生理學(xué)細(xì)胞的基本功能PPT課件.ppt

第二章細(xì)胞的基本功能 細(xì)胞的結(jié)構(gòu) 第一節(jié)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和物質(zhì)轉(zhuǎn)運功能第二節(jié)細(xì)胞的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)第三節(jié)細(xì)胞的生物電現(xiàn)象第四節(jié)肌細(xì)胞的收縮功能 相關(guān)鏈接 1 第一節(jié)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和物質(zhì)轉(zhuǎn)運功能第一節(jié)學(xué)習(xí)要求1 復(fù)習(xí)膜的結(jié)構(gòu) 2 掌握易化擴散和主動轉(zhuǎn)運 3 熟悉單純擴散 出胞和入胞 2 液態(tài)鑲嵌模型 fluidmosaicmodel 以液態(tài)脂質(zhì)雙分子層為基架 其中鑲嵌著具有不同生理功能的蛋白質(zhì) 一 脂質(zhì)磷脂 占70 膽固醇 占30 等 為雙嗜性分子 二 蛋白質(zhì)1 表面蛋白 附著于膜表面 2 整合蛋白 以 螺旋結(jié)構(gòu)鑲嵌于脂質(zhì)雙分子層中 三 糖類 形成糖蛋白或糖脂 一 膜的化學(xué)組成和分子結(jié)構(gòu) 3 二 細(xì)胞膜的物質(zhì)轉(zhuǎn)運功能細(xì)胞在新陳代謝過程中 細(xì)胞內(nèi) 外的營養(yǎng)物質(zhì)和代謝產(chǎn)物不斷地進(jìn)行交換 細(xì)胞膜是細(xì)胞內(nèi) 外物質(zhì)交換的唯一途徑 一 單純擴散 二 易化擴散 三 主動轉(zhuǎn)運 四 出胞和入胞 4 一 單純擴散 simplediffusion 1 單純擴散 沒有生物學(xué)轉(zhuǎn)運機制參與 物質(zhì) 主要是脂溶性小分子和極小分子 僅順其濃度差穿越細(xì)胞膜的過程 2 人體內(nèi)以單純擴散轉(zhuǎn)運的重要物質(zhì) O2和CO2 脂溶性分子 水分子 分子極小 3 影響單純擴散的因素 1 濃度勢能 正相關(guān) 2 通透性 正相關(guān) 擴散 相關(guān)鏈接 5 二 易化擴散 facilitateddiffusion 易化擴散 非脂溶性物質(zhì)在膜結(jié)構(gòu)中某些蛋白質(zhì)分子的 協(xié)助 下 順差 濃度差或電場力差 的跨膜移動 易化擴散量的大小主要取決于以下兩個方面 1 細(xì)胞膜兩側(cè)物質(zhì)的濃度梯度 若是所轉(zhuǎn)運的物質(zhì)是帶電的電解質(zhì) 擴散量還受膜兩側(cè)電位梯度的影響 濃度梯度 電位梯度 愈大 擴散速率愈大 2 細(xì)胞膜對所轉(zhuǎn)運物質(zhì)的通透性 通透性愈大 轉(zhuǎn)運速率愈大 6 1 經(jīng)載體的易化擴散 1 轉(zhuǎn)運過程 在高濃度側(cè)膜載體蛋白與被轉(zhuǎn)運物質(zhì)結(jié)合 載體蛋白分子變構(gòu) 將被轉(zhuǎn)運的物質(zhì)轉(zhuǎn)移到膜低濃度側(cè) 被轉(zhuǎn)運物與載體蛋白分離 進(jìn)入該側(cè) 2 載體轉(zhuǎn)運的特征 結(jié)構(gòu)特異性 每種載體蛋白只能轉(zhuǎn)運某一種或某幾種特定的物質(zhì) 飽和現(xiàn)象 當(dāng)被轉(zhuǎn)運物的濃度升高至一定濃度后 對該物的轉(zhuǎn)運量將不再隨該物濃度的升高而增大 即達(dá)到極限 競爭性抑制 7 2 經(jīng)通道的易化擴散 1 轉(zhuǎn)運過程 通道蛋白分子中央的貫通膜內(nèi)外的親水性孔道開放 相應(yīng)的帶電離子經(jīng)通道順差 順濃度梯度或電位梯度 跨膜快速移動 2 被轉(zhuǎn)運的物質(zhì) 主要為帶電離子 如 Na K Ca2 等 某些細(xì)胞膜上存在水通道蛋白 允許水分子通過 3 經(jīng)通道易化擴散的特征 離子選擇性 每種通道只允許某種或某幾種離子通過 離子轉(zhuǎn)運速度快 門控特性 大多數(shù)通道具有閘門 可受某種因素的控制開放或關(guān)閉 