生理学课件细胞的基本功能ppt

（一）被动转运(passive transport) 概念：物质顺电位或化学梯度的转运过程。 特点： ①不耗能（转运动力依赖物质的电-化学梯 度所贮存的势能） ②依靠或不依靠特殊膜蛋白质的“帮助” ③顺电-化学梯度进行 分类： ①单纯扩散 ②易化扩散
1.单纯扩散(simple diffusion)
通透性：K+ ＞ Cl- ＞ Na+ ＞ A-
静息状态下细胞膜内外主要离子分布 及膜对离子通透性
主要 离子
Na+ K+ ClA-
离子浓度
（mmol/L）
膜内 14 155 8 60
膜外 142 5 110 15
膜内与膜 膜对离子通 外离子比 透性 例
1:10 31:1 1:14 4:1
通透性很小 通透性大 通透性次之 无通透性
特点：①信号转导与G蛋白 无关；②无第二信使的产 生；③无细胞质中蛋白激 酶的激活。
受体酪氨酸激酶介导的信号转导图示
复习思考题
1.细胞间通讯有哪些方式？各种方式之间有何 不同？ 2.通过细胞表面受体介导的跨膜信号转导有哪 几种方式？比较各种方式之间的异同。 3.试述细胞信号转导的基本特征。 4.试比较G蛋白偶联受体介导的几种信号通路之 间的异同。 5.概述受体酪氨酸介酶介导的信号通路的组成、 特点及其主要功能。
(1)概念:一些脂溶性物质由膜的高浓度一侧向低浓 度一侧移动的过程。
[O2]o ＞[O2]i
[CO2]i ＞[CO2]o
(2)特点:
①扩散速率高 ②无饱和性 ③不依靠特殊膜蛋白质的“帮助” ④不需另外消耗能量 ⑤扩散量与浓度梯度、温度和膜通透性呈正相关， 用扩散通量（mol or mol数/min.cm2)表示。 (3)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。 注：∵膜对H2O具高度通透性，∴H2O除单纯扩散 外，还可通过水通道跨膜转运。
兴奋性G蛋白(GS) 激活磷脂酶C(PLC)
(第二信使）
PIP2
IP3 和 DG
内质网 释放Ca2+
激 活 蛋白激酶C
细胞内生物效应
三、酶偶联受体介导 的信号转导
受体本身具有酶的 活性，又称受体酪氨酸 激酶。生长因子 与受体酪氨酸激酶结合
膜外N端：识别、结合第一信使 膜内C端：具有酪氨酸激酶活性
细胞内生物效应
多细胞生物体必须具备完善的信号转导系统以 协调其正常的生理功能。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。 跨膜信号转导方式大体有以下三类：
① 离子通道介导的信号转导
② G蛋白偶联受体介导的信号转导 ③ 酶偶联受体介导的信号转导
(二)主动转运(active transport)
•
概念：指物质逆浓度梯度或电位梯度的转运过程。
•
特点：①需要消耗能量,能量由分解ATP来提供； ②依靠特殊膜蛋白质(泵)的“帮助”；
③是逆电-化学梯度进行的。
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。
凹陷膜与细胞膜断离=吞食泡
吞食泡与胞内体的膜性结构相融合
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
分解ATP产生能量 2K+泵至细胞内;3Na+泵至细胞外 维持[Na+]o高、[K+]i高 原先的不均匀分布状态
钠-钾泵的这种活动还为其它一些物质转 运的提供了动力 （如葡萄糖 、氨基酸的吸收：
Na+-载体-葡萄糖、Na+-载体-氨基酸的复合体形式进 行的联合转运）。
2.继发性主动转运
概念：间接利用ATP能量的主动转运过程。
•
分 为：吞噬=转运物质为固体; 吞饮=转运物质为液体。
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 囊泡的膜成为细胞膜的组成部分
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
（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
(3)特点:
①需依靠特殊膜蛋白质的“帮助”
•②不需另外消耗能量
•③选择性（∵特殊膜蛋白质本身有结构特异性） •④饱和性（∵结合位点是有限的） ⑤竟争性（∵经同一特殊膜蛋白质转运） •⑥浓度和电压依从性（∵特殊膜蛋白质的变构是有条 件的，如化学门控通道、电压门控通道）
通透膜
选择性通透膜
（二）静息电位的产生机制
1.静息电位的产生条件
(1)静息状态下细胞膜内、外离子分布不匀 [Na+]i＞[Na+]o≈1∶10, [K+]i＞[K+]o≈30∶1 [Cl-]i＞[Cl-]o≈1∶14, [A-]i＞[A-]o≈ 4∶1
主要离子分布： 膜内：
膜外：
(2)静息状态下细胞膜对离子的通透性具有选择性
（负、正）后电位
4.动作电位的特征：
①是非衰减式传导的电位。 ②具有“全或无”的现象：即同一细胞 上的AP大小不随刺激强度和传导距离而改 变的现象。
5.动作电位的意义：
AP的产生是细胞兴奋的标志。
6.与AP相关的概念:
极 化:以膜为界，外正内负的状态。 去极化:膜内外电位差向小于RP值的方向变化的过程。 超极化:膜内外电位差向大于RP值的方向变化的过程。 复极化:去极化后再向极化状态恢复的过程。 反极化:细胞膜由外正内负的极化状态变为内正外负
的极性反转过程。 阈电位:引发AP的临界膜电位数值。 局部电位:低于阈电位的去极化电位。 后电位：锋电位下降支最后恢复到RP水平以前，一种 时间较长、波动较小的电位变化过程。 包括：负后电位=去极化后电位， 正后电位=超去极化后电位。
