第二章 细胞
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生理学 第二章 细胞的基本功能
Na
+
2. 继发性主动转运
方向： 低→高 介导蛋白质：转运蛋白 分类： 同向转运 逆向转运 转运物质举例：
Na
+
葡萄糖(小肠上皮、肾小 管上皮)、氨基酸
小分子物质跨膜运输方式的比较
单纯扩散 运输方向 载体 能量 举例 顺浓度梯度 不需要 不耗能 O2、CO2、H2O、 甘油、乙醇、苯 等 易化扩散 顺浓度梯度 需要 不耗能 葡萄糖进入红细 胞 主动转运 逆浓度梯度 需要 耗能 Na+、K+、Ca+等 离子； 小肠吸收葡萄糖、 氨基酸等
静息状态下细胞膜对K+的通透性最大
3)膜外正电变为流动阻力
4)当动力(浓度差)=阻力(电位 差)时，跨膜流动停止
5)达到 K+的电－化学平衡电位，
即 K+平衡电位。
结论：静息电位相当于K+平衡电位
3. 静息电位小结
1) K+外流是静息电位形成的主要原因，静息电位接近于K+的 电－化学平衡电位。 2) 静息状态时细胞膜对Na+也有一定的通透性，通常静息电位 略低于K+平衡电位。 3)静息电位=极化状态，是一个现象的两种表达方式。 4)静息电位的大小主要受细胞内外K+浓度的影响，细胞代谢障 碍也可影响静息电位。
一、小分子物质和离子的跨膜转运
二、大分子物质和颗粒物质的跨膜转运
一、小分子物质和离子的跨膜转运
(一)被动转运
(二)主动转运
(一)被动转运
概念： 是指物质从高浓度一侧向低浓度一侧（顺浓度差）的跨膜 转运形式，转运过程不需要细胞代谢提供能量，其动力为细 胞膜两侧存在的浓度差(或电位差)。 分类： 1．单纯扩散（不需膜蛋白辅助） 2．易化扩散（需膜蛋白辅助）
+
2. 继发性主动转运
方向： 低→高 介导蛋白质：转运蛋白 分类： 同向转运 逆向转运 转运物质举例：
Na
+
葡萄糖(小肠上皮、肾小 管上皮)、氨基酸
小分子物质跨膜运输方式的比较
单纯扩散 运输方向 载体 能量 举例 顺浓度梯度 不需要 不耗能 O2、CO2、H2O、 甘油、乙醇、苯 等 易化扩散 顺浓度梯度 需要 不耗能 葡萄糖进入红细 胞 主动转运 逆浓度梯度 需要 耗能 Na+、K+、Ca+等 离子； 小肠吸收葡萄糖、 氨基酸等
静息状态下细胞膜对K+的通透性最大
3)膜外正电变为流动阻力
4)当动力(浓度差)=阻力(电位 差)时，跨膜流动停止
5)达到 K+的电－化学平衡电位，
即 K+平衡电位。
结论：静息电位相当于K+平衡电位
3. 静息电位小结
1) K+外流是静息电位形成的主要原因，静息电位接近于K+的 电－化学平衡电位。 2) 静息状态时细胞膜对Na+也有一定的通透性，通常静息电位 略低于K+平衡电位。 3)静息电位=极化状态，是一个现象的两种表达方式。 4)静息电位的大小主要受细胞内外K+浓度的影响，细胞代谢障 碍也可影响静息电位。
一、小分子物质和离子的跨膜转运
二、大分子物质和颗粒物质的跨膜转运
一、小分子物质和离子的跨膜转运
(一)被动转运
(二)主动转运
(一)被动转运
概念： 是指物质从高浓度一侧向低浓度一侧（顺浓度差）的跨膜 转运形式，转运过程不需要细胞代谢提供能量，其动力为细 胞膜两侧存在的浓度差(或电位差)。 分类： 1．单纯扩散（不需膜蛋白辅助） 2．易化扩散（需膜蛋白辅助）
生理学第二章_细胞的基本功能
特点：主动、耗能、蛋白质参与、膜面积改变 形式：出胞（exocytosis）、入胞（endocytosis）
出胞(exocytosis)
胞质内的大分子物质以分泌囊泡的形式排出细胞的过程。 例如
外分泌腺细胞排放酶原颗粒和粘液 内分泌腺细胞分泌激素 神经纤维末梢神经递质的释放。 形式 持续性出胞：安静自发 Байду номын сангаас调节性出胞：诱导释放
效应器酶：催化生成第二信使 腺苷酸环化酶 (AC)、磷脂酶C (PLC)、 磷脂酶A2 (PLA2)、鸟苷酸环化酶 (GC)
离子通道 转运蛋白
第二信使 （second messenger）
环磷酸腺苷(cAMP)、三磷酸肌醇(IP3)、二酰甘油(DG)、环磷 酸鸟苷(cGMP)、Ca2+
作用：使靶蛋白（蛋白激酶、离子通道）磷酸化、构象变化
Ca2+信号系统 Ca2+
总结：G蛋白偶联受体介导的信号转导过程
第一信使
G蛋白耦联 受体
G蛋白 α α
G蛋白 GT
GDβγ
PP
细胞 功能 改变
…
…
效应器酶 第二信使
蛋白激酶 或通道
三、酶联型受体介导的信号转导
酶联型受体： 自身具有酶的活性或能与酶结合的膜受体 结构特征：
仅一个跨膜区段 胞外结构域含有可结合配体的部位 胞内结构域则具有酶的活性或含能与酶结合的位点
本质：载体或转运体（transporter）:贯穿脂质双层整合蛋白 对象：水溶性小分子（如葡萄糖、氨基酸、核苷酸等） 特点：
（1）结构特异性 （2）饱和现象 （3）竞争性抑制 （4）顺浓差或电位差 机制： 载体蛋白分子内部的变构
（三）主动转运 (active transport)
出胞(exocytosis)
胞质内的大分子物质以分泌囊泡的形式排出细胞的过程。 例如
