《人体解剖生理学：第三章 细胞的基本功能-1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《人体解剖生理学：第三章 细胞的基本功能-1（168页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第二章 细胞的基本功能,第一节 细胞膜的物质转运功能,第三节 细胞的生物电活动,第四节 肌肉的收缩功能,第二节 细胞的跨膜信号转导,学习要求,掌握：细胞膜的跨膜物质转运功能；细胞静息电位和动作电位的概念、特征及其长生机制；动作电位的引起和传导；神经-肌肉接头的兴奋传导；兴奋和兴奋性。熟悉：骨骼肌的收缩机制；兴奋-收缩偶联了解：细胞跨膜信号转导；骨骼肌收缩的外部表现和力学分析；影响肌肉收缩的因素；,第一节 细胞膜的物质转运功能,一、被动转运(顺浓度梯度或电化学梯度)（一）单纯扩散（二）易化扩散二、主动转运（一）原发主动转运（二）继发主动转运三、入胞和出胞,第一节 细胞膜的物质转运功能一、膜的化学
2、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。,有些作为抗原决定族=免疫信息(血型)；,(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。,有些作为膜受体的“可识别”部分，能特异地与递质等结合。,（一）被动转运(passive transport) 概念：物质顺浓度梯度或电化学梯度的转运过程。 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,1
3、.单纯扩散(simple diffusion) (1)概念:一些脂溶性小分子物质由膜的高浓度一侧向低浓度一侧移动的过程。,CO2i CO2o,O2o O2i,(2)特点: 不依靠特殊膜蛋白质的“帮助” 不需另外消耗能量 顺浓度梯度 终点：膜两侧达到平衡,(3)转运的物质： O2、CO2、NH3 、N2 、尿素、乙醚、乙醇、类固醇类激素 等少数几种脂溶性，小分子，不带电荷。,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:,经通道的易化扩散,经载体的易化扩
4、散,（1）经载体（carrier，又称转运体，transporter）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,载体运输的特点：,饱和现象(saturation)立体构象特异性(stereospecificity)肾近曲小管GLUT，D-glucose 竞争性抑制(competitive inhibition)D-Galactose,D-Galactose D-glucose,（2）经通道（channel）的易化扩散,转运的物质:各种带电离子,K+i K+o,Na+o Na+i,通道运输的特点：, 离子的选择性(ionic selectivity): Na+, K
5、+, Ca 2+ , Cl-等 转运速度快：106-108/s 门控特性(gating)：通道开闭取决于膜电位或化学信号：电压门控通道，化学（配体）门控通道和机械门控通道,激活门,激活门,激活门,失活门,失活门,失活门,Na+,Ca2+,K+,Resting state静息状态,失活状态(inactive state),开放状态(Open state),复活Recovery,离子通道的门控(gating)特征,除极化,复极化,离子通道一般结构,配体门控通道(ligand gated channel),特点：受体与细胞外的配体结合，引起通道构象改变， “门”打开，又称离子通道型受体。分为： 1）
6、阳离子通道，如乙酰胆碱激活钾通道，kAch 2）阴离子通道，如-氨基丁酸激活的氯离子通道,Ach敏感钾通道,M-R,Ach,K+,-,-,-,+,+,+,Ach敏感钾通道,Ach与M受体结合-激活Ach敏感钾通道-K+外流-动作电位复极加快、细胞膜超极化-自律性下降。腺苷：作用于腺苷受体，激活Ach敏感钾通道。,窦房结起搏房室传导 心房不应期缩短,Nicotinic acetylcholine receptor,电压门控通道(voltage gated channel),特点：膜电位变化可引起构象变化，“门”打开。结构：四聚体，每个单体跨膜6次。 Na+、K+、Ca2+电压门通道结构相似，由同
7、一个远祖基因演化而来。,Structure of the voltage-gated sodium channela. The molecule consists of four domains, I-IV.b. An expanded view of one domain showing the voltage sensor of alpha helix S4 and the pore loop (red).c. The molecule arrange of domains form a pore between them.,Patch clamping record ionic curr
8、ents through single channels The patch contains a voltage-gated Na+ channel, Changing the membrane potential from 65 mV to 40 mV,Cause the channel to open,and current (I) will flow through it (e).The amplitude of the measured current at a constant membrane voltage reflects the channel conductance, a
