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1、第二章 细胞的基本功能,主讲：郑惠珍 广东医学院生理学教研室,第二章 细胞的基本功能,Chapter 2 Cellular Basic Function,第一节 细胞膜的结构和物质转运功能,液态镶嵌模型(fluid mosaic model) 膜是以液态的脂质双分子层为基架， 其间镶嵌着许多具有不同结构和功能的蛋白质。,一、细胞膜的结构概述,脂 质（lipid） 52 蛋白质（protein）40 糖 类 8,化学组成, 脂质双分子层,是膜的基本结构。 双嗜性脂质分子两两相对排列成双分子层。,亲水性极性基团 （磷酸和碱基）,疏水性非极性基团（长烃链）,构成：磷脂70% 胆固醇30% 糖脂10%
2、,特点： 液态，有流动性，能同层侧向运动。 稳定性，细胞可以承受相当大的张力和外形改变而不破裂；而且即使膜结构有时发生一些较小的断裂，也可以自动融合而修复，仍保持膜的完整性。,功能： 屏障作用 传递信息,1.根据存在形式分： 表面蛋白 2030% 整合蛋白 7080% 2.功能： 转运物质 载体、通道、离子泵 传递信息 受体、酶, 细胞膜的蛋白, 细胞膜的糖类,形式：糖蛋白 糖脂 存在于细胞膜外侧,功能：受体 抗原,二、物质的跨膜转运 Transport of Substances Through the Cell Membrane, 单纯扩散（simple diffusion）, 膜蛋白介导
3、的跨膜转运 被动转运（passive transport） 主动转运（active transport）, 出胞和入胞（exocytosis and endocytosis）, 单纯扩散（simple diffusion）,指脂溶性物质顺浓度差通过细胞膜的过程。 转运物质：气体、水、氨、乙醇、尿素、甘油等。,扩散方向：高低 扩散速度取决于： 膜两侧分子的浓度差 膜对物质的通透性 脂溶性 分子大小,扩散通量(flux):物质每秒钟通过每平方厘米面积的(毫)克分子数。 (mol or mmol/min.cm2), 膜蛋白介导的跨膜转运,被动转运（passive transport）：被转运物在膜蛋
4、白帮助下顺电-化学梯度跨膜转运，不需消耗能量。,主动转运（active transport）：被转运物在膜蛋白帮助下逆电-化学梯度跨膜转运，需要消耗能量。分为原发性和继发性。,1.通道介导的跨膜转运,离子通道(ion channel)：一类贯穿脂质双层，中央带有亲水性孔道的膜蛋白。,指溶液中的Na+、K+、Cl-、Ca2+等带电离子，借助通道蛋白的帮助，顺电-化学梯度跨膜转运。也称经通道易化扩散(facilitated diffusion via ion channel)。,钠通道（sodium channel） 钙通道（calcium channel） 钾通道 (potassium chan
5、nel) 氯通道（chloride channel） 非选择性阳离子通道,通道的二个基本特征： 1.离子选择性,电压门控通道(voltage-gated ion channel) 通道开放或关闭受膜电位调控。,2.门控特性,化学门控通道(chemically-gated ion channel)或配体门控通道(ligand-gated ion channel) 通道的启闭受膜外或膜内化学物质调控。,机械门控通道(mechanically-gated ion channel) 通道的启闭受机械刺激调控。,2.载体介导的跨膜转运,载体(carrier)也称转运体(transporter) 转运过程
6、：结合构象变化解离。 Vmax：最大扩散速率，反映某种载体蛋白构象转换的最大速率。 Km：达到最大扩散速率一半时所需的底物浓度，反映载体与被转运物分子的亲和力和转运效率。 Km值越小，表示亲和力和转运效率越高。,经载体易化扩散模式图,经载体易化扩散的饱和现象,最大扩散速度,米氏常数，指达1/2最大扩散速率所需的底物浓度。,特点： 较高的结构特异性 转运速度较通道慢 饱和现象 竞争性抑制, 经载体易化扩散 （facilitated diffusion via carrier）,指不溶于或难溶于脂质的物质在膜蛋白帮助下顺浓度差通过细胞膜的过程。 如转运Glu、AA等。,单（物质）转运，单（物质）转
