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1、第一章 细胞的基本功能上一页结束放映下一页细胞是动物和其他生物体的基本结构和功能单位。Date第一章 细胞的基本功能l学习要求： 1.了解细胞膜的基本结构和物质转运功能。2.掌握生物电产生和兴奋传导的基本原理。 l学习内容： 1.细胞膜的结构与物质的跨膜转运 ； 2.细胞的跨膜 信号传递功能 ； 3.细胞的兴奋性和生物电 现象 。Date第一章 细胞的基本功能一、细胞膜的基本结构 细胞膜主要由蛋白质和磷脂构成。磷脂是一 种两 性分子，亲水的极性基团都朝向膜的两表面 ，疏 水的非极性基团都朝向膜的中央，形成脂质 双层 结构。第一节 细胞膜的基本结构和跨膜物质转运功能细胞膜的作用：将细胞的内容物和
2、细胞周围的微环 境分 割开来，使细胞能独立于环境而存在。通过细胞膜 接受 外界或其它细胞的影响。Date第一章 细胞的基本功能解释细胞膜结构的最好学说是液体镶嵌模型 该模型的基本内容是：膜以液态的脂质双分子 层 为基架，其中镶嵌着蛋白质分子。另外还有少 量 糖类，以糖脂或糖蛋白形式存在。上一页结束放映下一页Date第一章 细胞的基本功能二、细胞膜的物质转运l(一)被动转运 指物质顺电位或化学梯度的转运过程 Date第一章 细胞的基本功能被动转运的特点： 不耗能（转运动力依赖物质的电-化学梯度 所 贮存的势能）; 依靠或不依靠特殊膜蛋白质的“帮助” 顺电-化学梯度进行 分类： 单纯扩散易化扩散
3、Date第一章 细胞的基本功能1、单纯扩散(simple diffusion)(如图)概念：物质的分子或离子顺着电化学梯度通 过细胞膜的方式称为单纯扩散。Date第一章 细胞的基本功能单纯扩散的特点： 扩散速率高 无饱和性 不依靠特殊膜蛋白质的“帮助” 不需另外消耗能量 扩散量与浓度梯度、温度和膜通透性呈正相关 转运的物质： O2、CO2、NH3 、N2 、尿素、乙醚、乙醇、类固醇激素等少 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Date第一章 细胞的基本功能2、易化扩散（facilitated diffusion）概念 ：指一些非脂溶性或脂溶性甚小的物
4、质 （如葡萄糖、氨基酸，Na+、K+、Ca2+等无机 离 子）在细胞膜一些特殊蛋白质的“帮助”下， 由膜 的高浓度（高电位）一侧向低浓度（低电位 ）一 侧扩散或转运的过程。上一页结束放映下一页Date第一章 细胞的基本功能l分类: 经通道的易化扩散（以离子通道为中 介的易化扩散） 经载体的易化扩散（是以蛋白质载体 为中介的易化扩散）Date第一章 细胞的基本功能l经通道的易化扩散 (如图) K+i K+o 转运的物质:各种带电离子如Na+、K+ 、 Ca2+Date第一章 细胞的基本功能经通道的易化扩散特点：l速度快选择性受精密调控：浓度和电压依从性（化学门控通道、电压门控通 道） Date第
5、一章 细胞的基本功能经载体的易化扩散如葡萄糖、氨基酸都不溶解于脂质，但在载体的“帮助” 下,也能进行被动地跨膜转运。Date第一章 细胞的基本功能特点： A.高度的结构特异性B.饱和现象C.竞争性抑制，D.转运速度快，E.因蛋白质的结构和功能常受膜内外各种因 素的影响,因此与蛋白质分子有关的物质的通透 性是可变化的。Date第一章 细胞的基本功能（二）主动转运（active transport）1、概念：指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 过程。上一页结束放映下一页物质逆浓度梯度或电位梯度的转运过程Date第一章 细胞的基本功能2、主动转运
