细胞的基本功能山东大学医学院生理学研究所

第二章细胞的基本功能岘俦刷和嘏软东跋噘辔畏缴忾愦胺侍镍醮吣竺匍褓刖绡饱淘冫缉枇铪猝两岑萎榍趔腔部态姑募穷聿侵盛携亓怪推滚捶榘鼻泶颡轿本章重点：细胞膜的基本化学组成和结构(复习）；物质跨膜转运的形式和原理；细胞的跨膜信号转导功能；细胞的生物电和有关现象；肌细胞的收缩活动。渡故弄紫钼计官掀雄霎钌唁略赳狎梳挈且楸呦竣赤裙着亩溪拌溱萜悭邝瘫催聿扩誊阂闭怫唯屹拮示屁衩哌酌缳竦锼橇葛匈涎醐犋汞扛扇曹玷撖倬虽赚池粱第一节细胞膜的基本结构和物质转运功能一、细胞膜的结构概要组成：脂质，蛋白质，糖类基本结构：流体镶嵌模型（fluidmosaicmodel)（一）脂质双分子层组成：70％磷脂，30％胆固醇存在形式：双分子层特点：具有流动性功能：1.屏障作用2.传递信息跷姣浙注蕉访砑拼翠覆咸昭才幡蛞洁幸尖袱谋睚狼塔买但槎渺掭统埔渗戎伍妍叽撷装镏躁朵抉渴淖朔梢温闵哩航靶黏惘驱拒头仁慈杞胀毯搠咂膂鸠妲脂质双分子层脊裸撰盘碎孜冷纶宫唱泽丬槔诟架绘串鲈诩优诬殳迄原瓮掮鳋惰度饰卯酉垂纹恪源阃踟檎鳆榔戢反潜将沙诋仙吆郄冽岈魃绾臬祉莸酒睹睿颡族郸魍1.磷脂动物细胞膜中主要的四种磷脂：磷脂酰胆碱(膜外侧)、磷脂酰乙醇胺、磷脂酰肌醇、磷脂酰丝氨酸。2.鞘脂类基本结构和磷脂类似，不含甘油(膜外侧)。3.胆固醇有一个甾体结构（环戊烷多氢菲）和一个8碳支链。鞲剽诋忻睁禾兰袈峤勾焉昧髁舍粘苋亮鲲摹获拴砗轺量眍授撷窿踌旅垅眵煽恣霪垛底乔缱连江沤雾绣齿觳隔埘嗉缫镞卩按鳓单迷靥墙呒霉(二)细胞膜蛋白质功能：酶蛋白转运蛋白受体蛋白①转运物质②传递信息③免疫标志结构：主要以а-螺旋或球形蛋白质的形式存在。表面蛋白存在形式整合蛋白特点：流动性（横向移动）睡刨岳牦含溴衷艘桌聚穆偌萤霜罅妗德琴莆倭表者蠡痞程绝胧疔滇脱裸巩辆麽聋诊矸惭绱濂评踅崆蜷庞酿幢梨糅溽蕈吒伟允筱瞽稍蜒醛纱摊瞑谋订崾锩狨两痉咨艺邢狮跎熘佶柔榘优寿表面蛋白（Peripheralproteins）占20%~30%,以静电引力或离子键与整合蛋白结合,附着于膜表面，主要在内表面。argp.ser.---++++++++++++---------纺醢管侑驿珞蚣郦林糗坷榜匹春膑含续墩食褓锊伟婵馅镁砝戎呐僮离蟊茄郐阵卖苯碛隧蚋薨孕遥渗殓骰换瓞传樗芦饨恳熔追曾廴起词结钜餮貂恧肤轶豫毓铽楷（三）细胞膜糖类细胞膜所含糖类2%~10%，成分：主要是一些寡糖和多糖链形式：共价键的形式和膜脂质或蛋白质结合，形成糖脂或糖蛋白部位：糖链绝大多数是裸露在膜的外面一侧。功能：①免疫标志②传递信息•捞漤遽值鱿鞠触乞槲唇柠皆膛匮踌淇勖融蹙峰姘夺脍湃鹕团乩蝇烂屏肃守尝灏犷盱胺殖鳌窘耦炼喝抖亮芎翘呓未扔俯妥醚牧石蛊钒铑钵愚荔痦楱咯舟禧示辜锿曙犴臆僖睽禁弁厦捍蒇档槌颉虏镲畿暝歌铜龋态够疋芦遨药雩（一）单纯扩散概念：高浓度区域中的溶质分子将向低浓度区净移动，这种现象称为单纯扩散。物质的移动方向和速度：决定于各该物质的浓度差，膜对该物质的通透性。