外分泌腺细胞排放酶原颗粒和粘液 内分泌腺细胞分泌激素 神经纤维末梢神经递质的释放。 形式 持续性出胞：安静自发 Байду номын сангаас调节性出胞：诱导释放
效应器酶：催化生成第二信使 腺苷酸环化酶 (AC)、磷脂酶C (PLC)、 磷脂酶A2 (PLA2)、鸟苷酸环化酶 (GC)
离子通道 转运蛋白
第二信使 （second messenger）
环磷酸腺苷(cAMP)、三磷酸肌醇(IP3)、二酰甘油(DG)、环磷 酸鸟苷(cGMP)、Ca2+
作用：使靶蛋白（蛋白激酶、离子通道）磷酸化、构象变化
Ca2+信号系统 Ca2+
总结：G蛋白偶联受体介导的信号转导过程
第一信使
G蛋白耦联 受体
G蛋白 α α
G蛋白 GT
GDβγ
PP
细胞 功能 改变
…
…
效应器酶 第二信使
蛋白激酶 或通道
三、酶联型受体介导的信号转导
酶联型受体： 自身具有酶的活性或能与酶结合的膜受体 结构特征：
仅一个跨膜区段 胞外结构域含有可结合配体的部位 胞内结构域则具有酶的活性或含能与酶结合的位点
本质：载体或转运体（transporter）:贯穿脂质双层整合蛋白 对象：水溶性小分子（如葡萄糖、氨基酸、核苷酸等） 特点：
（1）结构特异性 （2）饱和现象 （3）竞争性抑制 （4）顺浓差或电位差 机制： 载体蛋白分子内部的变构
（三）主动转运 (active transport)
02生理学-细胞
跳跃式传导
局部电流发生在相邻的郎飞氏结之间 传导速度快
第三节 肌细胞的收缩功能
一、神经—肌接头处的兴奋传递
（一）神经—肌接头处的结构
囊泡内含乙酰胆碱（ACh） 电压依从式钙通道 2、接头间隙： 细胞外液，50-60nm 3、接头后膜（终板膜）：
1、接头前膜（轴突末梢膜）：
皱褶
N2型ACh受体阳离子通道 胆碱酯酶
（三）动作电位的特征
1.“全或无”现象（all or none） 2.不衰减性传导 3.脉冲式
（四）动作电位的传导
在一般可兴奋细胞和无髓神经纤维：
—
局部电流
在有髓神经纤维：
—
跳跃式传导
局部电流
静息部位膜内 负外正，兴奋 部位膜极性反 转，兴奋区与 未兴奋区之间 存在电位差， 形成局部电流， 使邻近未兴奋 膜去极化达阈 电位而产生动 作电位。
概念 : 水溶性或脂溶性很小的小分子物质或离子，借助细胞 膜上特殊蛋白质的帮助，从细胞膜的高浓度一侧向低 浓度一侧转运的过程。
特点 : ⑴ 转运非脂溶性或脂溶性很小的物质 ⑵ 不耗能，顺浓度差转运，属被动转运 ⑶ 需要膜蛋白的帮助 分类 : ⑴ 载体转运 转运对象：葡萄糖（Glu） 氨基酸（AA） 特点：特异性 饱和性现象 竞争性抑制
eg.氧气（O2）、二氧化碳（CO2）、氮气（N2）等 脂溶性小分子 水、乙醇、尿素、甘油等分子量小的极性分子
影响因素：⑴ 细胞膜两侧浓度差（正比） ⑵ 细胞膜对该物质的通透性（正比）
一、细胞膜的物质转运功能
常见的物质跨膜物质转运形式：
单纯扩散 易化扩散
主动转运
入胞和出胞
（二）易化扩散
生理学 第2章 细胞和基本组织
1、有髓神经纤维
2、无髓神经纤维 周围：较细的轴突+施万细胞组成 中枢：无任何鞘膜。
有髓神经纤维
质 2、核仁：通常见于间期，为蛋白质和RNA。 3、染色质：DNA和组蛋白组成（核小体），见于间期
染色体：有丝分裂中期 常染色质功能活跃，异染色质则不活跃。
DNA的功能：①储藏、复制和传递信息。 ②控制细胞内蛋白质的合成。
二、细 胞 的 增 殖
细胞周期：一次分裂结束到下次分裂结束的过程
（一）间期
阴道等器官，具耐摩擦和防异物入侵 作用，修复能力很强。
2、腺上皮： 专门行使分泌功能的上皮。 外分泌腺、 内分泌腺
单层扁平上皮
单层扁平上皮
血管腔面的单层扁平上皮
单层立方上皮
肾脏内肾小管的单层立方上皮
假复层纤毛柱状上皮
复层扁平上皮
复层扁平上皮
（三）细胞间连接
1、紧密连接：防止物质扩散 2、中间连接和桥粒：致密物质和丝状物连接 3、缝隙连接：由6个蛋白质亚单位组成的颗粒
肌原纤维：一条中有上千条肌原纤维。粗、细肌丝组成。 明带（I 带）：Z线 暗带（A带）：H带中色深的中线为M线。 肌小节：相临Z线的肌原纤维=1/2I+A+1/2I，1.5~3.5（2.0~2.2） M线对粗肌丝固定，Z线对细肌丝固定。
ห้องสมุดไป่ตู้
骨骼肌结构示意图
肌管系统
横管（T管） 肌膜（肌细胞膜）内凹
形成；也参与溶酶体的形成。
5、线粒体：进行细胞的氧化，提供95 的能量。
6、溶酶体：含约50种水解酶，在酸性条件下，对蛋 白质、肽、糖、中性脂质、糖脂、糖蛋白、核酸 等进行水解。
尚有微管、微丝、中心粒等细胞器。与其他细胞器 的位移、分泌颗粒的运动、微绒毛的收缩及细胞的 运动有关。
2、无髓神经纤维 周围：较细的轴突+施万细胞组成 中枢：无任何鞘膜。
有髓神经纤维
质 2、核仁：通常见于间期，为蛋白质和RNA。 3、染色质：DNA和组蛋白组成（核小体），见于间期
染色体：有丝分裂中期 常染色质功能活跃，异染色质则不活跃。
DNA的功能：①储藏、复制和传递信息。 ②控制细胞内蛋白质的合成。
二、细 胞 的 增 殖
细胞周期：一次分裂结束到下次分裂结束的过程
（一）间期
阴道等器官，具耐摩擦和防异物入侵 作用，修复能力很强。