6、的特点：l需要消耗能量，能量由分解ATP来提供 依靠特殊膜蛋白质(泵)的“帮助” 逆电-化学梯度进行的原发性主动转运（简称：泵转运） 如：Na+-K+泵、Ca2+-Mg2+泵、H+-K+泵等 继发性主动转运（简称：联合转运） 3 3、主动转运的分类、主动转运的分类: :Date第一章 细胞的基本功能原发性主动转运Na+-K+泵 是镶嵌在膜的脂质双分子层中的、具有ATP酶活 性的特殊蛋白质。它可被Na+、K+和Mg2+等离子所 激活，通过分解ATP为物质主动转运提供能量。通道转运与钠-钾泵转运模式图Date第一章 细胞的基本功能钠-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
7、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）。 Na+-K+泵Date第一章 细胞的基本功能Date第一章 细胞的基本功能继发性主动转运 概念： 间接利用ATP能量的主动转运过程即 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。Date第一章 细胞的基本功能载体蛋白必须与Na+和待转运 物质的分子同时结合，才能顺 着Na+浓度梯度的方向将它们的 分子逆着浓度梯度由肠（小管 ）腔转运到细胞内。由于存在 于上皮细胞基侧膜上的Na+ 泵 活动，不断将Na
8、+转运到细胞间 隙，而细胞内始终保持低Na+状 态，才能使它们的主动转运得 以实现，直至肠（小管）腔中 的物质浓度下降到零。Date第一章 细胞的基本功能分类： 同向转运 逆向转运 Date第一章 细胞的基本功能（四）出胞（exocytosis） 和入胞（endocytosis）入胞：指细胞外某些大分 子物 质或团块（例如侵入动物 体内 的细菌、病毒或大分子蛋 白质 等）被整批转入细胞的过 程。 如进入的物质是固体物质 ，便 称为吞噬（phagocytosis ）； 如进入的是液体物质，则 称为 吞饮（pinocytosis）。上一页结束放映下一页Date第一章 细胞的基本功能入胞: (如图：
9、)Date第一章 细胞的基本功能（四）出胞和入胞上一页结束放映下一页出胞：指某些大分子物质或团块由细胞排出的 过程。例如，腺细胞分 泌某些酶和粘液，内分 泌腺分泌激素以及神经 末稍释放递质等都属于 出胞作用。Date第一章 细胞的基本功能出胞: (如图：) Date第一章 细胞的基本功能第二节 细胞的跨膜信息传递 功能上一页结束放映下一页l内环境中的各种化学因子可通过4种方式到 达靶细胞，发挥生理作用Date第一章 细胞的基本功能远距离分泌：内分泌腺分泌的激素或其它体液性 调节因子经血液循环运输达到靶细胞的方式； 突触传递：神经末梢释放的神经递质或调质，经 突触间隙液扩散到突触后神经或效应器细
10、胞膜上的 方式 旁分泌：某些细胞分泌的化学物质经细胞外液以 扩散到达邻近细胞膜上的方式； 自分泌:细胞自身分泌的物质又作用于自身的膜 上Date第一章 细胞的基本功能l一、跨膜信息传递的概念l各种能量形式的外界信号作用于靶细胞时 ，并不需要进入细胞内直接影响靶细胞内 的过程，而是通过引起细胞膜上一种或数 种特异蛋白质分子的变构作用，以一定形 式的弱电变化，将信息传递到膜内的过程 。 Date第一章 细胞的基本功能二、跨膜信息传递的主要方式 1.离子通道偶联受体介导的信号转导 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上一页结束放映下一页Date第一章 细胞的基本功能（一）离
11、子通道偶联受体介导的信号转导 离子通道大体有： 化学、电压、机械性门控通道上一页结束放映下一页离子通道实际上是特殊的膜蛋白质分子在膜上形成的通道。 Date第一章 细胞的基本功能Date第一章 细胞的基本功能（二）G蛋白偶联受体介导的信号转导上一页结束放映下一页过程：过程： 1.1.激素或调节分子与膜受体结合激素或调节分子与膜受体结合 2.2.配体配体- -受体结合物与受体结合物与G G蛋白相互作用并使后者激活蛋白相互作用并使后者激活 3.3.活化态活化态G G蛋白与一种或数种酶相互作用而激活或蛋白与一种或数种酶相互作用而激活或 抑抑 制它们。一种或数种第二信使（制它们。一种或数种第二信使（c
