生理学_第二章_细胞的基本功能

[K+]i ＞[K+]o
转运的物质:各种带电离子
• 特点: 1、顺浓差或电位差; 不耗能(ATP) 2、具有选择性(起帮助作用的蛋白质有结 构特异性); 3、通道功能可变性,(即电压门控通道;化 学门控通道;机械门控通道)。
（2）经载体的易化扩散
转运的物质：葡萄糖(GL)、氨基酸(AA)等小分子亲水物质
蛋白质(35%)---从分子数
看，脂>蛋100倍,从重量看,蛋 >脂1--4倍。
糖类(3%)
(二) 膜的分子结构
流体镶嵌模型：以液态
的脂质双分子层为基架，其 中镶嵌着具有不同生理功能
的蛋白质
。 1、脂质双层---头端
亲水。磷酸和碱基是极性基 团；尾端疏水。长烃链是非 极性基团。这种排列具有稳
定性和流动性。
第二章 细胞的基本功能
第一节 第二节 第三节 第四节 细胞的跨膜物质转运功能 细胞的跨膜信号转导功能 细胞的跨膜电变化 肌细胞的收缩功能
第一节
细胞的跨膜物质转运功能
一、膜的化学组成和分子结构
(一)膜的化学组成: 脂质(62%)---主要由磷脂
(70%) 。 和胆固醇(25%);还有 少量的鞘脂(5%)。磷脂中最 多的是磷脂酰胆碱，最少的 是磷脂酰甘油和磷脂酰肌醇。
2、膜蛋白质---整合蛋白(贯穿全层或镶嵌其中,作为离子通道、载体
和离子泵) 。表面蛋白(附着于膜的外或内表面 )
3、糖链外露---作为细胞的标志(如ABO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。
二、细胞膜的跨膜物质转运功能
●被动转运
指物质顺 电位或化学梯 度的转运过程。
Na+-K+泵的化学本质就是Na+-K+依赖式ATPase，简称钠泵。
Na+-K+ 泵 的 作 用 : 排 Na+ 吸 K+ 。 当
[Na+]i↑ [K+] o↑ 时 ， 都 可 被 激 活 ， ATP 分解产生能量， 将胞内的3个 Na+ 移 至 胞 外 和将胞外的2 个 K+ 移入胞内。
通道转运与钠-钾泵转运模式图
跨膜信号转导方式大体有以下三类：
1.G蛋白偶联受体介导的信号转导 2.离子通道受体介导的信号转导 3.酶偶联受体介导的信号转导
一、G蛋白偶联受体介导的信号转导
(一) 受体-- G蛋白-AC途径(cAMP信号通路)
神经递质、激素等（第一信使） 结合G蛋白偶联受体
膜外N端：识别、结合第一信使 膜内C端：激活G蛋白
外来信号作用于膜表面,(通常并不进入细胞或 直接影响细胞内过程)通过引起膜变构作用,将外界 环境变化的信息以新的信号形式传递到膜内,再引发 靶细胞相应功能改变,此过程称跨膜信号传递。细胞间
传递信息的物质多达几百种：如递质、激素、细胞因子等。
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。
特点:
①顺浓差或电位差;不耗能(ATP)
• ②特异性（物质不同载体不同） • ③饱和性（∵载体的数量是有限的） • ④竟争性（∵经同一特殊膜蛋白质转运）
•
通 量
单纯扩散 易化扩散
甲物质 50g 90g
乙物质
50g 10g
差位电或差浓
共100g
(二)主动转运(active transport)
•
概念：指细胞通过本身的某种耗能过程将某物质由
位.
实验记录：
（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，无电位改变， 证明膜内无电位差。
一、细胞的生物电现象 ●静息电位：细胞处于相对安静状态时，膜内外存
主要离子分布： 膜内：
膜外：
(2)静息状态下细胞膜对K+离子具有选择性的通透, 对其他离子不通透或甚少。(产生RP的条件) 通透性：K+ ＞ Cl- ＞ Na+ ＞ A-
∵静息状态下①细胞膜内外离子分布不均； ②细胞膜对K+离子具有选择性通透。•
[K＋]i顺浓差向膜外扩散 [A-]i不能向膜外扩散 膜内电位↓(负电场) • 膜外电位↑(正电场) 膜外为正、膜内为负的极化状态 当扩散动力与阻力达到动态平衡时=RP
2.人工改变[K+]O/[K+]i，RP也发生相应改变 如： [K+]i↓→RP↓。 3.用四乙胺阻断K通道,RP消失。 4.用膜片钳技术测量,证实是K电流
第三节 细胞的跨膜电变化
概 述
恩格斯在100•多年前就指出：“地球上几乎没 有一种变化发生而不同时显示出电的变化”。 生物体在安静和活动时都存在电活动,这种电活动称 为 生 物 电 （ bioelectricity ） 。 特点:很微弱,用mv或Wv计算.如临床上广泛应用的心 电图 、 脑电图 、 肌电图 及 视网膜电图 等就是这些不 同器官和组织活动时生物电变化的表现。 记录方法: 说明无论安静时的RP或活动时的AP都是跨膜电
在的电位差。
●动作电位：可兴奋细胞受到刺激时，在RP的基础
上产
（一）静息电位(resting potential RP) 1.概 念 ：细胞处于相对安静状态时，细胞膜内
外存在的电位差。 •
2.实验现象：
3.静息电位的产生机制
请大家抓住两点:
(1)静息状态下细胞膜内、外离子分布不匀。 [K+]i＞[K+]o≈30∶1.30倍的浓差推动力促使[K+] 外流(产生RP的动力)
Na+内流 终板膜电位
骨骼肌收缩
• 1.化学门控通道或配体门控通道:A.组成化 学门控通道的物质是特殊蛋白质(梅花形结 构).B.控制通道开放与关闭的是化学物质 (Ach).C.主要分布于终板膜N.C的突触后膜. 2.电压门控通道:A.组成电压门控通道的物 质是特殊蛋白质(梅花形结构.B.控制通道开 放与关闭的因素是通道所在膜两侧的跨膜电 位的改变即电压的改变.C.主要分布神经轴 突骼骨肌心肌具有产生和产生自律性兴奋的 能力. 3.机械门控通道:A.化学组成(同前).B.控制 通道开放与关闭是膜的局部变形或机械牵 引.C.存在部位是毛细胞.