2、腺上皮： 专门行使分泌功能的上皮。 外分泌腺、 内分泌腺
单层扁平上皮
单层扁平上皮
血管腔面的单层扁平上皮
单层立方上皮
肾脏内肾小管的单层立方上皮
假复层纤毛柱状上皮
复层扁平上皮
复层扁平上皮
（三）细胞间连接
1、紧密连接：防止物质扩散 2、中间连接和桥粒：致密物质和丝状物连接 3、缝隙连接：由6个蛋白质亚单位组成的颗粒
肌原纤维：一条中有上千条肌原纤维。粗、细肌丝组成。 明带（I 带）：Z线 暗带（A带）：H带中色深的中线为M线。 肌小节：相临Z线的肌原纤维=1/2I+A+1/2I，1.5~3.5（2.0~2.2） M线对粗肌丝固定，Z线对细肌丝固定。
ห้องสมุดไป่ตู้
骨骼肌结构示意图
肌管系统
横管（T管） 肌膜（肌细胞膜）内凹
形成；也参与溶酶体的形成。
5、线粒体：进行细胞的氧化，提供95 的能量。
6、溶酶体：含约50种水解酶，在酸性条件下，对蛋 白质、肽、糖、中性脂质、糖脂、糖蛋白、核酸 等进行水解。
尚有微管、微丝、中心粒等细胞器。与其他细胞器 的位移、分泌颗粒的运动、微绒毛的收缩及细胞的 运动有关。
生理学 第2章细胞
（1）不是“全或无”的，而是随着阈下刺激的增大而增 大，呈等级性反应； （2）衰减性传播（电紧张性扩布）：局部电位可向周围
传播，但随着传播距离的增加，其电位变化幅度减
小最后消失故不能在膜上作远距离的传播； （3）可以总和 ①空间性总和 ②时间性总和
01:04
小结：局部反应与动作电位之比较
项 目 局 部 反 阈下刺激 较少 小（在阈电位以下波动） 有（时间或空间总和） 无 呈电紧张性扩布，随时间 和距离的延长迅速衰减， 不能连续向远处传播 应 动 作 电 多 大（达阈电位以上） 无 有 能以局部电流的形式 连续而不衰减地向远 处传播 位
01:04
（三）产生机制
产生条件主要有两个： • ①细胞内外各种离子的浓度分布不均（外Na+内K+状态）， 即存在浓度差； • ②在不同状态下，细胞膜对各种离子的通透性不同。 安静状态时，细胞膜主要对K+通透，K+顺浓度差外流， 随着K+外流，膜内外K+浓度差（化学驱动力）↓ ， K+外 流引起的由细胞外向细胞内的电场力（阻力）↑，当动 力和阻力相等时，K+净移动为0，此时膜两侧的电位差 也稳定于某一数值，称为K+平衡电位。
01:04
受体是指细胞膜或细胞内一些能与某些化学物质特异 性结合并产生特定生理效应的蛋白质。可分为膜受体和胞 内受体，通常指膜受体。 受体基本功能： 1.能识别和结合体液中的特殊物质，具有高度特异性，
保证信息传递准确、可靠。
2.能转导各种化学信号，激发细胞内产生相应的生理 效应。
01:04
第三节 细胞的生物电现象
门控离子通道分为三类： 1) 电压门控通道：在膜去极化到一定电位时开放，如神经 元上的Na+ 通道；K+ 通道等。
传播，但随着传播距离的增加，其电位变化幅度减
小最后消失故不能在膜上作远距离的传播； （3）可以总和 ①空间性总和 ②时间性总和
01:04
小结：局部反应与动作电位之比较
项 目 局 部 反 阈下刺激 较少 小（在阈电位以下波动） 有（时间或空间总和） 无 呈电紧张性扩布，随时间 和距离的延长迅速衰减， 不能连续向远处传播 应 动 作 电 多 大（达阈电位以上） 无 有 能以局部电流的形式 连续而不衰减地向远 处传播 位
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（三）产生机制
产生条件主要有两个： • ①细胞内外各种离子的浓度分布不均（外Na+内K+状态）， 即存在浓度差； • ②在不同状态下，细胞膜对各种离子的通透性不同。 安静状态时，细胞膜主要对K+通透，K+顺浓度差外流， 随着K+外流，膜内外K+浓度差（化学驱动力）↓ ， K+外 流引起的由细胞外向细胞内的电场力（阻力）↑，当动 力和阻力相等时，K+净移动为0，此时膜两侧的电位差 也稳定于某一数值，称为K+平衡电位。
01:04
受体是指细胞膜或细胞内一些能与某些化学物质特异 性结合并产生特定生理效应的蛋白质。可分为膜受体和胞 内受体，通常指膜受体。 受体基本功能： 1.能识别和结合体液中的特殊物质，具有高度特异性，
保证信息传递准确、可靠。
2.能转导各种化学信号，激发细胞内产生相应的生理 效应。
01:04
第三节 细胞的生物电现象
门控离子通道分为三类： 1) 电压门控通道：在膜去极化到一定电位时开放，如神经 元上的Na+ 通道；K+ 通道等。
生理学第二章细胞
阴极射线示波器（一条神经干）
微电极（单一神经纤维）
电压钳技术（细胞膜上的离子通道）
膜片钳技术（单一离子通道）
膜片钳技术：可记录细胞膜结构中单一离子通道的电流 和电导。生物电现象的观察分析进入分子水平的新阶段。
39
静息电位(resting potential)及其产生原理
（一）静息电位(resting potential RP) 细胞安静状态时，存在于细胞膜内外两侧的电位差。
2.RP实验现象：
40
41
证明RP的实验：
（甲）当A、B电极都位
性质：
于细胞膜外，无电位改变，内负外正（极化）
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，无电位改变，
