细胞的基本功能(51).ppt
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1、 卫生部“十二五”规划教材生理学第二章第二章 细细 胞胞 的的 基基 本本 功功 能能制作:邢德刚制作:邢德刚1可编辑版理理 论论 知知 识识 课课 后后 自自 测测 知知 识识 拓拓 展展2可编辑版本章要求掌掌 握握:1.单纯扩散、易化扩散的概念、形式和特点;单纯扩散、易化扩散的概念、形式和特点;2.2.原发性主动转运的概念和转运机制;原发性主动转运的概念和转运机制;3.3.静息电位、动作电位的概念及产生机制;静息电位、动作电位的概念及产生机制;4.4.动作电位、局部反应的特点;动作电位、局部反应的特点;5.5.兴奋在同一细胞上传导的形式及特点;兴奋在同一细胞上传导的形式及特点;6.6.兴奋
2、兴奋-收缩耦联的概念及其耦联物质收缩耦联的概念及其耦联物质。3可编辑版第一节 细胞膜的结构和物质转运功能一、细胞膜的结构概述一、细胞膜的结构概述 细胞膜主要由脂质和蛋白质组成,此外还有极少量的细胞膜主要由脂质和蛋白质组成,此外还有极少量的糖类物质。糖类物质。4可编辑版 液态镶嵌模型学说:细胞膜是以液态脂质双分液态镶嵌模型学说:细胞膜是以液态脂质双分子层为基架,其中镶嵌不同生理功能的蛋白质子层为基架,其中镶嵌不同生理功能的蛋白质5可编辑版细胞膜化学组成及意义细胞膜化学组成及意义v脂质双分子层:屏障作用脂质双分子层:屏障作用 保持细胞内容物的相对稳定保持细胞内容物的相对稳定v细胞膜蛋白质:膜通道蛋
3、白,载体蛋白,酶细胞膜蛋白质:膜通道蛋白,载体蛋白,酶 细胞内外物质、能量、信息交换。细胞内外物质、能量、信息交换。v细胞膜糖类:糖蛋白,糖脂细胞膜糖类:糖蛋白,糖脂 作为膜蛋白受体识别部分作为膜蛋白受体识别部分 参与免疫反应参与免疫反应6可编辑版二、细胞膜的物质转运功能二、细胞膜的物质转运功能(一一)单纯扩散单纯扩散概念概念:是一种简单的物理扩散,没有生物学的转运机制参与。扩散的方向和速度扩散的方向和速度:取决于物质在膜两侧的浓度差和膜对该物质的通透性。影响扩散量的因素影响扩散量的因素:浓度差:是物质扩散的动力;通透性:通透性愈大,扩散量也愈大。7可编辑版二、细胞膜的物质转运功能二、细胞膜的
4、物质转运功能8可编辑版细胞膜的跨膜物质转运功能细胞膜的跨膜物质转运功能细胞膜的跨膜物质转运功能细胞膜的跨膜物质转运功能除了极少数脂溶性物质能够直接通除了极少数脂溶性物质能够直接通除了极少数脂溶性物质能够直接通除了极少数脂溶性物质能够直接通过脂质层迸出细胞外过脂质层迸出细胞外过脂质层迸出细胞外过脂质层迸出细胞外,大多数物质大多数物质大多数物质大多数物质(从离子和小分子物质到蛋白质等(从离子和小分子物质到蛋白质等(从离子和小分子物质到蛋白质等(从离子和小分子物质到蛋白质等大分子大分子大分子大分子,以及团块性固形物或液滴)以及团块性固形物或液滴)以及团块性固形物或液滴)以及团块性固形物或液滴)都与镶
5、嵌在膜上的某些特殊的蛋白都与镶嵌在膜上的某些特殊的蛋白都与镶嵌在膜上的某些特殊的蛋白都与镶嵌在膜上的某些特殊的蛋白质分子有关。质分子有关。质分子有关。质分子有关。9可编辑版 1.1.单纯扩散单纯扩散(simple diffusion)(simple diffusion)概念概念:一些脂溶性物质由膜的高浓度一侧向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,是物质完全以物理扩散低浓度一侧转运的过程,是物质完全以物理扩散的方式所作的跨膜运动,是物质分子随机热运动的方式所作的跨膜运动,是物质分子随机热运动的结果。的结果。10可编辑版 单纯扩散单纯扩散(simple diffusion)(si
6、mple diffusion)11可编辑版2.2.单纯扩散的条件单纯扩散的条件(1)1)浓度梯度浓度梯度(电(电-化学梯度)化学梯度)(2)(2)膜通透性膜通透性 (3)(3)脂溶性物质脂溶性物质 O2 CO2 N2 NH3 乙醇尿素乙醇尿素 12可编辑版单纯扩散的特点单纯扩散的特点(1)(1)不依靠特殊膜蛋白质的不依靠特殊膜蛋白质的“帮助帮助”(2)(2)顺浓度梯度顺浓度梯度 (电(电-化学梯度)化学梯度)(3)(3)物质转运方向是由高到低物质转运方向是由高到低 (4)(4)结果是物质在膜两侧浓度平衡结果是物质在膜两侧浓度平衡13可编辑版(2 2)易化扩散)易化扩散(facilitated