7、运体； 同向转运，同向转运体； 反向转运，反向转运体。,转运的物质：葡萄糖、氨基酸等小分子亲水物质,易化扩散的特点: 顺电-化学梯度扩散 不直接耗能 影响易化扩散的因素: 膜两侧物质浓度差和电位差 膜上载体的数量,离子泵（ion pump）利用分解ATP产生的能量将离子逆电-化学梯度进行跨膜转运的过程。,原发性主动转运 (primary active transport),钠-钾泵(sodium-potassium pump)，简称钠泵(sodium pump)，也称Na+-K+依赖式ATP酶(Na+-K+-ATPase)。,当细胞内Na+浓度升高或细胞外K+浓度升高时，都可激活钠泵， 钠泵活
8、动时，每分解1分子ATP，移出3个Na+、移入2个K+，造成胞内高K+、胞外高Na+。,钠泵的主要功能,细胞内高钾是许多代谢反应的必要条件。 维持细胞内渗透压和细胞容积。 建立Na+的跨膜浓度梯度，为继发性主动转运的物质提供势能储备。 形成跨膜离子浓度梯度，是细胞发生电活动的前提条件。 直接影响膜电位，使膜内电位负值增大。,临床应用 哇巴因钠泵特异抑制剂 强心,钙泵(calcium pump)，也称Ca2+ATP酶 质膜钙泵每分解1分子ATP，移出1个Ca2+。 肌质网或内质网钙泵每分解1分子ATP，将2个Ca2+从胞质转运至肌质网或内质网，维持胞质钙低浓度。, 继发性主动转运(seconda
9、ry active transport),原发性主动转运建立起膜两侧离子的浓度梯度，实现其他物质逆电-化学梯度跨膜转运的方式。是经载体易化扩散与原发性主动转运相耦联的主动转运系统。,同向转运（symport）: 被转运的离子或分子都向同一方向移动。 反向转运(antiport)或交换(exchange): 被转运的离子或分子彼此向相反的方向移动。,转运体（transporter） 同向转运体（symporter） 反向转运体（antiporter） 交换体（exchanger）,主动转运与被动转运的区别, 出胞和入胞(exocytosis and endocytosis）,大分子物质或物质团块
10、进出细胞的过程。,受体介导式入胞,图2-4 受体介导的入胞示意图,第二节 细胞的信号转导 Section 2. Signal Transduction of Cell,跨膜信号转导：外界信号细胞膜新的信号形式细胞内。 跨膜信号转导途径大致可分三类： 1. 离子通道型受体介导的信号转导 2. G蛋白耦联受体介导的信号转导 3. 酶联型受体介导的信号转导,外界信号离子通道型受体离子通道的通透性改变膜两侧离子移动膜电位改变该细胞的功能改变。,一、离子通道型受体介导的信号转导,化学门控通道 电压门控通道 机械门控通道,二、G蛋白耦联受体介导的信号转导,1.G蛋白耦联受体 (G protein-link
11、ed receptor) 2.G蛋白(G protein) 3.G蛋白效应器(G protein effector) 4.第二信使(second messenger), 主要的信号蛋白,G蛋白的周期性活动,3.G蛋白效应器： 酶 腺苷酸环化酶(adenylyl cyclase, AC) 磷脂酶C(phospholipase C, PLC) 磷酸酶A2(phospholipase A2, PLA2) 磷酸二酯酶（phosphodiesterase, PDE） 催化生成第二信使物质，实现细胞外的信号向细胞内的传导。 离子通道,4.第二信使 (second messenger) 指激素、递质、细胞因
12、子等信号分子（第一信使）作用于细胞膜后产生的细胞内信号分子。 调节各种蛋白激酶和离子通道级联反应细胞功能改变。 比较重要的有：cAMP、cGMP、IP3 、DG 、Ca2+等。,1.受体G蛋白AC（腺苷酸环化酶）途径, 主要的G蛋白耦联受体信号转导途径,Gs,cAMP,配体,+,PKA,配体,cAMP,Gi,-,PKA,2.受体G蛋白PLC（磷脂酶C）途径,AC,AC, 酪氨酸激酶受体和酪氨酸激酶结合型受体 生长因子酪氨酸激酶受体胞质侧酪氨酸激酶活化各种信号蛋白沿不同路径传导。 细胞因子、肽类激素酪氨酸激酶结合型受体结合并激活某种胞质内酪氨酸激酶磷酸化下游信号蛋白信号转导或生物学效应。,三、酶联型受体介导的信号转导, 鸟苷酸环化酶受体 肽类激素鸟苷酸环化酶（GC）激活GC胞质内的GTP生成cGMP激活PKG底物蛋白磷酸化细胞内效应。 心房钠尿肽 一氧化氮,see you next!,订资料以班为单位收钱，然后把钱交到教材科李小微。 电话：2388624，2388532。,