二、生物电现象的产生机制
（一）化学现象
要在膜两侧形成电位差， 必须具备两个条件：①膜两侧 的离子分布不均，存在浓度差； ②对离子有选择性通透的膜。 膜两侧[K+]差是促使 K+ 扩 散的动力，但随着 K+ 的不断扩 散，膜两侧不断加大的电位差 是 K+ 继续扩散的阻力，当动力 和阻力达到动态平衡时， K+ 的 净扩散通量为零→膜两侧的平 衡电位。
第二章 细胞的基本功能
第一节 细胞的跨膜物质转运功能
第二节
第三节 第四节
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Leabharlann 一、膜的化学组成和分子结构
(一)脂质双分子层
以液态的脂 质双分子层为基架， 具有稳定性和流动 性。
(二)细胞膜蛋白质
镶嵌或贯穿于 脂质双分子层中， 生物膜具有的各种 功能大多与其有关。
2.RP产生机制的膜学说:
∵静息状态下①细胞膜内外离子分布不均；②细胞
膜对离子的通透具有选择性:K+＞Cl-＞Na+＞A[K＋]i顺浓度差向膜外扩散 ∴ [A-]i不能向膜外扩散
[K+]i↓、[A-]i↑→膜内电位↓(负电场) • [K+]o↑→膜内电位↑(正电场)
即逆浓度梯度或逆电位梯度的转运时，能量 非直接来自ATP的分解，是来自膜两侧[Na+]差，而 [Na+]差是Na+-K+泵分解ATP释放的能量建立的。
分类：
①同向转运
②逆向转运
3.入胞和出胞式转运
一些大分子物质或团块进出细胞,是通过细 胞本身的吞吐活动进行的,亦可属于主动转运 过程。 出胞:指细胞把成块的内容物由细胞内排 出的过程。 主要见于细胞的分泌过程：如激素、神 经递质、消化液的分泌。 入胞:指细胞外的大分子物质或团块进入 细胞的过程。
(三)细胞膜糖类
多为短糖链， 以共价键的形式与 膜脂质或蛋白质结 合，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。
●主动转运
指物质逆浓 度梯度或电位梯 度的转运过程。
3.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，无电位改变， 证明膜内无电位差。
4.与RP相关的概念：
•
•
静息电位:细胞处于相对安静状态时，细胞 膜内外存在的电位差。 • 膜电位:因电位差存在于膜的两侧所以又称 为膜电位（membrane potential）。 • 习惯叫法:因膜内电位低于膜外，习惯上RP 指的是膜内负电位。 RP值:哺乳动物的神经、骨骼肌和心肌细 胞为-70～-90mV，红细胞约为-10mV左右。 RP值描述: RP↑→膜内负电位↑(-70→-90mV)=超极化 RP↓→膜内负电位↓(-70→-50mV)=去极化
第三节 细胞的跨膜电变化
概 述
恩格斯在100• 年前就指出：“地球上几 多 乎没有一种变化发生而不同时显示出电的变 化”。人体及生物体活细胞在安静和活动时 “ 都存在电活动，这种电活动称为生物电现象 （bioelectricity）。细胞生物电现象是普 遍存在的，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。
1.泵转运——Na+-K+泵
Na+-K+泵又称Na+-K+-ATPase，简称钠泵。
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
钠-钾泵: 当[Na+]i↑/[K+]o↑激活
一、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
Na+内流 终板膜电位
骨骼肌收缩
二、G蛋白偶联受体介导的信号转导 (一) 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
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) ATP cAMP（第二信使） 激活cAMP依赖的蛋白激酶A 细胞内生物效应
(二) 磷脂酰肌醇信号通路
激素（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)
结合G蛋白偶联受体
膜外N端：识别、结合第一信使
2.易化扩散(facilitated
diffusion)
(1)概念: 一些非脂溶性或脂溶解度甚小的物质,
需特殊膜蛋白质的“帮助”下,由膜的高浓度一侧向
低浓度一侧移动的过程。
(2)分类:
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
[K+]i ＞[K+]o
转运的物质:各种带电离子
（二）动作电位(action potential AP) 1.概 念：可兴奋细胞受到刺激，细胞膜在静息
电位基础上发生一次短暂的、可逆的,并可向周围扩 布的电位波动称为动作电位。
2.AP实验现象：
3.动作电位的图形
刺激 局部电位 上 升 支 阈电位 去极化 零电位
去 极 化
反极化（超射）
下 降 支 复极化
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
一、细胞的生物电现象 ●静息电位：细胞处于相对安静状态时，细胞膜内
外存在的恒定电位差。 ●动作电位：细胞活动时，细胞膜内外存在的变化 的电位波动。 •
2.RP实验现象：
（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：