第一章_人体细胞与组织

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1、第一章 人体细胞与组织 人体的构成 原子 分子 组织 器官 系统 个体 细胞 第一节 细胞结构概述 第二节 细胞跨膜物质转运 第四节 细胞生物电 第三节 细胞跨膜信号转导 第五节 人体的组织 细胞类型多样 第一节 细胞结构概述 细胞膜 细胞核 细胞质 一 、 细胞膜 膜脂：构成脂质双分子层 膜蛋白 膜糖 1、膜的组成 1.1 膜脂 脂质双分子层， 主要由磷脂、胆固醇、糖脂组成 亲水性头部 疏水性尾部 磷脂 膜磷脂种类 脑磷脂 卵磷脂 磷脂酰丝氨酸 磷脂酰肌醇 疏水部位 亲水部位 在水溶液中形成微团或脂双分子层 磷脂单分子层 磷脂双分子层 liposome 胆固醇 Cholesterol has

2、 a lipid ordering effect 控制膜的流动性，维持膜的厚度 磷脂酰胆碱 磷脂酰丝氨酸 糖脂 1.2 膜蛋白 膜蛋白：外在蛋白 20-30% 内在蛋白 70-80% 内在蛋白 外在蛋白 外在蛋白 糖脂 糖蛋白 寡糖链 内在蛋白 磷脂双分子层 膜蛋白结构和功能具有多样性 物质跨膜运输 锚定作用 细胞信号转导 催化作用 1.3 膜糖： 糖脂和糖蛋白 跨膜糖蛋白 糖脂 细胞被 磷脂双 分子层 吸附的糖蛋白 2.1 膜具有流动性 膜脂的流动性 侧向移动，旋转运动， 伸缩振荡，尾部摆动， 翻转运动 膜蛋白的流动性 侧向移动，旋转运动 翻转运动 2、膜结构的特点 膜蛋白 的不对称分布 膜

3、脂 的不对称分布 膜糖 的不对称分布 2.2 膜具有不对称性 流动镶嵌模型 细胞膜 细胞核 细胞质 细胞质 含细胞器 ， 细胞质液与 细胞的能量代谢 ， 蛋白质 合成 ， 物质 的运输与储藏等一系列细胞活动有关 细胞核 主要 含核酸 （ DNA） 及相关蛋白质 ， 含遗传信息 第二节 细胞的跨膜物质转运 根据物质转运过程中是否有能量消耗 ， 分为 被动转运和 主动转运 1、 单纯扩散 （ 自由扩散 ） 物质通过细胞膜由高浓度一侧向低浓度一侧的自由扩散过程 可通过细胞的脂溶性物质如： O2, CO2, 甘油 ， 乙醇 、 苯 、尿素 、 NH3、 N2、还有像其它脂或类脂如维生素 D、 固醇 ，

4、 都可以经过单纯扩散进行转运 。 一 、 被动转运 物质通过浓度差 势能 由高浓度一侧向低浓度一侧的转 运方式 ， 转运过程无需耗能 。 2、 易化扩散 （ 协助扩散 ） 2.1 载体介导的易化扩散 物质通过特定的载体顺着浓度梯度的扩散 顺浓度梯度，但需由膜上的某些结构协同转运 2.2 通道介导的易化扩散 物质通过特定的通道顺着浓度梯度的扩散 ， 对转运物质具 有特异性 二 、 主动转运 细胞通过 耗能 过程将物质从低浓度一侧转运至高浓度一侧的方式 1、 直接 耗能 的主动转运 转运体直接消耗 ATP获能 2、 继发式主动转运 转运体不直接耗能 ， 但通过耗能过 程建立的势能进行转运 ， 是间