证明膜内无电位差。
42
➢ 膜电位变化中的几种状态
a⑧f①t正eR⑥r后e-Ksp电+to从it位ne细gn（pt胞oiptao内elsn)i转ttii移avle到细胞 a化ft③e外r膜-液p去o使t极e细n化t胞i达a复l阈)极:电超化位级水平，
电⑤④压N去门a②+极通控阈化道N刺a：关+激通N闭a道+，迅开K速放+通进。道入 Na开细+进放胞入细胞。
复极化(repolarization) : depolarization→ polarization
43
（二）静息电位(RP)的产生机制
1. 细胞膜内外离子分布及膜对离子的通透性
(1) 细胞膜内、外离子分布不匀 [Na+] o ＞[Na+] i ≈ 10∶1, [K+]i＞[K+]o≈30∶1 [Cl-] o ＞[Cl-] i ≈ 14∶1, [A-]i＞[A-]o≈ 4∶1
微电极（单一神经纤维）
电压钳技术（细胞膜上的离子通道）
膜片钳技术（单一离子通道）
膜片钳技术：可记录细胞膜结构中单一离子通道的电流 和电导。生物电现象的观察分析进入分子水平的新阶段。
39
静息电位(resting potential)及其产生原理
（一）静息电位(resting potential RP) 细胞安静状态时，存在于细胞膜内外两侧的电位差。
2.RP实验现象：
40
41
证明RP的实验：
（甲）当A、B电极都位
性质：
于细胞膜外，无电位改变，内负外正（极化）
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，无电位改变，
证明膜内无电位差。
42
➢ 膜电位变化中的几种状态
a⑧f①t正eR⑥r后e-Ksp电+to从it位ne细gn（pt胞oiptao内elsn)i转ttii移avle到细胞 a化ft③e外r膜-液p去o使t极e细n化t胞i达a复l阈)极:电超化位级水平，
电⑤④压N去门a②+极通控阈化道N刺a：关+激通N闭a道+，迅开K速放+通进。道入 Na开细+进放胞入细胞。
复极化(repolarization) : depolarization→ polarization
43
（二）静息电位(RP)的产生机制
1. 细胞膜内外离子分布及膜对离子的通透性
(1) 细胞膜内、外离子分布不匀 [Na+] o ＞[Na+] i ≈ 10∶1, [K+]i＞[K+]o≈30∶1 [Cl-] o ＞[Cl-] i ≈ 14∶1, [A-]i＞[A-]o≈ 4∶1
第二章 细胞的结构
• 保护细胞 — 结构、形状 • 物质交换 — 转运物质 • 信息传递 — 如神经信号传导 • 能量交换 — 如化学能生物能 • 运动 — 促进运动 • 免疫 — 专一性抗原受体
比较动物细胞与植物细胞：
细胞壁 细胞膜
叶绿体 细胞核 液泡 细胞质
细胞质 细胞核 细胞膜
动 物 细 胞 模 式 图
植 物 细 胞 模 式 图
• 分布：通常位于核的一侧，也可移到核膜 边缘
• 周期：有丝分裂前期核仁消失，末期重新 出现
• 核仁的化学成分主要为蛋白质，RNA和 DNA
• 蛋白质为核仁的主要成分，占核仁干重 的80%，种类很多，约100余种。
• RNA属第二位，约占干重的10%，多与 蛋白质结合以核蛋白形式存在。
• DNA占核仁干重的8%。
无丝分裂
有丝分裂
• 真核细胞原核细胞主要区别总结
• ①细胞器:真核细胞具有完善的内膜系统和 细胞骨架系统以及完整的核结构;
• ②遗传物质的储存:真核细胞含DNA多，不 是环状，呈线状并被包装成高度凝缩的染 色体结构；含有大量的重复序列；有的真 核细胞的细胞器也含有DNA，如，线粒体、 叶绿体；
• ③遗传物质的表达:翻译时，原核细胞转录 翻译同步进行，而真核细胞的mRNA在合成 后，必须在细胞核内进行剪切加工，再运 到胞质中翻译。
（2）镶嵌蛋白或 内在蛋白： 70%--80%，
细胞膜中的蛋白质以 不同深度覆盖、镶嵌、 或贯穿于磷脂双分子 层中，有的还与糖结 合成糖蛋白，它们是 细胞膜功能的执行者。
膜蛋白的功能是多方面的。有些膜蛋白可作为 “载体”而将物质转运进出细胞。有些膜蛋白 是激素或其他化学物质的专一受体，如甲状腺 细胞上有接受来自脑垂体的促甲状腺素的受体。 膜表面还有各种酶，使专一的化学反应能在膜 上进行，如内质网膜上的能催化磷脂的合成等。 细胞的识别功能也决定于膜表面的蛋白质。这 些蛋白常常是表面抗原。表面抗原能和特异的 抗体结合，如人细胞表面有一种蛋白质抗原 HLA，是一种变化极多的二聚体。不同的人有 不同的HLA分子，器官移植时，被植入的器官 常常被排斥，这就是因为植入细胞的HLA分子 不为受体所接受之故。
比较动物细胞与植物细胞：
细胞壁 细胞膜
叶绿体 细胞核 液泡 细胞质
细胞质 细胞核 细胞膜
动 物 细 胞 模 式 图
植 物 细 胞 模 式 图
• 分布：通常位于核的一侧，也可移到核膜 边缘
• 周期：有丝分裂前期核仁消失，末期重新 出现
• 核仁的化学成分主要为蛋白质，RNA和 DNA
• 蛋白质为核仁的主要成分，占核仁干重 的80%，种类很多，约100余种。
• RNA属第二位，约占干重的10%，多与 蛋白质结合以核蛋白形式存在。
• DNA占核仁干重的8%。