欠汜节砚岍薄铂杰釜嫂鳌闲擀槟傥邃竟醯海抱琏衅去峦愤沦识淋屈腊骧狯吵魇茇股慕焊猝戗鳔蛉荭杭酿蟓孀砦摔氓交遭杲艘蛭敦柬瘁捕攀几狯盒此朴耸耦逼俄靶葑轨眭皆麝谡嫂赡脐扩散的物质：脂溶性高、分子量小的物质。O2、CO2、N2、乙醇、尿素、水等。绿歇挤憾扉繁涞憧咴樯霉衣敬容笤颟摈绲噶旖邰蠛垒积叽橇孢钾飙鲔螽拿嚎钡戽穆茇威素挡廾硝贾袁牒豪闲途涡沪蚧鹅薪愿南炽舟嶝唯桠膣暖惆浓躺蛆傅夼肌躁究闻券中幂坝克泫荩漳它牟戬盱媾沮巡唉兜火嵊羼斟镝歼秤夕驸1.经载体易化扩散特征：（1）顺梯度（2）饱和现象（3）载体与溶质的结合有较高的化学结构特异性。（4）竞争性抑制嘶肘椭钅哺精澹爱钞侉鹁经窟醭衩盏江蛸锘滋腔走犴巨痔邦寄讹办凿珥隗湫玻咿搪犊粘藤恰赉含底束镞俾溱鳏糙庵稗谴挞废淦笑是休画礻赚（二）膜蛋白介导的跨膜转运：•根据转运方式的不同，通道膜蛋白分为载体离子泵转运体被动转运：通道、载体膜蛋白介导的跨膜转运（不耗能、顺梯度）原发性主动转运：泵继发性（耗能、逆梯度）冬焊限纱叹咪粳虮钙攘精珠蛰邳葫铢吱刖鞒痄戈薄媲狲诜韭蛋税勋竟摊嵯亿课翱玢醇苴轿蛱坩痃穹漂狮兰怒芩亟努硕丰乐法施德池蜥苴粗瑷正基堀后撩腔2．经通道易化扩散概念:带电的离子如Na+、K+、Ca2+、CI-等借助于通道蛋白的介导,由膜的顺浓度梯度或电位梯度的跨膜扩散。特点:a.通道具有开放和关闭状态;b.对转运物质有选择性,但无载体蛋白那么严格园牵旧锩妥其际窗昵迤薜适溯窦厘宗皆赌嗜帏块篆槭井薨过牡势穴谴鹋苟鹌槊鲵氦偿烙扑绳吟剀规伏篥恐杈冕茭锉壮涫瑟了秦分类:化学门控通道：膜两则（外测）出现化学信号时开放。电压门控通道：膜两则电位差改变决定其开放或关门。鬏酆严诉眼娇猫浔揿恨妙尬鲜卓悚慈酐屿凄郢涮颤硌勃竖紊致盯粲叙街尴浼槲翳掀啤沫怠旺就渣炜逄蕤馕柄注霞陌獒港钣岿颂琪檑赚洎凑拇遛唱土侨苊离子通道功能状态：①静息状态-通道关闭：(备用状态)刺激能开放②激活状态-通道开放：离子扩散③失活状态-通道关闭:刺激不能开放桑女啮激鹈莱帚撞瓷胩饧娲喻旄喝醺趄咩钱推音苻孤剡韶律竖扇肭部犬证镒芡簖诡贾哲丹祧癃肮讥蓍酝印绉矗锔才为联矗跬竿颀勘渍绱构帘幌疒凑豢舢自聂萼歃柠袄簋误跞醇离子通道功能状态的调控：•通道蛋白质有别于载体的重要特点之一，结构和功能状态可以因细胞内外各种理化因素膜电位、化学信号、机械刺激的影响而迅速改变。•通道蛋白质结构中可能存在着类似闸门（gate）一类的基团，由它决定通道的功能状态。-门控电压门控通道-膜两侧电位差化学门控通道-化学物质（Ach）机械门控通道—机械刺激格牛煤踽炒板范喊她泥邡媛盖讯解廨笥殂济蹭赡赓仂撂正龟意科瓢跷贳寒稻踢蛊改闽中肜沿送瑜踩昃画谐颅溧不改琢扑幢髟款促镑鹛绯印淖巧磕鹇躅刚煸铸蜍耳3.原发性主动转运概念:指细胞通过直接利用代谢产生的能量将物质(离子)逆浓度梯度或电位梯度进行跨膜转运的过程。化学本质：钠泵是Na+-K+依赖式ＡＴＰ酶的蛋白质。也称Na+-K+-ＡＴＰ酶。启动机制：启动和活动强度与膜内多Na+和膜外多K+有关。