生理学细胞的基本功能

获得能量， ★细胞膜上钠泵的活动: 分解 细胞膜上钠泵的活动 分解ATP获得能量，将Na+泵出 获得能量 细胞，同时将 +泵入细胞 细胞。 细胞，同时将K 泵入细胞。 *当[Na+]内↑或[K+]外↑时,钠泵的活动增强。 当 钠泵的活动增强。 或 时 钠泵的活动增强 *钠泵的生电性作用：钠泵每分解 个ATP分子，将 3个 钠泵的生电性作用：钠泵每分解1个 分子， 钠泵的生电性作用 每分解 分子 个 Na+泵出细胞，同时将 2个K+泵入细胞，结果使跨膜 泵出细胞， 个 泵入细胞， 电位差增大。 电位差增大。
相关链接： 相关链接：
扩散
(二)易化扩散 二 易化扩散(facilitated diffusion) 易化扩散
易化扩散——非脂溶性物质在膜结构中某些蛋白质分 非脂溶性物质在膜结构中某些蛋白质分 易化扩散 非脂溶性物质 子的“协助” 顺差（浓度差或电场力差）的跨膜移动。 子的“协助”下，顺差（浓度差或电场力差）的跨膜移动。 易化扩散量的大小主要取决于以下两个方面： 易化扩散量的大小主要取决于以下两个方面： (1)细胞膜两侧物质的浓度梯度，若是所转运的物质是 细胞膜两侧物质的浓度梯度， 细胞膜两侧物质的浓度梯度 带电的电解质，扩散量还受膜两侧电位梯度的影响。 带电的电解质，扩散量还受膜两侧电位梯度的影响。浓度 梯度（电位梯度）愈大，扩散速率愈大。 梯度（电位梯度）愈大，扩散速率愈大。 (2)细胞膜对所转运物质的通透性：通透性愈大，转运 细胞膜对所转运物质的通透性：通透性愈大， 细胞膜对所转运物质的通透性 速率愈大。 速率愈大。
1.经载体的易化扩散 1.经载体的易化扩散 (1)转运过程：在高浓度侧膜载体蛋白与被转运物质结合 转运过程： 转运过程 在高浓度侧膜载体蛋白与被转运物质结合→ 载体蛋白分子变构→将被转运的物质转移到膜低浓度侧 将被转运的物质转移到膜低浓度侧→被转 载体蛋白分子变构 将被转运的物质转移到膜低浓度侧 被转 运物与载体蛋白分离，进入该侧。 运物与载体蛋白分离，进入该侧。 (2)载体转运的特征： 载体转运的特征： 载体转运的特征 特异性： 结构特异性 ①结构特异性：每种载体蛋白只能转运某一种或某几种特 定的物质。 定的物质。 饱和现象 当被转运物的浓度升高至一定浓度后， 现象： ②饱和现象：当被转运物的浓度升高至一定浓度后，对该 物的转运量将不再随该物浓度的升高而增大，即达到极限。 物的转运量将不再随该物浓度的升高而增大，即达到极限。 竞争性抑制。 抑制 ③竞争性抑制。
2.经通道的易化扩散 2.经通道的易化扩散 (1)转运过程 转运过程： (1)转运过程：通道蛋白分子中央的贯通膜内外的亲水性 孔道开放→相应的带电离子经通道顺差 相应的带电离子经通道顺差（ 孔道开放 相应的带电离子经通道顺差（顺浓度梯度或电位 梯度）跨膜快速移动。 梯度）跨膜快速移动。 (2)被转运的物质：主要为带电离子 如：Na+、K+、Ca2+ 被转运的物质： 被转运的物质 主要为带电离子(如 允许水分子通过。 等)，某些细胞膜上存在水通道蛋白 允许水分子通过。 ，某些细胞膜上存在水通道蛋白,允许水分子通过 (3)经通道易化扩散的特征 (3)经通道易化扩散的特征 经通道易化扩散的 ①离子选择性：每种通道只允许某种或某几种离子通过。 离子选择性：每种通道只允许某种或某几种离子通过。 选择性 ②离子转运速度快； 离子转运速度快 ③门控特性 大多数通道具有闸门，可受某种因素的控 门控特性: 大多数通道具有闸门， 特性 制开放或关闭。 少数通道为非门控通道 经常处于开放状态） 少数通道为非门控通道， 制开放或关闭。(少数通道为非门控通道，经常处于开放状态）
二、细胞膜的物质转运功能 细胞膜的物质转运功能
细胞在新陈代谢过程中，细胞内、 细胞在新陈代谢过程中，细胞内、外的营养物质和代谢 产物不断地进行交换，细胞膜是细胞内、 产物不断地进行交换，细胞膜是细胞内、外物质交换的唯一 途径。 途径。 (一)单纯扩散 (二)易化扩散 (三)主动转运 (四)出胞和入胞