无丝分裂
有丝分裂
• 真核细胞原核细胞主要区别总结
• ①细胞器:真核细胞具有完善的内膜系统和 细胞骨架系统以及完整的核结构;
• ②遗传物质的储存:真核细胞含DNA多，不 是环状，呈线状并被包装成高度凝缩的染 色体结构；含有大量的重复序列；有的真 核细胞的细胞器也含有DNA，如，线粒体、 叶绿体；
• ③遗传物质的表达:翻译时，原核细胞转录 翻译同步进行，而真核细胞的mRNA在合成 后，必须在细胞核内进行剪切加工，再运 到胞质中翻译。
（2）镶嵌蛋白或 内在蛋白： 70%--80%，
细胞膜中的蛋白质以 不同深度覆盖、镶嵌、 或贯穿于磷脂双分子 层中，有的还与糖结 合成糖蛋白，它们是 细胞膜功能的执行者。
膜蛋白的功能是多方面的。有些膜蛋白可作为 “载体”而将物质转运进出细胞。有些膜蛋白 是激素或其他化学物质的专一受体，如甲状腺 细胞上有接受来自脑垂体的促甲状腺素的受体。 膜表面还有各种酶，使专一的化学反应能在膜 上进行，如内质网膜上的能催化磷脂的合成等。 细胞的识别功能也决定于膜表面的蛋白质。这 些蛋白常常是表面抗原。表面抗原能和特异的 抗体结合，如人细胞表面有一种蛋白质抗原 HLA，是一种变化极多的二聚体。不同的人有 不同的HLA分子，器官移植时，被植入的器官 常常被排斥，这就是因为植入细胞的HLA分子 不为受体所接受之故。
第二章 细胞的基本功能
7.细胞膜内、外正常的Na+和K+浓度差的形成和维持是由于（ ） A. 膜在安静时对K+通透性大 B. 膜在兴奋时对Na+通透性增加 C. Na+ 、 K+易化扩散的结果 D. 膜上钠-钾泵的作用 E. 膜上ATP的作用 8.下列关于钠泵生理作用的叙述,错误的是( ) A. 可逆浓度差和电位差将进入细胞内的Na+移出膜外 B. 可顺浓度差使细胞外的K+转入膜内 C. 由于从膜内移出Na+可防止水分子进入细胞内 D. 造成细胞内高K+,使许多代谢反应得以进行 E. 可造成膜两侧的离子势能贮备
一、G蛋白耦联受体介导的信号转导 （一）信号分子
1. G蛋白
2. G蛋白耦联受体
3. G蛋白效应器
4. 第二信使
5. 蛋白激酶
1. G蛋白
即鸟苷酸结合蛋白，是 耦联细胞膜受体和蛋白效 应器的膜蛋白。
结构特征： ① 由α、β和γ三个亚单位组成，α亚单位 起催化作用； ② 有鸟苷酸结合位点；与受体及效应蛋白的 作用位点； ③ 有GTP酶活性； ④ 两种存在形式：与GDP结合的非活性形 式；与 GTP结合活性形式。
2. G蛋白耦联受体
受体：细胞膜上或细胞内能特异识别生物活性分子（配体） 并与之结合，进而引起生物学效应的特殊蛋白质 。 其中一类受体需在G蛋白介导作用下才能完成其信号 转导功能，称为G蛋白耦联受体。 结构：一条多肽链，7个跨膜α-螺旋，膜外N末端，膜内C末端 作用：与配体结合后能结合并激活G蛋白
5. 蛋白激酶
能催化蛋白质磷酸化的一类酶。按作用底物分为：
①丝/苏氨酸蛋白激酶；（主要）②酪氨酸蛋白激酶。
蛋白质磷酸化的作用：
① 使酶活性改变→代谢改变； ② 通道开放→膜电位改变→兴奋性改变；
一、G蛋白耦联受体介导的信号转导 （一）信号分子
1. G蛋白
2. G蛋白耦联受体
3. G蛋白效应器
4. 第二信使
5. 蛋白激酶
1. G蛋白
即鸟苷酸结合蛋白，是 耦联细胞膜受体和蛋白效 应器的膜蛋白。
结构特征： ① 由α、β和γ三个亚单位组成，α亚单位 起催化作用； ② 有鸟苷酸结合位点；与受体及效应蛋白的 作用位点； ③ 有GTP酶活性； ④ 两种存在形式：与GDP结合的非活性形 式；与 GTP结合活性形式。
2. G蛋白耦联受体
受体：细胞膜上或细胞内能特异识别生物活性分子（配体） 并与之结合，进而引起生物学效应的特殊蛋白质 。 其中一类受体需在G蛋白介导作用下才能完成其信号 转导功能，称为G蛋白耦联受体。 结构：一条多肽链，7个跨膜α-螺旋，膜外N末端，膜内C末端 作用：与配体结合后能结合并激活G蛋白
5. 蛋白激酶
能催化蛋白质磷酸化的一类酶。按作用底物分为：
①丝/苏氨酸蛋白激酶；（主要）②酪氨酸蛋白激酶。
蛋白质磷酸化的作用：
① 使酶活性改变→代谢改变； ② 通道开放→膜电位改变→兴奋性改变；
细胞生物学：第2章 细胞
细胞器
细胞核 染色体
DNA
无核膜和核仁 一个细胞只有一条 双链DNA, DNA不与或 双链DNA, DNA不与或 很少与组蛋白结合 环状， 环状，存在于细胞质
很长的线状分子， 很长的线状分子，含有 很多非编码区， 很多非编码区，并被核 膜所包裹。 膜所包裹。 21
§3.真核细胞基本知识概要
◆基本结构体系 ◆细胞的大小与分析 ◆细胞形态结构与功能的关系 ◆植物细胞与动物细胞的比较
9
病毒与细胞在起源与进化中的关系
病毒是非细胞形态的生命体，它的主要生命活动必 须要在细胞内实现。病毒与细胞在起源上的关系， 目前存在3种主要观点： 生物大分子→病毒→细胞 病毒 生物大分子 细胞 生物大分子→细胞→病毒
10
§3.原核细胞
（Prokaryotic Cells） ）
