《生理學：第二篇細胞的基本功能》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《生理學：第二篇細胞的基本功能（58頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、(endoplasmic reticulum)一、一、 膜的化學組成和基本功能膜的化學組成和基本功能細胞膜或質(zhì)膜細胞膜或質(zhì)膜（cell/plasma membrane）第二章第二章 細胞膜的結(jié)構(gòu)特征和物質(zhì)轉(zhuǎn)運功能細胞膜的結(jié)構(gòu)特征和物質(zhì)轉(zhuǎn)運功能u 結(jié)構(gòu)支持結(jié)構(gòu)支持u 屏障作用屏障作用u 物質(zhì)轉(zhuǎn)運功能物質(zhì)轉(zhuǎn)運功能u 跨膜信息傳遞功能跨膜信息傳遞功能u 細胞膜的興奮功能細胞膜的興奮功能第一節(jié)第一節(jié) 細胞膜的結(jié)構(gòu)特征細胞膜的結(jié)構(gòu)特征 二、液態(tài)鑲嵌模型二、液態(tài)鑲嵌模型 (fluid mosaic model)n基架：液態(tài)的脂質(zhì)雙分子層基架：液態(tài)的脂質(zhì)雙分子層n中間：鑲嵌許多結(jié)構(gòu)和功能中間：鑲嵌許多結(jié)構(gòu)和

2、功能不同的蛋白質(zhì)不同的蛋白質(zhì)疏水性非極性基團疏水性非極性基團 （長烴鏈）（長烴鏈）親水性極性基團親水性極性基團 （磷酸和堿基）（磷酸和堿基） 半透膜半透膜O O2 2，能源物質(zhì)能源物質(zhì)氨基酸氨基酸脂類脂類各種離子等各種離子等細胞細胞CO2CO2代謝尾產(chǎn)物代謝尾產(chǎn)物u 哪些哪些物質(zhì)可以通過細胞膜物質(zhì)可以通過細胞膜?u 這些物質(zhì)是這些物質(zhì)是如何如何通過細胞膜的通過細胞膜的? ?第二節(jié)第二節(jié) 細胞膜的物質(zhì)轉(zhuǎn)運功能細胞膜的物質(zhì)轉(zhuǎn)運功能不同物質(zhì)透過人工脂雙層的能力不同不同物質(zhì)透過人工脂雙層的能力不同按照是否需要按照是否需要消耗能量消耗能量分：分：n被動轉(zhuǎn)運被動轉(zhuǎn)運n主動轉(zhuǎn)運主動轉(zhuǎn)運（二）單純擴散（二）單

3、純擴散（simple diffusion)一些脂溶性物質(zhì)由膜的一些脂溶性物質(zhì)由膜的高高濃度濃度一側(cè)向一側(cè)向低低濃度濃度一側(cè)移動的過程。一側(cè)移動的過程。一、被動運輸一、被動運輸（一）擴散與滲透是溶液分子被動轉(zhuǎn)運的兩個過程（一）擴散與滲透是溶液分子被動轉(zhuǎn)運的兩個過程細細 胞胞CO2O2特點：特點： 非脂溶性物質(zhì)在細非脂溶性物質(zhì)在細胞胞的幫助下，的幫助下，diffusion 1.1.通道通道 (channel)2.2.載體載體 (carrier)（三）易化擴散是膜蛋白介導的被動轉(zhuǎn)運（三）易化擴散是膜蛋白介導的被動轉(zhuǎn)運1、通道轉(zhuǎn)運、通道轉(zhuǎn)運（channel transport） 非脂溶性物質(zhì)在細胞非脂

4、溶性物質(zhì)在細胞的幫助下，的幫助下， 由于由于“孔道孔道”較小，只能允許直徑較小的離子通過，所以較小，只能允許直徑較小的離子通過，所以通道蛋白主要是用來轉(zhuǎn)運離子的，包括通道蛋白主要是用來轉(zhuǎn)運離子的，包括Na+, K+, Cl, Ca2+ 等。等。 根據(jù)其結(jié)構(gòu)特異性和轉(zhuǎn)運離子的特異性根據(jù)其結(jié)構(gòu)特異性和轉(zhuǎn)運離子的特異性命名命名： NaNa+ +通通道、道、K K+ +通道、通道、 ClCl通道、通道、 CaCa2+2+通道等。通道等。通道兩種狀態(tài)：開放（激活）、關(guān)閉（靜息和失活）通道兩種狀態(tài)：開放（激活）、關(guān)閉（靜息和失活）通道的門控特性通道的門控特性借助通道蛋白進行易化擴散借助通道蛋白進行易化擴散