9、nd the duration of the current reflects the time the channel is open.,a. A glass electrode onto the membrane of the neuron,B. Applying suction through the electrode tip.,c. Withdraw the electrode from the cell, the membrane patch was torn away.,D. Ionic currents was measured as steady voltages acros
10、s the membrane.,The opening and closing of Na+ channels upon membrane depolarization(a): The electrical potential across a patch of membrane. When the membrane potential is changed from 65-40mV, the Na+ channels pop open.(b): Three different channels respond to the voltage step.(C) A model for how c
11、hanges in the conformation of the Na+ channel protein might yield its functional properies.,机械门控通道,感受摩擦力、压力、牵拉力、重力、剪切力等。目前比较明确的有两类机械门通道，(1)对牵拉敏感，为2价或1价的阳离子通道，有Na+、K+、Ca2+，以Ca2+为主，几乎存在于所有的细胞膜研究较多的有血管内皮细胞、心肌细胞以及内耳中的毛细胞等。(2)对剪切力敏感 ，仅发现于内皮细胞和心肌细胞。,水通道,1991年Agre发现第一个水通道蛋白CHIP28 （28 KD ）。目前在人类细胞中已发现至少11种此
12、类蛋白，被命名为水通道蛋白（Aquaporin，AQP）。,Ion channels with different activation mechanisms,易化扩散的影响因素,膜两侧物质浓度差和电位差膜上载体的数量或通道开放的数量,4.易化扩散的特点,顺电-化学差扩散不直接耗能,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：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”； 是逆电-化学梯度进行的。 分类：,继发性主动转运（简称：联合转运）；,原发性主动转运（简称：泵转运）；,如:Na+-K+泵、Ca2+-Mg
13、2+泵、H+-K+泵等,泵转运Na+-K+泵(sodium pump) 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。,K+o Na+i,通道转运与钠-钾泵转运模式图,Na-K 泵,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）。,维持Na+o高、K+i高原先的不均匀分布状态,2K+泵至细胞内;3Na+泵至细胞外,分解ATP产生能量,当Na+i/K+o激活,钠-钾泵:,钠泵的意
14、义：,细胞生物电产生的重要条件之一细胞内高钾是许多代谢反应的必要条件维持正常渗透压和细胞容积建立势能贮备，细胞外高钠具有生电作用,2.继发性主动转运(secondary active transport)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。,分类： 同向转运 逆向转运,同向转运，小肠上皮细胞葡萄糖吸收,逆向转运：近曲小管上皮细胞的Na+-H+交换,主动转运与被动转运的区别,主动转运,被动转运,需由细胞提供能量,不需外部能量,逆电-化学势差,顺电-化学势
15、差,使膜两侧浓度差更大,使膜两侧浓度差更小,三、入胞和出胞,指大分子物质或物质团块，通过细胞膜复杂的结构及功能改变来实现跨膜转运。 入胞 出胞（exocytosis）,大分子物质或物质团块进出细胞的过程。,是指大分子或物质团块借助于细胞膜所形成的囊泡进入细胞的过程。,（一）入胞（endocytosis）,入胞,1.吞噬(phagocytosis)：细胞摄取大颗粒的过程，如吞噬细菌和细胞碎片。哺乳动物大多数细胞没有吞噬作用，只有少数特化细胞具有这一功能，起着防御的功能。专用于对抗细菌、尘埃等外来的有害异物，如单核-吞噬细胞系统的巨噬细胞、单核细胞和多形核白细胞等。它们广泛分布于组织和血液中，共同
16、防御细菌的侵入，并清除衰老和死亡的细胞等。巨噬细胞每天要清除1011个衰老的红细胞。,细胞的吞噬作用,2.吞饮(pinocytosis),指细胞摄取液体和溶质的过程。由细胞膜包裹的液体内陷而形成的小泡，称为吞饮小泡或吞饮体。,受体介导入胞(receptor-mediated endocytosi)：大分子与细胞表面的受体结合，通过有被小窝进入细胞，此过程称为受体介导的胞吞作用。 有被小窝：在细胞膜表面有摄取蛋白质的特化部位，该部位细胞膜向内凹陷，在膜的细胞质面覆盖了一层与有被小泡相似的包被结构，此特化区域称为有被小窝。 有被小泡：直径约50250nm之间，其细胞质面覆盖了毛刺状的包被，故称为有被小泡。,受体介导的细胞内吞作用,网格蛋白的功能： 第一、从有被小窝处选择或排除分子； 第二、为细胞膜凹陷提供结构支架。,(二)出胞(exocytosis),出胞作用:主要见于内分泌细胞的激素分泌和神经末梢的递质释放以及细胞内代谢产物的排出。其过程是在细胞内形成由膜包被的小泡，逐渐移动到细胞膜的内表面与细胞膜接触，在接触点两者的膜蛋白发生构象变化，膜互相融合，产生通道，使物质排出。,包含内容物的囊