5、接耗能的主动转运 。 三 、 出胞和入胞 通常是分子较大的物质摄入细胞或从细胞内排出的一种方式 ，如同细胞吞噬或吞饮 （ 入胞 ） 或其反向 （ 出胞 ） 过程 细胞膜凹陷 第三节 细胞的主要跨膜信号转导 一 、 离子通道 由细胞膜上的通道蛋白组成 ， 通常对转运的离子具有特异性 ， 通过改 变细胞内外离子浓度的平衡状态而影响细胞的活动 。 一般此类通道的 开关受控 ， 称为 门控通道 当细胞受到刺激或物质作用时 ， 将引起细胞内部产生一系列的功能变化 ， 这种外界信号作用转变成细胞内部信号的过程称为细胞的跨膜信号转导 ， 常见有如下几种： 离子通道模式图 电压门控通道 通道开关取决于膜内外电

6、位差 化学门控通道 通道开关取决于作用于通道相关受体的化学物质 机械门控通道 通道开关取决于通道及相关受体的形变 二 、 G蛋白偶联受体 G-protein Coupled Receptor GPCR G蛋白 , 位于细胞膜的内侧 ， 由 三个亚单位组成 ， G蛋白具有 GTP酶的活性 ， 亚单位是催化亚单位 。 第二信使 cAMP形成 蛋白激酶 A被激活 蛋白质被磷酸化 产生大量生物活性物质 1、 G蛋白的 cAMP信号通路及其放大效应 腺苷酸环化酶 2、 G蛋白的磷脂酰肌醇信号途径 PIP2 磷脂酰肌醇 PLC 磷脂酶 C IP3 三磷酸肌醇 DAG 二酰甘油 三 、 酪氨酸激酶受体信号转

7、导 配体 酪氨酸激酶受体 受体磷酸化 MAPK 信号通路 磷酸化酶活性 磷脂酶 C 信号通路 其它信号通路 The signaling of TrkA Membrane TrkA NGF PLCg1 PKCd IP3 DAG Grb2 rAPS SH2B Shc Grb2 Sos Ras Rap1 FRS-2 SHP2 Crk C3G B-Raf Raf-1 MEK1,2 Erk1,2 Rsk Elk1 CREB Jun Fos Regulation of transcription proliferation Diferenciation Survive Gab1 PI3K Akt PI P

8、DK NFkB Forkhead Genes of survive Genes of death BAD Caspase9 Apoptose Rac cdc42 PAK1 Croissance neuritique 例 ： 神经生长因子信号通路 Ca2+ 四 、 类固醇激素信号转导 * 生物电现象的早期发现 第四节 细胞生物电 1786年 ， 著名的意大利波伦亚大学解剖学家 Luigi Galvani （ 伽尔伐尼 ）在实验中发现 ， 将神经与肌肉组织的完好表面和损伤面同时接触 ， 会引起该神经支配的肌肉产生收缩 ， 其效应与用电流刺激神经相同 ， 于是提出了动物本身也存在电的猜测 ， 并将其

9、命名为动物电 。 一 、 损伤电位 组织完好表面与损伤部位之间的的电位差称为损伤电位 （ Injury potential） ， 损伤部位为负值 。 * 损伤电位的提示： 细胞内外存在电位差 ？ 细胞这么小 ， 如何测定细胞内外的电位差 1820年 ， 由于电流计的发明 ， 德国科学家 Du Bois Reymond 测定了肌肉完好部位和损伤部位的电位差 。 枪乌贼 1939年 ， 英国科学家 A.F Huxley（ 赫胥黎 ） 、 A.L Hodgkin（ 霍奇金 ） 与生物物理学家 Bernard Katz（ 凯茨 ） 合作 ， 借助枪乌贼巨轴突和玻璃微电极， 进行了大量的生物电测定及其产