5、電壓門控通道電壓門控通道化學門控通道化學門控通道機械門控通道機械門控通道 Na Na+ +通道的功能狀態(tài)：通道的功能狀態(tài)：備用：關(guān)閉，受適當刺激可被激活和重新開放備用：關(guān)閉，受適當刺激可被激活和重新開放激活：開放激活：開放失活：關(guān)閉，受適當刺激也不能被激活或重新開放失活：關(guān)閉，受適當刺激也不能被激活或重新開放電壓門控通道電壓門控通道通道開放通道開放離子進入膜內(nèi)離子進入膜內(nèi)神經(jīng)遞質(zhì)神經(jīng)遞質(zhì)（AchAch）離子離子細胞外細胞外細胞內(nèi)細胞內(nèi)化學門控通道化學門控通道機械門控通道機械門控通道膜外通道的開放和關(guān)閉受機械 力 控 制膜內(nèi)微管胞外錨錠結(jié)構(gòu)NaNa+ +通道阻斷劑：河豚毒通道阻斷劑：河豚毒 (

6、(tetrodotoxin, TTX)tetrodotoxin, TTX) 利多卡因（利多卡因（lidocaine)lidocaine)K K+ +通道阻斷劑：通道阻斷劑： 四乙胺四乙胺 ( (tetraethylammoniumtetraethylammonium) ) 轉(zhuǎn)運帶電離子，完成跨膜信號傳遞轉(zhuǎn)運帶電離子，完成跨膜信號傳遞(Na(Na+ +、K K+ +、CaCa2+2+) )1 1、順濃度差或電位差、順濃度差或電位差 2 2、膜蛋白幫助、膜蛋白幫助3 3、不消耗能量、不消耗能量4 4、轉(zhuǎn)運離子、轉(zhuǎn)運離子2、載體介導的易化擴散、載體介導的易化擴散 (carrier) 非脂溶性物質(zhì)在細

7、胞非脂溶性物質(zhì)在細胞的幫助下，的幫助下，葡萄糖、氨基酸葡萄糖、氨基酸載體轉(zhuǎn)運對象載體轉(zhuǎn)運對象: :(1) (1) 結(jié)構(gòu)特異性結(jié)構(gòu)特異性Glucose transporters move 6 carbon sugars (己糖).Glucose transporters will not move maltose (麥芽糖).載體轉(zhuǎn)運特點載體轉(zhuǎn)運特點: :(2) (2) 飽和現(xiàn)象飽和現(xiàn)象(3) (3) 競爭性抑制競爭性抑制Only galactose Glucose and galactose ( (半乳糖半乳糖) )載體載體細胞膜細胞膜AB水的跨膜轉(zhuǎn)運水的跨膜轉(zhuǎn)運單純擴散單純擴散水雖是極性分子

8、水雖是極性分子但分子極小，又不帶電荷。但分子極小，又不帶電荷。 滲透滲透 (osmosis)溶液拖曳溶液拖曳 (solvent drag)易化擴散易化擴散水通道水通道 (water channel)水孔蛋白水孔蛋白 (aquaporin, AQP) Water channel Primary (direct) Active Transport Secondary (indirect) Active Transport二、主動轉(zhuǎn)運二、主動轉(zhuǎn)運 細胞膜通過其中的細胞膜通過其中的泵蛋白利用生物能泵蛋白利用生物能將物質(zhì)分子或離子將物質(zhì)分子或離子逆濃度差或（和）電位差逆濃度差或（和）電位差進行轉(zhuǎn)運的過程

9、。進行轉(zhuǎn)運的過程。（一）原發(fā)性主動轉(zhuǎn)運（一）原發(fā)性主動轉(zhuǎn)運 （primary active transport）u鈉泵（鈉鈉泵（鈉- -鉀泵，鈉鉀泵，鈉- -鉀鉀ATPATP酶）、鈣泵、碘泵等。酶）、鈣泵、碘泵等。u鈉鈉- -鉀泵：分解鉀泵：分解1 1個分子個分子ATPATP，使使3 3個個Na+Na+移出膜外，移出膜外， 2 2個個K+K+移到膜內(nèi)移到膜內(nèi)生電性鈉泵生電性鈉泵。 3 3鈉出鈉出2 2鉀入鉀入泵入和泵出正離子數(shù)相等泵入和泵出正離子數(shù)相等-中性泵中性泵 Na+-K+ ATPaseNa+K+Low levels of intracellular Na+ Step 1: Active