7、diffusion)(facilitated diffusion)概念概念:一些非脂溶性的物质一些非脂溶性的物质,由膜的高浓度一侧由膜的高浓度一侧向低浓度一侧的跨膜转运的过程。向低浓度一侧的跨膜转运的过程。特点特点(1)(1)顺电化学梯度,不耗能顺电化学梯度,不耗能(2)(2)膜蛋白对转运的物质具有选择性(膜膜蛋白对转运的物质具有选择性(膜 蛋白蛋白分子本身有结构特异性)分子本身有结构特异性)(3)(3)膜通透性可变膜通透性可变14可编辑版类型类型 (1)(1)以以载体为中介的易化扩散载体为中介的易化扩散 (2)(2)以以通道为中介的易化扩散通道为中介的易化扩散15可编辑版经载体介导的易化扩散
8、经载体介导的易化扩散载体载体(carrier)与葡萄糖和某些氨基酸等物质易与葡萄糖和某些氨基酸等物质易化扩散有关的膜蛋白质,不具有离化扩散有关的膜蛋白质,不具有离子通道那样的结构。子通道那样的结构。16可编辑版经载体的易化扩散经载体的易化扩散转运的物质:葡萄糖、氨基酸等小分子亲水物质转运的物质:葡萄糖、氨基酸等小分子亲水物质17可编辑版 特点特点:结构特异性结构特异性 饱和现象饱和现象 竞争性抑制竞争性抑制 18可编辑版2.经经通道的易化扩散通道的易化扩散 离子通道离子通道(ion channel)一类与离子易化扩散有关一类与离子易化扩散有关的膜蛋白质分子的膜蛋白质分子19可编辑版经通道的易化
9、扩散经通道的易化扩散转运的物质转运的物质:各种带电离子各种带电离子20可编辑版离子通道的特性离子通道的特性 (1)(1)离子的选择性:即每种通道只允许一种或几种离子通过,而其他离离子的选择性:即每种通道只允许一种或几种离子通过,而其他离 子则不易通过或完全不能通过子则不易通过或完全不能通过 NaNa+通道,通道,K K+通道,通道,ClCl-通道通道,Ca,Ca2+2+通道通道 (2)(2)离子转运速度快离子转运速度快 10108 8-10-109 9/S/S (3)(3)门控性:即通道的开放或关闭由通道结构中的一个或两个闸门控门控性:即通道的开放或关闭由通道结构中的一个或两个闸门控 制,由闸
10、门控制通道开或关的过程称过门控制,由闸门控制通道开或关的过程称过门控 化学门控:膜外侧化学信号控制化学门控:膜外侧化学信号控制 电压门控:膜两侧电位差控制电压门控:膜两侧电位差控制机械门控:机械变化控制机械门控:机械变化控制 21可编辑版A.A.化学门控通道化学门控通道B.B.电压门控通电压门控通C.C.机械门控通道机械门控通道 22可编辑版(三)主动转运(三)主动转运概念:细胞通过本身的某种耗能过程,将某种物质概念:细胞通过本身的某种耗能过程,将某种物质的分子或离子由膜的低浓度一侧移向高浓度一侧的分子或离子由膜的低浓度一侧移向高浓度一侧的过程。的过程。分类:原发性主动转运、继发性主动转运分类
11、:原发性主动转运、继发性主动转运二者区别:二者区别:原发性主动转运:直接利用原发性主动转运:直接利用ATPATP能量能量继发性主动转运:间接利用继发性主动转运:间接利用ATPATP能量能量23可编辑版钠钠-钾泵钾泵(sodium-potassium pump)简称钠泵钠泵,也称Na+-K+依赖式ATP。作用作用:在消耗代谢能的情况下逆浓浓度差将细胞内的3个Na+移出膜外,同时把细胞外的2个K+移入膜内,因而保持了膜内高K+和膜外高Na+的不均衡离子分布。意义意义:钠泵活动造成的细胞内高K+是许多代谢过程的必需条件;钠泵将Na+排出细胞将减少水分子进人细胞内,对维持细胞的正常体积有一定意义;钠泵