少數(shù)通道為非門控通道 經(jīng)常處于開放狀態(tài) 8 1 門控通道的類型 一般根據(jù)控制閘門開閉的因素 可分為 1 電壓門控通道 受膜兩側(cè)的電位差控制開閉的通道 如 神經(jīng)軸突膜上的某些Na 通道 2 化學(xué)門控通道 受膜兩側(cè)某種化學(xué)物質(zhì)控制開閉的通道 如 骨骼肌細(xì)胞終板膜上的N2 乙酰膽堿受體陽離子通道 3 機械門控通道 受某種機械刺激控制開閉的通道 2 電壓門控通道的功能狀態(tài) 1 靜息狀態(tài) 又稱為備用狀態(tài) 通道關(guān)閉 能被激活開放 2 激活狀態(tài) 通道開放 允許相應(yīng)離子順差跨膜移動 3 失活狀態(tài) 通道關(guān)閉并不能被激活 9 三 主動轉(zhuǎn)運 activetransport 主動轉(zhuǎn)運 細(xì)胞通過本身的某種耗能過程 將物質(zhì)逆濃度梯度或逆電位梯度跨膜轉(zhuǎn)運 包括原發(fā)性主動轉(zhuǎn)運 primaryactivetransport 和繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運 secondaryactivetransport 主動轉(zhuǎn)運與被動轉(zhuǎn)運之間的區(qū)別 主動轉(zhuǎn)運 將某種物質(zhì)逆差轉(zhuǎn)運 細(xì)胞將為轉(zhuǎn)運提供能量 被動轉(zhuǎn)運 物質(zhì)分子或離子由于分子的運動而順差移動 因此不需細(xì)胞為轉(zhuǎn)運提供能量 包括單純擴散和易化擴散 10 1 原發(fā)性主動轉(zhuǎn)運原發(fā)性主動轉(zhuǎn)運 細(xì)胞利用直接分解ATP獲得的能量 將物質(zhì)逆差 濃度梯度或電位梯度 跨膜轉(zhuǎn)運 膜上分解ATP獲能并進(jìn)行主動轉(zhuǎn)運的膜蛋白 稱為泵蛋白 幾種重要的泵蛋白 鈉 鉀泵 簡稱鈉泵 逆差轉(zhuǎn)運鈉離子和鉀離子 反方向 主要分布于細(xì)胞膜上 鈣泵 逆差轉(zhuǎn)運鈣離子 主要分布于骨骼肌細(xì)胞和心肌細(xì)胞的肌漿網(wǎng)膜上 H K 泵 逆差轉(zhuǎn)運氫離子和鉀離子 反方向 主要分布于胃黏膜泌酸腺的壁細(xì)胞的頂膜上 又稱為質(zhì)子泵 11 鈉泵 細(xì)胞膜上鈉泵的活動 分解ATP獲得能量 將Na 泵出細(xì)胞 同時將K 泵入細(xì)胞 當(dāng) Na 內(nèi) 或 K 外 時 鈉泵的活動增強 鈉泵的生電性作用 鈉泵每分解1個ATP分子 將3個Na 泵出細(xì)胞 同時將2個K 泵入細(xì)胞 結(jié)果使跨膜電位差增大 12 細(xì)胞膜上鈉泵活動的結(jié)果 建立和保持Na K 在細(xì)胞膜兩側(cè)的不均衡分布 Na 外高內(nèi)低 K 外低內(nèi)高 細(xì)胞膜上鈉泵活動的生理意義 胞內(nèi)高鉀 利于胞質(zhì)內(nèi)的某些代謝反應(yīng) 維持細(xì)胞正常的滲透壓和形態(tài) 將胞質(zhì)內(nèi)的鈉離子泵出細(xì)胞 避免細(xì)胞內(nèi)鈉濃度升高 從而降低胞質(zhì)滲透壓 從而防止過多水分進(jìn)入細(xì)胞內(nèi) 維持正常的滲透壓和形態(tài) 建立起一種生理性勢能儲備 為生物電產(chǎn)生 某些物質(zhì)的 如 葡萄糖 氨基酸 氯離子 氫離子等 繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運等功能活動提供能量 13 2 繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運 驅(qū)動力并不直接來自ATP分解 而是來自另一物質(zhì)原發(fā)性主動轉(zhuǎn)運所形成的濃度梯度而進(jìn)行的逆差轉(zhuǎn)運 繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運的基本步驟 以小腸黏膜上皮細(xì)胞對葡萄糖的吸收為例 第一步 細(xì)胞基底側(cè)膜上鈉泵活動 細(xì)胞內(nèi) Na 低 細(xì)胞外 Na 高 形成細(xì)胞管腔膜兩側(cè)的Na 濃度梯度 第二步 腸腔內(nèi)的Na 