12、AMPcAMP、cGMPcGMP、Ca2+Ca2+ 等）等） 在细胞内水平增加或降低。第二信使依赖性蛋白激在细胞内水平增加或降低。第二信使依赖性蛋白激 酶酶 的活性改变：酶或离子通道的磷酸化水平发生改变的活性改变：酶或离子通道的磷酸化水平发生改变 或或 离子通道活性变化从而引起最后的细胞反应。离子通道活性变化从而引起最后的细胞反应。Date第一章 细胞的基本功能（二）G蛋白偶联受体介导的信号转导上一页结束放映下一页1、受体（receptor）：指细胞中存在能专一性结 合 激素、递质和其它生物活性物质，并能引起特定 生物 学效应的特殊结构。 受体的结构： 受体的结合部分决定受体的特异 性 受体的
13、催化部分功能部分，大多是酶，被激活 而引 发一系列连锁性生化反应，导致细胞功能. Date第一章 细胞的基本功能2、G蛋白耦联受体受体蛋白质是能与化学信号分子进行特异 结合的独立的蛋白质分子，包括和 肾 上腺素能受体,Ach受体,多数肽类激素,5- 羟色氨受体,嗅觉受体,视紫红质受体等。 3、G-蛋白：鸟苷酸结合蛋白的简称。有兴奋兴奋 型型和和抑制型抑制型两种，可分别引起效应器酶的 激活激活和和抑制抑制而导致细胞内第二信使物质增增 加加或或减少减少。Date第一章 细胞的基本功能受体与配体结合后构型变化，激活膜内侧G蛋白 ， G-蛋白通常由、3个亚基组成，其中 亚单位起催化作用。 无活性的G蛋
14、白（抑制性G蛋白）与1分子GDP结 合； 已激活的G蛋白（兴奋性G蛋白）其亚单位与GDP 和 其它2个亚单位分离，而与1分子GTP结合，并对膜 的效应器酶起催化作用，后者的激活可引起胞浆 中 第二信使生成增加或减少（图）。 G蛋白的无活性状态：G蛋白-GDP G蛋白的活性状态：G蛋白-GTP Date第一章 细胞的基本功能Date第一章 细胞的基本功能Date第一章 细胞的基本功能4、 G蛋白效应器 1）能催化第二信使生成的酶：位于细胞膜上 的腺苷酸环化酶（AC）、磷脂酶C（PLC） ；依赖于cGMP的磷酸二酯酶(PDE)及磷脂酶 A2。它们能激活相应的腺苷酸环化酶等使 胞浆中的第二信使物质增
15、加。 2）离子通道Date第一章 细胞的基本功能5、信使：信息的载体或携带者 (1)第一信使：神经递质、激素等 (2)第二信使： 在细胞内继续传递激素所携带的调节信息的特 殊 化学物质，称为第二信使。含氮类激素的第二 信 使为cAMP，甾体类激素的第二信使为细胞内的 激 素-受体复合物。此外，Ca2+ 、 cGMP、前列腺 素、 三磷酸肌醇（IP3）和二酰甘油（DG）也可作为 第 二信使。第二信使的功能是调节各种蛋白激酶 和 离子通道。 （图）Date第一章 细胞的基本功能l受体-G蛋白-AC信号转导途径Date第一章 细胞的基本功能受体-G蛋白-PLC信号转导途径Date第一章 细胞的基本功能（三）酶耦联受体介导的跨膜信号转 导 如胰岛素和细胞生长因子等的跨膜信息传递过程 ，其 特点： 1. 无G蛋白参与 2. 无第二信使产生和胞浆中蛋白激酶的激活 3. 该受体的膜内肽段具有磷酸激酶活性，磷酸化 的 位点是底物蛋白中的酪氨酸残基，并由此实现细 胞外 信息对细胞功能的调节。上一页结束放映下一页Date第一章 细胞的基本功能第三节 细胞的兴奋性和生物电现象当动物生活的环境发生变化时引起体内代谢过程 及 其外表活动的改变，称为反应。 反应有两种表现形式：上一页结束放映下一页兴奋(excitation)： 由相对静止变为显著的运动状 态，或原有的活动由弱变强。 抑制
