维持细胞体积 *胞内高K,酶活性-新陈代谢正常进行 * 势能储备 钠、钾的易化扩散 继发性主动转运,联合转运(cotransport) * 影响膜电位,继发性主动转运,联合转运(cotransport) 同向转运(symport) 逆向转运(antiport) Na+-葡萄糖同向转运 Na+-Ca 2+逆向转运 Na+-H+逆向转运,细胞外 高钠,低糖,细胞内 低钠,高糖,Na+,Ca 2+,Anitport,(四)入胞(endocytosis)
5、和 出胞(exocytosis),入胞和出胞:大分子、团块 膜的运动 被动转运、主动转运:小分子,演示请单击图,入胞( endocytosis) 吞噬 (phagocytosis) 吞饮 (pinocytosis),第三节 细胞的生物电,一、静息电位(Resting Potential,RP),安静状态下细胞膜两侧的电位差,极化 (polarization):,去极化(depolarization),超极化(hyperpolarization),复极化(repolarization),静息电位(Resting Potential,RP),RP的形成机理:,促进K+外流的浓度势能,阻碍K+外流的
6、电场力,K+的净外流为零,RP的形成条件:,细胞内外K分布不均匀 安静时膜对K选择性通透,证明:,1、Nernst 公式 Ek= ln Ek= 59.5 Log K+ o/K+ i (mV) 理论值 87mV,实际值 77mV,2、改变细胞外液中的K+浓度,RT ZF,K+o K+i,RP的产生 * EK * Na内流 * Na泵,Em= Ek + ENa,PK PK+PNa,PK PK+PNa,PNa越大,Em越小,小结 * 少量的K+跨膜流动就可引起膜电位的明显变化 细胞内K+只降低1/100000 * 未配对的离子集中在膜的内外表面 * 膜电位与平衡电位的差值是驱动离子跨膜流动的动力 *
7、 已知离子的浓度差可计算其平衡电位,二、动作电位 (Action Potential, AP),1.概念,二、动作电位 (Action Potential, AP),AP:细胞受刺激后在RP基础上发生的一次膜两侧电位快速倒转和复原 兴奋(excitation):产生AP 兴奋性(excitability):接受刺激产生AP的能力,上升支 去极化(-70 0 mV) 超射(0 +30mV) 下降支 复极化(+30mV 接近-70mV) 去极化后电位(负后电位) 超极化后电位(正后电位),峰电位,后电位,AP,2. AP产生机制,膜内外Na+不均匀分布(外高内低) 膜突然对Na+通透增大( Na+
8、通道开放) Na+内流达Na+平衡电位,去极化,复极化 :Na+通道关闭, K+通道开放, K+外流,1、Nernst公式 ENa= 59.5 Log Na+o/Na+i (mV) 超射值= ENa,2、改变细胞外液的Na浓度,3、河豚毒(tetrodotoxin,TTX),4、电压钳或膜片钳,证据,河豚鱼,3. 钠通透性变化的本质,图2-15 膜片钳实验布置示意图 A:图中Ip为记录到的单通道电流,VCMD决定设定的膜电位数值 B:在大鼠胚胎骨骼肌细胞膜片上记录到的由ACH激活的单通道 离子电流,强度为pA(皮安)级,图2-16 电压门控Na+通道的膜片钳记录 A:随着静息电位(Em)由11
9、0mV突然固定到50mV, 在3次膜片钳实验记录到的离子电流 B:将144次膜片钳记录 到的离子电流曲线进行平均叠加,得到一条类似图2-13中曲 线C的Na+电流曲线,说明后者是多数Na+通道激活的结果,失活,复活,复极到RP,去极,自动,备用状态,失活状态,激活状态,去极化时,将引起 电压门控Na+通道的激活开放,膜对Na+的通透性可增高5000倍,Na+顺电-化学梯度迅速内流而形成AP的升支 电压门控Na+通道的时间依从性失活,导致Na+通道的关闭和Na+内流的停止 电压门控K+通道延迟性开放,膜对K+的通透性增高,K+顺电-化学梯度外流而形成动作电位的下降支,也使得Na+通道复活到备用状
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