◆没有明显可见的细胞核,同时也没有核膜和 没有明显可见的细胞核, 核仁,只有拟核，进化地位较低。 核仁,只有拟核，进化地位较低。 ◆原核细胞的基本特点: 原核细胞的基本特点: 遗传信息量少; ■遗传信息量少; 内部结构简单, ■内部结构简单,特别是没有分化为以 膜为基础的专门结构和功能的细胞器和细 胞核膜。 胞核膜。
遗传信息表达系统
该系统又称为颗粒纤维结构系统， 该系统又称为颗粒纤维结构系统， 该系统包括细胞核和核糖体。 该系统包括细胞核和核糖体。
27
纤 维 结 构
28
颗 粒 结 构
29
细胞骨架系统
细胞骨架是蛋白与蛋白搭建起的网络结构, 细胞骨架是蛋白与蛋白搭建起的网络结构, 包括细胞质骨架和细胞核骨架。 包括细胞质骨架和细胞核骨架。 细胞骨架系统首要作用是维持细胞的一 定形态； 定形态； 细胞内物质运输的动脉； 细胞内物质运输的动脉； 细胞内基质区域化； 细胞内基质区域化； 帮助细胞移动或行走； 帮助细胞移动或行走； 主要成分:微管、微丝和中间纤维 主要成分:微管、微丝和中间纤维。
细胞生物学第二章：细胞的概念与分子基础
• U-snRNA的5‘端含甲基化稀有碱基，形成特有的帽子结构，常见为
2,2,7-三甲基三磷酸鸟苷（m32,2,7Gppp） • 主要功能：参与基因转录产物的加工
细胞的分子基础
(5) miRNA
• microRNA(微小RNA)，长21~25nt的非编码 RNA，其前体 70~90nt，具有发夹结构
合成蛋白质的模板
细胞的分子基础
• mRNA指导特定蛋白质合成的过程称为翻译（translation）
• 原核细胞的mRNA是 多顺反子(polycistron) —— 每分子RNA可携 带几种蛋白质遗传信息，指导几种蛋白质合成 • 真核细胞的mRNA是 单顺反子(monocistron) —— 每分子RNA只 携带一种蛋白质信息 • 两种细胞的mRNA的5' 端和 3' 端，各有 30至几百个核 苷酸的非翻译区(UTR)，是 翻译调控的靶点
细胞的分子基础
(2) rRNA
• 占RNA总量的80％～90％，分子量在RNA 中最大 • 单链结构，主要功能参与构成核糖体 • 真核细胞核糖体（80S）含5S、5.8S、28S
和18S四种rRNA
• 原核细胞核糖体（70S）含5S、23S和16S 三种rRNA
• 核糖体是细胞合成蛋白质的机器，rRNA占
• 最先在秀丽隐杆线虫发现，随后在哺乳动物中
不断发现新miRNA，哺乳动物基因的近1%可 能编码miRNA。
• miRNA普遍存在于生物界，具有高度保守性，
参与细胞分化与发育的基因表达调控
miRNA的形成与作用机制
Dicer酶 是 双链RNA专一性RNA内切酶； Dicer酶可将外源双链RNA 也加工成 22nt (nucleotide)左右的siRNA (small interference RNA)。
第二章 细胞的基本结构与化学组成
第二章细胞的基本结构与化学组成1. 大纲要求1.1. 细胞的形态结构1.1.1. 了解形状、大小和种类的多样性1.1.2. 理解细胞是生命活动的基本单位1.1.3. 掌握动物细胞的一般结构模式1.1.4. 掌握植物细胞与动物细胞、原核细胞与真核细胞的主要结构差别1.2. 细胞的化学组成及其意义1.2.1. 了解元素：主要元素、宏量、微量和痕量元素1.2.2. 掌握有机小分子：小分子糖类、氨基酸、核苷酸、脂质1.2.3. 掌握大分子：核酸、蛋白质、大分子多糖1.2.4. 掌握水、无机盐和离子2.3. 掌握细胞的共性，细胞形态结构和化学组成与功能的相关性2.4. 了解关于病毒与细胞的关系2. 大纲详解2.1. 细胞的形态结构2.1.1了解形状、大小和种类的多样性细胞的形状差异很大，同时，细胞又有明显的差异性即多样性，诸如细胞种类繁多、形态各异、功能多样。
根据其进化地位、结构的复杂程度、遗传装置的类型与主要生命活动的方式等，可以分为原核细胞和真核细胞两大类。
细胞的大小依次为：病毒（最小的生命体，0.02μm）, 支原体细胞（最小的细胞，0.1-0.3μm），细菌细胞（1-2μm）, 动植物细胞（一般为20-30μm，最大可达100μm，如人的卵细胞），原生动物细胞（数百至数千微米）。
植物细胞在分裂以后随着细胞的发育与分化体积逐渐增大。
高等动植物细胞中，不论其种类的差异多大，同一器官与组织的细胞，其大小总是在一个恒定的范围之内。
器官的大小主要取决于细胞的数量，与细胞的数量成正比，而与细胞的大小无关，这种关系称之为“细胞体积守恒定律”。
原因是：①细胞的体积与相对表面积成反比关系，细胞体积越大，细胞与周围环境交换物质的效力就越小。
②不论细胞的体积大小相差多大，但各种细胞核的大小相差却不大。
③细胞体积越大，细胞内部物质的传递与交流速度相对越小。
2.1.2理解细胞是生命活动的基本单位⑴一切有机体都是由细胞构成的，细胞是构成有机体的基本单位。
第2章-细胞基本知识
生命来自于水， 细胞中水的含量最高，通常占细胞总量 75%～80%。细胞中的所有反应都是在水中进行的，所以水 是细胞生命的活动介质。 细 胞 中 各 主 要 成 份 的 相 对 含 量
无机盐
①.特点：以离子形式,如 Na+、K+、Ca2+、Mg2+
存在,占细胞重量的2%-5%
②.功能不同 游离于水中，维持细胞内外液的渗透压和pH值
TEM image,Escherichia coli