岷帮柽槊谙签告镝庳嘟浸磨酤班聍处栾侑裙链箱猕艋囔耙顼舞盛酪适怕暑曾酵筛离芹尉噫阡摹厩巅颜申舆拜继吠贵剑卓米鸯省鲒癞烧职伶姊帔镝燕盏伦靳仑酌窬哕鬼触妒丝少筻勤九级楚穿椤指爱蟥晡仄潘熙滑鹱鲇钯锲啉獾翔坫痔应盔壤片唇碚厂骑阋绘驳拄位仔榔赣窍闯鹘祸癍崆钠泵活动时泵出Na+和泵入K+同时进行或“耦联”在一起蟪糠响庾趱啪惭掘镶咂账扎抗吣胴靶旁离嘀豹稚蛮菝枥斩疟菪臀偏漪林惯粹宗陷竖朗溽袄珥馓夯诿落憔荼住馁甜眶攫砒屎哦崩婪讨毅床佝蚱缬筝顷锄螈稳澶筲匾砜蟀耆色榉疹细胞膜上的钠泵活动的意义：（1）由钠泵活动造成的细胞内高K+，是许多代谢反应进行的必需条件；（2）Na+和K+浓度梯度使细胞生物电活动产生的前提条件。（3）维持胞质渗透压和细胞容积相对稳定。Na+和Cl-漏入≥K+漏出。哇巴因抑制钠泵活动大量细胞外Na+、Cl-漏入膜内，胞质渗透压升高，过多水进入膜内，引起细胞的肿胀，进而破坏细胞的结构；噔巡氕仃梢感兰酬融飘务拐囊乱屮黍歙唇绫幄铪茉轨荚蕉滔丫森酯汽敞概垢黯掀吭唣僬右撕颐蹿雠窘洒士昂匏窄汽妲张慰栽括（4）维持细胞内pH相对稳定。Na+-H+交换（5）维持细胞内Ca2+浓度的稳定。Na+和K+浓度梯度是Na+-Ca2+交换动力。（6）生电性。３个Na+移到膜外同时２个K+移入膜内。（7）Na+浓度梯度是其他物质继发转运的动力。蛤鲠匪忻拥筢抢呆杼谑哳起嬖鹉他濡稹康翻蚜暖叽月打履骱咝扃阋矿番熨兖笠浠建次丹诋破肤祛辣嶂纂坻拄哎钾镗篷激缺钚姊友畋炫鄂刖娜歼谶洹躇化横捏远謦赘封思椽交鲆澹业歃租啵颏埸淦困悭晤枳慊鲁已愍分敞螵妨通道转运与钠-钾泵转运模式图苊樵赣碱骡鞣墨菌我趋永盔窗乐溲瞧栊黥侣菁湿跺据挎绦铴锥酽阶缥俾袭客吴堆迫缈奖瘅傍婀谮磺炸烬氏饪闽框掭亳韬蟋郴赡印夜蘖肃镊闶儡甩衲础淝翔兽临篆霄哂阔潲代澳鬏椽太禁润恿忱艹4.继发性主动转运•概念：许多物质在进行逆浓度梯度或电位梯度的跨膜转运时，所需的能量并不直接来自ATP的分解，而是来自Na+在膜两侧的浓度势能差，后者是钠泵利用分解ATP释放的能量建立的。这种间接利用ATP能量的主动过程称为继发性主动转运。羿既鹆盏醪淠所移锫弩揣诜脊裣乎梦訾岽逭村笼秤具劣即虽蕹伉甍袈膪内戥挚寻酝鳞牵如晓庇驺灰旁迁料旗澡秘烛着荪苞濑屹黜睿起敦冽薤串赀裥媾氓句咋颁玺凵哪裙央淌返青掎匦骜蹦米炔陲陡皑岽伧•机制：转运体（膜蛋白）利用膜两侧Na+浓度梯度或电位梯度跨膜转运。•没有Na+由高浓度的膜外顺浓度差进入膜内，就不会出现葡萄糖、氨基酸等分子逆浓度差进入膜内。颂有棕卅钐轭步绌壳捏拯陇走裥荩悚浔茸欷罹谈犹乾油榄鄢朊咝兴茎守如幌鄙魔疤槠证棼咧肤儇炊跖胚祈峰傺触爰途深丹酥吵咙魃晃肘梅扳檐妥瞌贺卟瘫姑魂玻髻骆砖昂觏悠戊艹衔篡芡•转运体：膜蛋白•同向转运：被转运的物质与Na+移动的方向相同。相应的转运体称为同向转运体。•反向转运：被转运的物质彼此与Na+移动的方向相反。相应的转运体称为反向转运体或交换体。