1.门控通道的类型：一般根据控制闸门开闭的因素，可分为： 门控通道的类型：一般根据控制闸门开闭的因素，可分为： 门控通道的类型 (1)电压门控通道：受膜两侧的电位差控制开闭的通道。 电压门控通道 电位差控制开闭的通道 电压门控通道：受膜两侧的电位差控制开闭的通道。 如：神经轴突膜上的某些Na+通道； 神经轴突膜上的某些 通道； (2)化学门控通道：受膜两侧某种化学物质控制开闭的通道。 化学门控通道 化学物质控制开闭的通道 化学门控通道：受膜两侧某种化学物质控制开闭的通道。 骨骼肌细胞终板膜上的N 乙酰胆碱受体阳离子通道 乙酰胆碱受体阳离子通道； 如：骨骼肌细胞终板膜上的 2-乙酰胆碱受体阳离子通道； (3)机械门控通道：受某种机械刺激控制开闭的通道。 机械门控通道 机械刺激控制开闭的通道 机械门控通道：受某种机械刺激控制开闭的通道。 2.电压门控通道的功能状态： 电压门控通道的功能状态： 电压门控通道的功能状态 (1)静息状态（又称为备用状态）：通道关闭，能被激活开放。 静息状态（ ）：通道关闭 静息状态 又称为备用状态）：通道关闭，能被激活开放。 (2)激活状态：通道开放，允许相应离子顺差跨膜移动。 激活状态： 激活状态 通道开放，允许相应离子顺差跨膜移动。 (3)失活状态：通道关闭并不能被激活。 失活状态： 失活状态 通道关闭并不能被激活。
Байду номын сангаас
1.原发性主动转运 原发性主动转运 原发性 原发性主动转运──细胞利用直接分解 细胞利用直接分解ATP获得的能量，将 获得的能量， 原发性主动转运 细胞利用直接分解 获得的能量 物质逆差 浓度梯度或电位梯度)跨膜转运 逆差(浓度梯度或电位梯度 跨膜转运。 物质逆差 浓度梯度或电位梯度 跨膜转运。 膜上分解ATP获能并进行主动转运的膜蛋白 称为泵蛋白。 获能并进行主动转运的膜蛋白,称为 蛋白。 膜上分解 获能并进行主动转运的膜蛋白 称为泵 几种 重要的泵蛋白： 重要的泵蛋白： 钠-钾泵 简称钠泵 ：逆差转运钠离子和钾离子 反方向 ，主 钾泵(简称钠泵)： 反方向)， 钾泵 简称钠泵 逆差转运钠离子和钾离子(反方向 要分布于细胞膜上。 要分布于细胞膜上。 钙泵：逆差转运钙离子， 钙泵：逆差转运钙离子，主要分布于骨骼肌细胞和心肌细 胞的肌浆网膜上。 胞的肌浆网膜上。 H+-K+泵：逆差转运氢离子和钾离子 反方向 ，主要分布于 逆差转运氢离子和钾离子(反方向 反方向)， 胃黏膜泌酸腺的壁细胞的顶膜上，又称为质子泵 质子泵。 胃黏膜泌酸腺的壁细胞的顶膜上，又称为质子泵。
第二章 细胞的基本功能
第一节 细胞膜的结构和物质转运功能 第二节 细胞的信号转导 第三节 细胞的生物电现象 第四节 肌细胞的收缩功能
相关链接： 相关链接：
细胞的结构
细胞膜的结构和物质转运功能 第一节 细胞膜的结构和物质转运功能
第一节学习要求 1.复习膜的结构； 1.复习膜的结构； 复习膜的结构 2.掌握易化扩散和主动转运； 2.掌握易化扩散和主动转运； 掌握易化扩散和主动转运 3.熟悉单纯扩散、出胞和入胞。 3.熟悉单纯扩散、出胞和入胞。 熟悉单纯扩散
+
钠泵
钠泵
★细胞膜上钠泵活动的结果: 细胞膜上钠泵活动的结果 钠泵活动的结果 在细胞膜两侧的不均衡分布： 不均衡分布 建立和保持Na 建立和保持 +、K+在细胞膜两侧的不均衡分布： Na+外高内低，K+外低内高。 ★细胞膜上钠泵活动的生理意义： 细胞膜上钠泵活动的生理意义： 胞内高钾 利于胞质内的某些代谢反应; 高钾, ① 胞内高钾 利于胞质内的某些代谢反应 维持细胞正常的渗透压和形态： ② 维持细胞正常的渗透压和形态：将胞质内的钠离子泵出细 避免细胞内钠浓度升高，从而降低胞质渗透压， 胞，避免细胞内钠浓度升高，从而降低胞质渗透压，从而 防止过多水分进入细胞内，维持正常的渗透压和形态； 防止过多水分进入细胞内，维持正常的渗透压和形态； 建立起一种生理性势能储备，为生物电产生、 ③ 建立起一种生理性势能储备，为生物电产生、某些物质的 (如：葡萄糖、氨基酸、氯离子、氢离子等 继发性主动转 继发性主动转 如 葡萄糖、氨基酸、氯离子、氢离子等)继发性 运等功能活动提供能量 能量。 运等功能活动提供能量。