12、活动最重要的在于它能逆浓度差和电位差进行转运,因而建立起一种势能贮备。这种势能是细胞内外Na+和K+等顺着浓度差和电位差移动的能量来源。24可编辑版 维持维持NaNa+o o高高、KK+i i高高原先的不均匀分布状态原先的不均匀分布状态2K2K+泵至细胞内泵至细胞内;3Na;3Na+泵至细胞外泵至细胞外分解分解ATPATP产生能量产生能量当当NaNa+i i/K/K+o o激活激活钠钠-钾泵钾泵:25可编辑版通道转运与钠通道转运与钠-钾泵转运模式图钾泵转运模式图26可编辑版继继发发性性主主动动转转运运27可编辑版(4 4)入胞和出胞)入胞和出胞 出胞出胞:指细胞把成块的内容物由细胞内指细胞把成
13、块的内容物由细胞内排出的过程。排出的过程。入胞入胞:指细胞外的大分子物质或团块进指细胞外的大分子物质或团块进入细胞的过程,包括吞噬和吞饮。入细胞的过程,包括吞噬和吞饮。28可编辑版分泌物排出分泌物排出融合处出现裂口融合处出现裂口囊泡向质膜内侧移动囊泡向质膜内侧移动膜性结构包被膜性结构包被=分泌囊泡分泌囊泡高尔基复合体高尔基复合体粗面内质网合成蛋白性分泌物粗面内质网合成蛋白性分泌物出胞出胞:囊泡膜与质膜的某点接触并融合囊泡膜与质膜的某点接触并融合囊泡的膜成为细胞膜的组成部分囊泡的膜成为细胞膜的组成部分29可编辑版出胞:出胞:30可编辑版细胞膜上的受体对物质的细胞膜上的受体对物质的“辨认辨认”发生
14、特异性结合发生特异性结合=复合物复合物复合物向膜表面的复合物向膜表面的“有被小窝有被小窝”移动移动“有被小窝有被小窝”处的膜凹陷处的膜凹陷凹陷膜与细胞膜断离凹陷膜与细胞膜断离=吞食泡吞食泡吞食泡吞食泡与与胞内体胞内体的膜性结构相融合的膜性结构相融合入胞入胞:31可编辑版入胞入胞:32可编辑版第二节细胞的跨膜信号转导功能第二节细胞的跨膜信号转导功能跨膜信号转导方式分为跨膜信号转导方式分为三类:G蛋白耦联受体介导的信号转导;酶耦联受体介导的信号转导;离子通道介导的信号转导。每类都通过各自不同的细胞信号分子完成信号转导。33可编辑版由膜受体-G-蛋白-膜效应器酶组成的跨膜信号传递系统和第二信使类物质
15、的生成34可编辑版第三节第三节 细胞的生物电现象细胞的生物电现象生物电生物电(bioelectricity):是指一切活细胞无论处于静息状态还是活动状态都存在的电现象。两种表现形式两种表现形式:安静时具有的静息电位静息电位和受刺激时产生的动作电位动作电位。35可编辑版(一)静(一)静 息息 电电 位位静息电位静息电位(resting potential,RP)是指细胞处于静息状态时,细胞膜两指细胞处于静息状态时,细胞膜两侧存在的电位差侧存在的电位差。意义:是动作电位产生的基础意义:是动作电位产生的基础。36可编辑版静息电位测定示意图A:电极A与B均置 于细胞外表面B:电极A置于 细胞外,电 极
16、B插入细 胞内,记录 到细胞内外 的电位差37可编辑版静息电位产生的机制静息电位产生的机制产生条件产生条件主要有两个:细胞内外各种离子的浓度分布不均,细胞内外各种离子的浓度分布不均,即存在浓度差;即存在浓度差;在不同状态下,细胞膜对各种离子在不同状态下,细胞膜对各种离子的通透性不同。的通透性不同。38可编辑版 膜电位几种状态极极 化化:安静时存在于膜两侧的稳定的内负外正的状态。超极化超极化:膜内负电位增大。去极化去极化:膜内负电位减小。复极化复极化:细胞发生去极化后,膜电位有恢复到极化状态。39可编辑版(二)动(二)动 作作 电电 位位概念概念:动作电位动作电位(action potentia
17、l,AP)是指细胞受刺激时在静息电位基础上产生的可扩布的电位变化。意义意义:是细胞处于兴奋状态的标志。40可编辑版单单一一神神经经纤纤维维的的动动作作电电位位示示意意图图41可编辑版 动动 作作 电电 位位 的的 产产 生生机机制制42可编辑版动作电位的产生条件与阈电位动作电位的产生条件与阈电位阈电位:能触发动作电位的膜电位临界阈电位:能触发动作电位的膜电位临界值值。阈电位大约比正常静息电位的绝对值小1020mV。动作电位的产生条件动作电位的产生条件:静息电位去极化静息电位去极化达到阈电位水平达到阈电位水平。43可编辑版动动 作作 电电 位位 的的 特特 点点 动作电位呈动作电位呈“全或无全或
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