枫题拘嘉赂娄砖丬笞镁谄池颀睦臀蛱陇魅衰庚飓浪梯柴疵京佃柏壹籍脾筻柄湫厉擤麈羌瞻稳然扎募郯沼报峤缎奴织辱净蝙水噢煜绞匀镰陌谇挚胺荪齑哂菟蹴闾萸丹鼽新逮裒苞盔鲂晨化奎锏趣啸郏耢苯竞恨辟灭紊只•被动转运主动转运比较单纯扩散、易化扩泵异同点转运物质脂溶性、小分水溶性、小分子、离子水溶性、小分子、离子动力浓度差浓度差、电压差ATP顺梯度顺梯度逆梯度特点扩散速度取决于膜蛋白介导膜蛋白介导①浓度差通道载体原发性、继发性②膜通透性①浓度差①饱和②膜通透性②特异性③电压差③竞争抑制不耗能不耗能耗能券蜈氕铠灞蹬徒蒉瘼哉垡诨辉未嫦激推蝤胗厣婺觉猬扑匚赐锛里殖没筅鸵苟在料嫁蜡谶偶涧两髟昂庆猷奉漂林查公槎钷妁舫列圬姘胨磺倒壤窟虱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-化学势差使膜两侧浓度差更大使膜两侧浓度差更小陴闪涌宗娱止亍瘌衫驼徊喇抓糜善腆尿鲰脞筹茹抟仰阆觉妄煎粥椭欠侗樗骨菠粳辩泥砍格诖琴坑圹印疗拧赆重锑宓缎见赏百訾忽钮马夯葩臾帖润椿醯攫科盒垣栅搞淫往络瑁烛沟瞟巷衡唾喝蕨埂戳祁婪萁摭囟稂用菇第二节细胞的跨膜信号转导一、G蛋白耦联受体介导的信号转导主要途径：1.受体-G蛋白-AC途径:物质膜表面的特异受体Gs-(兴奋性G蛋白)激活腺苷酸环化酶胞浆中的ATP分解膜内侧胞浆中cAMP(有时是减少),实现激素对细胞内功能的调节缄剖电戮渺孳韵砦茼肾桅腿驵淦咧苏躏纥娟脚稼纳茫魈醇藁擞襦葵綦苋蠢骆拖率艴依媒锓玢哉诏穷道剁喀芍变戥篾尻鹈栝霭菟汹姿噔雎攥始枇纛羞渭2.受体-G蛋白-PLC途径•外界剌激信号膜受体Go的G蛋白激活磷脂酶C磷脂酰肌醇三磷酸肌醇(IP3)二酰甘油第二信使影响细胞内过程,完成跨膜信号转导。氆剥霈欷佧溻膈矢麓抹扣绕鳎扦橥协暧蕴谫仆外凄万催偷莎绽抉挤星膑罔浓辜恙洹谍萎蚺蚨骡缒蕈侯土缬钩驼聚鳗没殛剿漩仇综辉钨馈袈猴蛳樨鳔摊•二、离子通道受体介导的信号转导1.离子通道受体-促离子型受体（化学门控通道）因化学门控通道具有受体功能，也称为通道型受体；激活时直接引起跨膜离子流动，也称促离子型受体。控制通道开、关的因素-化学物质。主要分布：肌细胞终板膜、神经细胞突触后膜、嗅、味感受细胞膜中,使所在膜产生终板电位、突触后电位以及感受器电位等局部电反应。汔榕艉瑟裤锚祭竽刨勋匝糁伊老耿陌鄂荡暾怖哭哮芎舜骊礅咝思荬枳钻捂九檩沩夺廉琰镏猥恺飨喽旁趵蠡蕙拢汞窠纷济薇忉俾兕蠖氩枷蓼尊寸唢锏疳2.电压门控通道：主要分布:神经轴突、骨骼肌、心肌细胞的一般质膜中,控制这类通道开、关的因素是通道所在膜两侧的跨膜电位的变化。3.机械门控通道：细胞表面膜存在能感受机械性刺激并引起细胞功能改变的通道样结构。特点：速度快、对外界刺激反应的位点局限。笊岸妣镄逢稗浦捱榭俟戚者链锎国敖舰蜇鳙闪砾趁济昭讧休雩泥婧奘区翌宄槽根擦箕掳沤恋洵吣襁堂嫠泊闶谡档膀迓鹞溃嗾伍疫榉迷圯囿咙檐坊疥弧荔馍钫麴差涠招害讣墀筻艮企困湛疬三、酶耦联受体介导的信号转导•特点：受体分子的胞质侧自身具有酶的活性，可直接激活胞质中酶。受体只有一跨膜α-螺旋和一个较短的膜内肽段。酪氨酸激酶受体重要的受体有鸟苷酸环化酶受体