• 原核细胞构成的生物称为原核生物，
均为单细胞生物。一般以二分裂的
方式繁殖，也有的产生孢子。
一、细菌
• 是在自然界分布最广、个 体数量最多的有机体。
• 可分为：球菌、杆菌和螺
旋菌（弧形菌）。 • 绝大多数细菌的直径在 0.5~5μm之间。
大 肠 杆 菌
2. 高等生物细胞的形状与细胞功能及细胞间的相互 作用有关。 3. 细胞骨架对于细胞形态的构建维持具有重要作用。 4. 高等动物的细胞离开有机体分散存在时，形状往 往发生变化。如平滑肌细胞在体内呈梭形，而在 离体培养时则可成多角形。
草 履 虫
一只草履虫每天大约能吞食43200个细菌，它对污水有一定的净化作用
。
3 所有的细胞都含有两种核酸：即DNA与RNA.DNA是
遗传信息复制、传递和基因转录的模板，RNA参与 蛋白质的合成。
4 作为蛋白质合成的机器─核糖体，毫无例 外地存在于一切细胞内。
5 所有细胞的增殖都以一分为二的方式进行 分裂
四、细胞的形状和大小
1.单细胞生物的形态通常与细胞外沉积物有关。
层，每层厚1nm，含20-40％的磷壁酸（teichoic acid），
有的还具有少量蛋白质。革兰氏阴性菌细胞壁厚约 10nm ， 仅2-3层肽聚糖，另外还有脂多糖、细菌外膜和脂蛋白。
细胞生物学课件第二章细胞基本知识
如草履虫像鞋底状，眼虫呈梭形且带有长鞭毛，钟形
虫呈袋状。
草履虫的SEM照片
眼虫的SEM照片
钟形虫的SEM照片
高等生物体内各种细胞的形状与细胞功能和细胞间的相互 关系有关。如肌肉细胞呈长条形或长梭形；红细胞为圆盘状， 有利于O2和CO2的气体交换。植物叶表皮的保卫细胞成半月形。
细胞离开了有机体分散存在时，形状往往发生变化。如平滑肌
第二节、原核细胞与真核细胞
根据进化的地位，结构和复杂程度，遗传装置的
类型与主要生命活动的方式, 将细胞分为两大类：原
核生物和真核生物。
一、原核细胞 原核细胞大约在32亿年以前就出现在地球上了。 原核细胞结构简单，种类少 , 体积小,一般在1-10微 米,如支原体,细菌,放线菌,绿藻,蓝藻等。
基本特点: 1. 外部由质膜包围，其结构和化学组成与真核 细胞相似。多数在质膜之外有一层坚固的细胞壁。 2.内有一个含DNA的区域，称之为类核或拟核， 类核没有核膜包围，仅为一个环状DNA分子卷曲折叠 而成。 3. 大多数原核生物没有恒定的内膜系统，因而
二、细胞的结构
1. 原生质（protoplasm）： 从现代概念来说包括质
膜、细胞质和细胞核（或拟核）。
2. 细胞质（cytoplasm）：质膜以内、细胞核以外的 原生质。 3. 细胞核：是细胞中最大、最重要的细胞器，由双 层膜围绕，内含遗传物质DNA。细胞核中的原生质称 为核质。
4. 细胞器（organelle）：在光学和电子显微镜下细
置及其协调性所决定的，
这是长达数十亿年的进化产物，细胞结构完整性 的任何破坏都会导致细胞代谢的有序性与自控性的失 调。
3.细胞是有机体生长和发育的基础
一切有机体的生长与发育都是以细胞的增殖与分
虫呈袋状。
草履虫的SEM照片
眼虫的SEM照片
钟形虫的SEM照片
高等生物体内各种细胞的形状与细胞功能和细胞间的相互 关系有关。如肌肉细胞呈长条形或长梭形；红细胞为圆盘状， 有利于O2和CO2的气体交换。植物叶表皮的保卫细胞成半月形。
细胞离开了有机体分散存在时，形状往往发生变化。如平滑肌
第二节、原核细胞与真核细胞
根据进化的地位，结构和复杂程度，遗传装置的
类型与主要生命活动的方式, 将细胞分为两大类：原
核生物和真核生物。
一、原核细胞 原核细胞大约在32亿年以前就出现在地球上了。 原核细胞结构简单，种类少 , 体积小,一般在1-10微 米,如支原体,细菌,放线菌,绿藻,蓝藻等。
基本特点: 1. 外部由质膜包围，其结构和化学组成与真核 细胞相似。多数在质膜之外有一层坚固的细胞壁。 2.内有一个含DNA的区域，称之为类核或拟核， 类核没有核膜包围，仅为一个环状DNA分子卷曲折叠 而成。 3. 大多数原核生物没有恒定的内膜系统，因而
二、细胞的结构
1. 原生质（protoplasm）： 从现代概念来说包括质
膜、细胞质和细胞核（或拟核）。
2. 细胞质（cytoplasm）：质膜以内、细胞核以外的 原生质。 3. 细胞核：是细胞中最大、最重要的细胞器，由双 层膜围绕，内含遗传物质DNA。细胞核中的原生质称 为核质。
4. 细胞器（organelle）：在光学和电子显微镜下细
置及其协调性所决定的，
这是长达数十亿年的进化产物，细胞结构完整性 的任何破坏都会导致细胞代谢的有序性与自控性的失 调。
3.细胞是有机体生长和发育的基础
一切有机体的生长与发育都是以细胞的增殖与分
细胞生物学 第二章 细胞的概念和分子基础
一、原始细胞的形成 二、原核细胞向真核细胞的演化 三、单细胞生物向多细胞生物的进化
一、原始细胞的形成
※生命源自于海洋！
自然
简单元素
条件
无机小分子 有机小分子
（C、H、O）
氨基酸 核苷酸
原始生命
生物大分子
界膜 包裹
核酸 蛋白质
多分子体系
有机分子的自发形成
以蛋白质为主体形成微球体
（一）多聚体的形成
主
肽键
肽键
链
氨基端
侧
侧
侧
链
链
链
羧基端
侧
链
★蛋白质的四级结构