10、 transport: Na+-K+ ATPase3 Intracellular Na+ ions bind onto Na+ -K+ ATPase Step 2: Active transport: Na+-K+ ATPaseATP hydrolysis Step 3: Active transport: Na+-K+ ATPaseThe 3 Na+ ions are released Into the ECF Step 4: Active transport: Na+-K+ ATPaseBinding of 2 K+ ions from ECF Step 5: Active transpo

11、rt: Na+-K+ ATPaseIntracellular release of 2K+ ions鈉泵作用：鈉泵作用：泵入鉀泵出鈉，形成并保持泵入鉀泵出鈉，形成并保持 膜內(nèi)高鉀膜外高鈉膜內(nèi)高鉀膜外高鈉的分布，的分布，建立勢能貯備。建立勢能貯備。參與生物電活動參與生物電活動維持細胞正常體積，防止水腫維持細胞正常體積，防止水腫胞內(nèi)高鉀是許多生物生化反應(yīng)胞內(nèi)高鉀是許多生物生化反應(yīng) 的必需條件的必需條件（二）繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運（二）繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運（secondary active transport） 1 1）概念）概念: :利用原發(fā)性主動轉(zhuǎn)運所造成的某種物質(zhì)的勢利用原發(fā)性主動轉(zhuǎn)運所造成的某種物質(zhì)的勢能

12、貯備，使其它物質(zhì)進行逆濃度差跨膜轉(zhuǎn)運的過程。能貯備，使其它物質(zhì)進行逆濃度差跨膜轉(zhuǎn)運的過程。 如腎小管和腸黏膜處的葡萄糖和氨基酸的轉(zhuǎn)運。如腎小管和腸黏膜處的葡萄糖和氨基酸的轉(zhuǎn)運。 轉(zhuǎn)運體蛋白（轉(zhuǎn)運體蛋白（轉(zhuǎn)運體，轉(zhuǎn)運體，transportertransporter) )2 2）特點）特點 間接耗能（鈉泵）間接耗能（鈉泵） 膜轉(zhuǎn)運體（特殊蛋白質(zhì)）膜轉(zhuǎn)運體（特殊蛋白質(zhì)）NaNa+ + 和葡萄糖的同向轉(zhuǎn)運和葡萄糖的同向轉(zhuǎn)運Sodium-glucose symporter同向轉(zhuǎn)運同向轉(zhuǎn)運 (symport)和逆向轉(zhuǎn)運和逆向轉(zhuǎn)運(antiport)三、出胞和入胞三、出胞和入胞轉(zhuǎn)運對象：大分子或物質(zhì)團塊轉(zhuǎn)運

13、對象：大分子或物質(zhì)團塊入胞入胞 (endocytosis): 吞噬吞噬(phagocytosis) 吞飲吞飲(pinocytosis)出胞出胞 (exocytosis) 第一節(jié)第一節(jié) 細胞信號轉(zhuǎn)導的概念和一般特性細胞信號轉(zhuǎn)導的概念和一般特性 transmembrane signal transduction 第三章第三章 細胞的跨膜信號轉(zhuǎn)導細胞的跨膜信號轉(zhuǎn)導 一、細胞外的化學信號一、細胞外的化學信號化學信號化學信號激素、遞質(zhì)、細胞因子（激素、遞質(zhì)、細胞因子（cytokines)cytokines)機械信號機械信號電信號電信號電磁波，等電磁波，等信號轉(zhuǎn)導信號轉(zhuǎn)導細胞外刺激信號作用于細胞的特殊結(jié)構(gòu)

14、，細胞外刺激信號作用于細胞的特殊結(jié)構(gòu)，通過一系列反應(yīng)實現(xiàn)對細胞功能活動的調(diào)控。通過一系列反應(yīng)實現(xiàn)對細胞功能活動的調(diào)控。第二節(jié)第二節(jié) 跨膜信號轉(zhuǎn)導的幾種主要方式跨膜信號轉(zhuǎn)導的幾種主要方式 離子通道（離子通道（G ion channel） G G蛋白耦聯(lián)受體（蛋白耦聯(lián)受體（G protein-linked receptor） 酶耦聯(lián)受體（酶耦聯(lián)受體（enzyme-linked receptor）一、一、離子通道型受體離子通道型受體介導的跨膜信號傳遞介導的跨膜信號傳遞 細胞膜上細胞膜上同一個生物分子，同一個生物分子，既是既是受體受體 ( (能與配體特異性結(jié)合能與配體特異性結(jié)合) )又是又是離子通道離