激活G蛋白(与β、γ亚单位分离) 兴奋性G蛋白(GS) 激活腺苷酸环化酶(AC) cAMP（第二信使） ATP 激活cAMP依赖的蛋白激酶A 细胞内生物效应
(二)受体-- G蛋白—PLC途径(磷脂酰肌醇信号通路)
激素（第一信使） 膜外N端：识别、结合第一信使
膜内C端：激活G蛋白 激活G蛋白(与β、γ亚单位分离)
4、细胞膜的脂质双分子层是( A ) A.细胞内容物和细胞环境间的屏障 B.细胞接受外界和其他细胞影响的门户 C.离子进出细胞的通道 D.受体的主要成分 E.抗原物质
5、葡萄糖进入红细胞膜是属于( C ) A.单纯扩散 B.主动转运 C.易化扩散 D.入胞作用 E.吞饮
第二节
细胞的跨膜信号转导功能
兴奋性G蛋白(GS)
结合G蛋白偶联受体
激活磷脂酶C(PLC) (第二信使） IP3 和 DG PIP2
内质网 释放Ca2+ 激 活 蛋白激酶C
细胞内生物效应
二、离子通道介导的信号转导
离子通道大体有：化学、电压、机械性门控通道 如： 化学性胞外信号(ACh) ACh + 受体=复合体
终板膜变构=离子通道开放
低浓度一侧向高浓度一侧转运的过程。 • 特点 ： ① 逆电-化学梯度进行(泵的转运) ; ② 需耗能(ATP)
分类：
①原发性主动转运（简称：泵转运）；
如:Na+-K+泵、Ca2+-Mg2+泵、H+-K+泵等 ②继发性主动转运（简称：联合转运）；
③入胞和出胞式转运。
1.原发性主动转运(泵转运——Na+-K+泵)
2.易化扩散(facilitated
diffusion)
(1)概念: 一些非脂溶性或脂溶性甚小的物质, 在 特殊膜蛋白质的“帮助”下,由膜的高浓度一侧向低 浓度一侧转运的过程。
(2)分类:
根据帮助膜蛋白的特性分为两类
①经通道的易化扩散 ②经载体的易化扩散
（1）经通道的易化扩散
[Na+]o ＞[Na+]i
• 鸟酸苷环化酶受体位于膜外的N端有配体结 合位点，膜内侧的C端有鸟酸苷环化酶(GC) 结构域,一旦配体与受体结合, 将激活 (GC) 。 (GC) 使胞质内的GTP环化,生成 cGMP,再激活蛋白激酶G(PKG) 。PKG、PKA 和PKC一样, 也是丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶, 通过对底物蛋白的磷酸化实现信号转导。 注:激活GC与激活AC不同的是,此过程不需G 蛋白参于。
复习思考题
1.简述细胞膜物质转运有哪些方式？ 2.Na+-K+泵的作用意义？ 3.在一般生理情况下,每分解一分子ATP,钠泵运转可 使(D ) A.2个钠离子移出膜外 B.2个钾离子移入膜内 C.2个钠离子移出膜外,同时有2个钾离子移入膜内 D.3个钠离子移出膜外,同时有2个钾离子移入膜内 E.2个钠离子移出膜外,同时有3个钾离子移入膜内
分 为：吞噬=转运物质为固体; 吞饮=转运物质为液体。
入胞:
细胞膜上的受体对物质的“辨认” 发生特异性结合=复合物
复合物向膜表面的“有被小窝”移动
“有被小窝”处的膜凹陷
凹陷膜与细胞膜断离=吞食泡
出胞：
粗面内质网合成蛋白性分泌物 高尔基复合体
膜性结构包被=分泌囊泡
囊泡向质膜内侧移动 囊泡膜与质膜的某点接触并融合 融合处出现裂口 分泌物排出
(1)概念:一些脂溶性物质由膜的高浓度一侧向低浓 度一侧转运的过程。 [O2]o ＞[O2]i