1.蛋白质的一级结构(primary structure) 具有一定数目和顺序的氨基酸残基之间以肽键 为主键或有少量二硫键为副键的多肽链。
2.蛋白质的二级结构(secondary structure)
在一级结构的基础上，借氢键在氨基酸残基 之间的对应点连接，使分子结构发生折曲的 结构。分为α-螺旋、ß-折叠片层、三股螺旋 三种类型。
碱性的氨基
酸性的羧基
侧链
主要功能 蛋白质的基本结构单位。
4、核苷酸(nucleotide)
★★ 化学组成
核 苷 酸
主要功能
磷酸 戊糖
核糖 脱氧核糖
碱基
嘧 啶：Ｔ Ｃ Ｕ 嘌 呤：Ａ Ｇ
核酸的基本结构单位。
5’端
酯
键
糖
苷
核
★★
键
苷
核苷酸
3’端
（二） 生物大分子执行细胞的特定功能
一、核 酸
是生物遗传的物质基础
（二）有机小分子
糖苷键
单糖
多糖
有 机
氨基酸
一、原始细胞的形成
※生命源自于海洋！
自然
简单元素
条件
无机小分子 有机小分子
（C、H、O）
氨基酸 核苷酸
原始生命
生物大分子
界膜 包裹
核酸 蛋白质
多分子体系
有机分子的自发形成
以蛋白质为主体形成微球体
（一）多聚体的形成
主
肽键
肽键
链
氨基端
侧
侧
侧
链
链
链
羧基端
侧
链
★蛋白质的四级结构
1.蛋白质的一级结构(primary structure) 具有一定数目和顺序的氨基酸残基之间以肽键 为主键或有少量二硫键为副键的多肽链。
2.蛋白质的二级结构(secondary structure)
在一级结构的基础上，借氢键在氨基酸残基 之间的对应点连接，使分子结构发生折曲的 结构。分为α-螺旋、ß-折叠片层、三股螺旋 三种类型。
碱性的氨基
酸性的羧基
侧链
主要功能 蛋白质的基本结构单位。
4、核苷酸(nucleotide)
★★ 化学组成
核 苷 酸
主要功能
磷酸 戊糖
核糖 脱氧核糖
碱基
嘧 啶：Ｔ Ｃ Ｕ 嘌 呤：Ａ Ｇ
核酸的基本结构单位。
5’端
酯
键
糖
苷
核
★★
键
苷
核苷酸
3’端
（二） 生物大分子执行细胞的特定功能
一、核 酸
是生物遗传的物质基础
（二）有机小分子
糖苷键
单糖
多糖
有 机
氨基酸
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5.细胞凋亡
细胞凋亡是指在内外环境中各种凋亡信号的精密调控下， 按严格程序主动地死亡程序。
细胞核固缩，染色质凝集向核膜集聚，核碎裂，核膜完整； 形成凋亡小体；细胞膜和细胞器保持正常；DNA降解为核 小体。
罗伯特•胡克（Robert Hooke，1635-1703） ，英国伟大物理学家 、天文学家、博物学 家与发明家
二、细胞的基本结构
细胞膜： 主要有脂类，蛋白质和糖类构成 （液态镶嵌模型） 细胞质： 包括基质和细胞器（线粒体，核 糖体，内质网，高尔基体，溶酶体） 细胞核： 包括核膜和染色体
1.细胞膜
特 性
1.稳定性：基本结构相对稳定 2.不对称性：不同膜面有一定差异 3. 流动性 ：膜分子具有流动特点
4.区域性：同一膜面不同区域分子造型不同
1.细胞膜
特 性
1.物质转运 6.细胞防御
7.细胞黏合、 连接
2.信息传递
5.抗原属性
3.受体
4.细胞识别
2.细胞质
1.组成：由基质、细胞器和内含物三部 分构成 细胞器包括：线粒体，核糖体，内质 网，高尔基体，溶酶体
2.细胞核
细胞核是细胞核心结构，是遗传、代谢、生长与繁 殖的控制中心。
3.细胞分裂
1.无丝 分裂
2.有丝 分裂
3.减数 分裂
有丝分裂
细胞增殖周期：指细胞从前次分裂结束到下次分裂结束为止 的整个过程。细胞分裂期包括分裂期和间期。
4.细胞分化
细胞分化是指一种类型的细胞在形态结构、生理功 能和生物化学特性等方面稳定的转变为另一种类型 细胞的过程。
第二章
王 挺
细胞
ห้องสมุดไป่ตู้
学习目标
1.说出细胞的基本结构
2.描述有丝分裂各期特点
3.解释细胞分化与凋亡的概念
一、概述
细胞（cell）：是构成生物形态结构和功能的基本单位。
细胞是由英国科学家罗伯特〃胡克（Robert Hooke， 1635～1703）于1665年发现的。当时他用自制的光学显 微镜观察软木塞的薄切片，放大后发现一格一格的小空 间，就以英文的cell命名之。
2.细胞质
1.线粒体（动力车间）：含线粒体酶，通过呼吸作用将 葡萄糖分解，产生ATP，释放能量，提供能量。能自我 复制
2.细胞质
2.核糖体（合成车间）：RNA+Pr,合成蛋白质的主要场 所，分游离和膜旁核糖体两种。
2.细胞质
3.内质网（隔离带）：多功能膜性小管系统，纵横连接，相互交错呈网状。 分为粗面内质网（RER）和滑面内质网（SER）两种。
粗面内质网：与蛋白质合成有关。
滑面内质网：与固醇、脂类、糖的代谢及肌纤维收缩有关。
细胞质
4.高尔基体（细胞加工厂）：由扁平囊、大泡和小泡构成。 小泡由粗面内质网形成，内含蛋白质，能与扁平囊融合。 大泡能与细胞膜融合，将内容物排出细胞。并参与细胞膜 更新。
细胞质
5.溶酶体（细胞消化器）： 初级溶酶体：高尔基体扁平囊形成，无消化功能。 次级溶酶体：初级溶酶体与细胞外物质融合后。 终末溶酶体：次级溶酶体内的底物被消化后称为终 末溶酶体。