15、子通道( (即：配體門控通道，或化學門控通道即：配體門控通道，或化學門控通道) )。 信號轉(zhuǎn)導過程：信號轉(zhuǎn)導過程： 細胞外刺激信號細胞外刺激信號與與細胞膜上細胞膜上通道耦聯(lián)受體通道耦聯(lián)受體結(jié)合結(jié)合通道通道開或開或閉閉相應(yīng)相應(yīng)離子離子跨膜移動改變跨膜移動改變膜電位膜電位改變改變(新信號新信號形式形式) 細細胞功能變化。胞功能變化。化學門控通道化學門控通道 (chemically gated channel) 電壓門控通道電壓門控通道 (voltage gated channel)機械門控通道機械門控通道 (mechanically gated channel)激素、神經(jīng)遞質(zhì)（第一信使激素、神經(jīng)遞

16、質(zhì)（第一信使第二信使第二信使二、二、G-G-蛋白耦聯(lián)受體介導的信號轉(zhuǎn)導蛋白耦聯(lián)受體介導的信號轉(zhuǎn)導 G 蛋白耦聯(lián)受體蛋白耦聯(lián)受體, G protein-linked receptor G蛋白蛋白, G protein ( GTP結(jié)合蛋白，結(jié)合蛋白，GTP-binding protein)G蛋白效應(yīng)器，蛋白效應(yīng)器， G protein effector第二信使，第二信使，second messenger蛋白激酶，蛋白激酶，protein kinase1. 腎上腺素腎上腺素+受體受體 Gs蛋白蛋白 激活腺苷激活腺苷 酸環(huán)化酶酸環(huán)化酶 ATP cAMP 一些蛋白質(zhì)磷酸化一些蛋白質(zhì)磷酸化 PKA 2.

17、乙酰膽堿乙酰膽堿+受體受體 Go蛋白蛋白 激活磷脂酶激活磷脂酶C 磷脂酰肌醇磷脂酰肌醇 三磷酸肌醇三磷酸肌醇+二酰甘油二酰甘油 一些蛋白質(zhì)磷酸化一些蛋白質(zhì)磷酸化 PKC 1 1 第一信使：激素、遞質(zhì)等第一信使：激素、遞質(zhì)等2 2 效應(yīng)器酶：腺苷酸環(huán)化酶、磷酯酶效應(yīng)器酶：腺苷酸環(huán)化酶、磷酯酶C C等等3 3 第二信使：第二信使：cAMPcAMP、IP3IP3、DGDG、cGMPcGMP、 PG PG、鈣離子等鈣離子等 第二信使學說 G蛋白蛋白-GDP第一信使第一信使+R G蛋白蛋白-GTP 效應(yīng)器酶效應(yīng)器酶 蛋白激酶蛋白激酶 第二信使第二信使及其他及其他 第二信使前體第二信使前體細胞功能改變細胞

18、功能改變酪氨酸激酶受體：酪氨酸激酶受體： 膜外部分膜外部分 跨膜跨膜a- a- 螺旋螺旋 膜內(nèi)肽段膜內(nèi)肽段 識別相應(yīng)配體識別相應(yīng)配體 酪氨酸殘基磷酸化酪氨酸殘基磷酸化 三、酶聯(lián)型受體介導的信號轉(zhuǎn)導三、酶聯(lián)型受體介導的信號轉(zhuǎn)導1.1.同一蛋白質(zhì)分子，既是同一蛋白質(zhì)分子，既是酶酶又是又是受體受體，如：如：酪氨酸激酶受體酪氨酸激酶受體 配體與受體膜外段的配體結(jié)合區(qū)域結(jié)合配體與受體膜外段的配體結(jié)合區(qū)域結(jié)合受體分子內(nèi)信受體分子內(nèi)信號傳導號傳導激活受體膜內(nèi)段的酪氨酸激酶胞質(zhì)內(nèi)一系列變化。激活受體膜內(nèi)段的酪氨酸激酶胞質(zhì)內(nèi)一系列變化。肽類激素（如胰島素）、細胞因子（如肽類激素（如胰島素）、細胞因子（如NGFNGF） 細胞膜上細胞膜上酪氨酸激酶受體酪氨酸激酶受體 膜內(nèi)側(cè)肽段的蛋白激酶被激活膜內(nèi)側(cè)肽段的蛋白激酶被激活 酪氨酸殘基酪氨酸殘基磷酸化磷酸化 細胞功能改變細胞功能改變