(一)单纯扩散 单纯扩散(simple diffusion) 扩散
1.单纯扩散 单纯扩散——没有生物学转运机制参与 物质 (主要是脂溶性 没有生物学转运机制参与 单纯扩散 没有生物学转运机制参与, 主要是脂溶性 小分子和极小分子)仅 小分子和极小分子 仅顺其浓度差穿越细胞膜的过程。 浓度差穿越细胞膜的过程。 穿越细胞膜的过程 2.人体内以单纯扩散转运的重要物质： 人体内以单纯扩散转运的重要物质： 人体内以单纯扩散转运的重要物质 O2和CO2（脂溶性分子 ，水分子 分子极小 。 脂溶性分子)，水分子(分子极小 分子极小)。 3.影响单纯扩散的因素 影响单纯扩散的因素: 影响单纯扩散的因素 (1)浓度势能：正相关； 浓度势能： 相关； 浓度势能 (2)通透性：正相关。 通透性： 相关。 通透性
2.继发性主动转运 继发性主动转运 继发 继发性主动转运——驱动力并不直接来自 驱动力并不直接来自ATP分解，而是来自 分解， 继发性主动转运 驱动力并不直接来自 分解 另一物质原发性主动转运所形成的浓度梯度而进行的逆差转运。 另一物质原发性主动转运所形成的浓度梯度而进行的逆差转运。 原发性主动转运所形成的浓度梯度而进行的逆差转运 *继发性主动转运的基本步骤： 继发性主动转运的基本步骤： 继发性主动转运的基本步骤 (以小肠黏膜上皮细胞对葡萄糖的吸收为例 以小肠黏膜上皮细胞对葡萄糖的吸收为例) 以小肠黏膜上皮细胞对葡萄糖的吸收为例 第一步：细胞基底侧膜上钠泵活动→细胞内 第一步：细胞基底侧膜上钠泵活动 细胞内 钠泵活动 细胞内[Na+]低，细胞外 低 [Na+]高，形成细胞管腔膜两侧的Na+浓度梯度。 高 形成细胞管腔膜两侧的 浓度梯度。 第二步：肠腔内的 和葡萄糖与同向转运体结合,顺 转运体结合 第二步：肠腔内的Na+和葡萄糖与同向转运体结合 顺Na+ 和葡萄糖同时移入细胞内。 的浓梯度将 的浓梯度将Na+和葡萄糖同时移入细胞内。
一、膜的化学组成和分子结构
液态镶嵌模型(fluid mosaic model)——以液态脂质双 液态镶嵌模型 以 分子层为 其中镶嵌着具有不同生理功能的蛋白质 镶嵌着具有不同生理功能的蛋白质。 分子层为基 架, 其中镶嵌着具有不同生理功能的蛋白质。 (一)脂质 一 脂质 双嗜性分子 性分子。 磷脂(占 磷脂 占70%)、胆固醇 占30%)等。为双嗜性分子。 、胆固醇(占 等 (二)蛋白质 二 蛋白质 1.表面蛋白 附着于膜表面 表面蛋白: 表面蛋白 附着于膜表面; 2.整合蛋白 以α-螺旋结构镶嵌于 整合蛋白: 螺旋结构镶嵌于 整合蛋白 螺旋结构 脂质双分子层中。 脂质双分子层中。 (三)糖类：形成糖蛋白或糖脂。 糖类： 三 糖类 形成糖蛋白或糖脂。
刺激
静息状态
激活状态
时间依从性
失活状态
电压依从性（随膜电位复极化进程） 电压依从性（随膜电位复极化进程）
(三)主动转运 (active transport) 三 主动 主动转运
主动转运──细胞通过本身的某种耗能过程, 将物质逆 主动转运 细胞通过本身的某种耗能过程 将物质逆浓度梯 细胞通过本身的某种耗能过程 度或逆电位梯度跨膜转运。包括原发性主动转运 度或逆电位梯度跨膜转运。包括原发性主动转运(primary active 原发性主动转运 transport)和继发性主动转运 主动转运(secondary active transport)。 和继发性主动转运 。 主动转运与被动转运之间的区别： 主动转运与被动转运之间的区别： 之间的区别 主动转运：将某种物质逆差 转运，细胞将为转运提供能量 提供能量。 主动转运：将某种物质逆差 转运，细胞将为转运提供能量。 被动转运：物质分子或离子由于分子的运动而顺差移动， 顺差移动 被动转运：物质分子或离子由于分子的运动而顺差移动，因 此不需细胞为转运提供能量，包括单纯扩散和易化扩散。 此不需细胞为转运提供能量，包括单纯扩散和易化扩散。