10、生机制的研究工作 ， 其发表在 1952年工作结果 ， 为他们赢得了诺贝尔医学与生理学奖 。 枪乌贼背神经巨轴突 枪乌贼巨轴突 -55 -70mv。 跨膜电位： transmembrane potential 。 膜电位： membrane potential 静息电位： resting potential RP, 细胞在静息状态下膜内外的电位差 （ 膜内为负值 ， 一般以负值表示 ） 二 、 静息电位 1、 静息电位测定 以细胞膜外表面作为参考 0电位 ， 测膜内值 常见可兴奋细胞的静息电位： 青蛙骨骼肌细胞 -90mv。 人的骨骼肌细胞 、神经细胞 -90mv。 2、 静息电位的形成机制

11、2.1 细胞膜内外的离子浓度差异 推测： 在生理情况下，如果不存在细胞膜对某些带电粒子的选择性通透，则不论是细胞外液还是细胞内液，阴、阳粒子的电荷数是相等的，细胞内液和细胞外液都是电中性的（即不带电）。 如果细胞膜对某种离子有选择性通透现象，则细胞膜两侧的离子浓度有差异，会有带电现象。 枪乌贼巨轴突细胞膜两侧主要离子浓度 离子 胞浆 （ mmol/L） 细胞外液（ mmol/L） K+ 400 20 Na+ 50 440 Cl- 52 560 A- 385 - 2.2 离子的膜通透性 K+: Na+: Cl = 1 : 0.04 : 0.02 2.3 静息电位是 K+的电化学平衡电位 A、 静

12、息电位由 K+ 扩散势能与膜电场的反扩散电场能平衡所致 B、 符合 Nernst方程 R 气体常数 T 绝对温度 Z 离子价数 F 法拉第常数 3、 K+平衡电位的证明 3.2 运用 K2SO4代替 KCl 3.1 改变细胞内外 K+浓度 三 、 动作电位 1、 动作电位的测定 2、 动作电位形成过程 极化（静息电位） 去极化 超射（反极化） 复极化 超极化 静息电位 3、 动作电位形成机制 3.1 电压钳制技术 3.2 动作电位期间膜的通透性变化 3.3 动作电位的钠学说 去极化 膜对 Na+通透性上升 ， Na +内流 峰值 Na +平衡电位 复极化 Na +通透性下降 ， K +通透性上

13、升 极化 K +平衡电位 ， Na-K泵活动上升 3.4 动作电位钠学说的证明 运用钠离子通道阻断剂证明抑制 AP的产生 改变细胞外的钠离子浓度，可影响 AP的速度和幅度 证明膜上存在钠 -钾泵 （ 生电钠泵 ） 4、 动作电位的特点 4.1 全或无 （ all or none） 4.2 不衰减传导 4.3 脉冲信号 动作电位要么不产生 ， 一旦产生 ， 就达到相同的峰值 （ 大小 ） 细胞的任何一点一旦产生动作电位 ， 即可传遍整个细胞 ， 动作电位的大小不因传导距离长短而改变 。 动作电位是一种不连续 （ 不融合 ） 的间隔式信号 。 四 、 刺激引起反应 （ 兴奋 、 动作电位 ） 的条

14、件与过程 凡能引起机体的活动状态发生变化的任何环境变化因子都称作刺激，由刺激引起的机体活动状态的改变都称为反应。 2、 反应 受刺激后机体活动状态发生变化的过程称为反应 ， 反应有兴奋和抑制 兴奋 活动状态由无到有 ， 由弱到强的过程 。 抑制 活动状态由强转弱 ， 或消失的过程 。 （刺激的种类很多：电压、电流、光、声音、冷、热等，环境变化因子包括内环境的变化，如血压升高， PH值下降等）。 1、刺激 3、 刺激引起兴奋的条件 3.1 刺激强度 3.2 刺激作用时间 3.3 强度变化率 3.4 强度时间曲线 作用时间 强 度 强度变化率 时值 在强度时间曲线上，两倍于基强度时的作用时间。 阈强度 在某一作用时间下引起组织兴奋的最小刺激强度 阈刺激 刚能引起组织兴奋的最小刺激 阈上刺激 高于阈强度的刺激 阈下刺激 低于