和葡萄糖與同向轉(zhuǎn)運體結(jié)合 順Na 的濃梯度將Na 和葡萄糖同時移入細(xì)胞內(nèi) 葡萄糖分子的轉(zhuǎn)運是逆濃度梯度 間接利用鈉泵分解ATP釋放的能量 14 四 出胞和入胞某些大分子物質(zhì)或物質(zhì)團(tuán)塊是通過細(xì)胞復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和功能變化而進(jìn)出細(xì)胞的 這是細(xì)胞活動的一種主動過程 1 出胞 分泌囊泡逐漸向細(xì)胞膜內(nèi)側(cè)移動 靠近細(xì)胞膜 囊泡膜與細(xì)胞膜融合 破裂 囊泡內(nèi)容物被一次性排放到細(xì)胞外 2 入胞 某處細(xì)胞膜逐漸內(nèi)陷 形成吞噬泡 進(jìn)入細(xì)胞內(nèi) 15 1 簡述各種跨膜轉(zhuǎn)運方式的概念 轉(zhuǎn)運過程 主要轉(zhuǎn)運物質(zhì)及特點 2 簡述O2 CO2 水 葡萄糖 Na K Ca2 的跨膜轉(zhuǎn)運方式 注 有的物質(zhì)可有多種方式 3 闡述鈉泵活動的生理意義 本節(jié)復(fù)習(xí)題 16 2020 1 8 17 細(xì)胞的結(jié)構(gòu) 根據(jù)細(xì)胞結(jié)構(gòu)的特點和復(fù)雜程度的不同 可將細(xì)胞分為原核細(xì)胞和真核細(xì)胞兩大類 絕大多數(shù)生物是由真核細(xì)胞構(gòu)成的 叫做真核生物 支原體 細(xì)菌 藍(lán)藻和放線菌等是由原核細(xì)胞構(gòu)成的 叫做原核生物 真核細(xì)胞的結(jié)構(gòu)比原核細(xì)胞復(fù)雜得多 由細(xì)胞膜 細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核等構(gòu)成 18 擴散 單純擴散是指脂溶性的小分子物質(zhì)順濃度差通過細(xì)胞膜的擴散過程 單純擴散的多少取決于膜兩側(cè)該脂溶性物質(zhì)的濃度差及其通過細(xì)胞膜的難易程度 濃度差決定著物質(zhì)能否擴散 擴散方向及擴散速率 轉(zhuǎn)運對象 CO2 O2 N2 乙醇 尿素等 特點 簡單的物理擴散 不需要細(xì)胞提供能量 其能量來源于濃度差形成的勢能 是一個被動過程 19 第二節(jié)細(xì)胞的信號轉(zhuǎn)導(dǎo) signaltransductionofcell 學(xué)習(xí)要求1 掌握信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的基本過程及受體概念 2 掌握受體 G蛋白 cAMP PKA途徑 3 熟悉 受體 G蛋白 DG PKC途徑 受體 G蛋白 IP3 Ca2 途徑 通道耦聯(lián)受體介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo) 3 了解具有酶活性的受體和核受體 20 一 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)概述 信號轉(zhuǎn)導(dǎo) 細(xì)胞外刺激信號作用于細(xì)胞的特殊結(jié)構(gòu) 受體 通過一系列反應(yīng)實現(xiàn)對細(xì)胞功能活動的調(diào)控 一 細(xì)胞外刺激信號 體內(nèi)的信號物質(zhì)一般為生物活性物質(zhì) 如神經(jīng)遞質(zhì) 激素 細(xì)胞因子等 其中多數(shù)為水溶性物質(zhì) 體外的信號物質(zhì)包括物理性 化學(xué)性 生物性信號 21 二 受體及其特征1 受體的概念及其分類受體 receptor 位于細(xì)胞膜或細(xì)胞內(nèi)能與某些信號物質(zhì)結(jié)合并能引起特定生物效應(yīng)的大生物分子 受體的分類 根據(jù)受體的跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機制分為 1 G蛋白耦聯(lián)受體 2 具有酶活性的受體 3 通道耦聯(lián)的受體 化學(xué)門控通道 4 核受體 2 受體與配體結(jié)合的主要特征配體是能與受體結(jié)合的特異性物質(zhì) 通常是體內(nèi)的各種化學(xué)信號 1 特異性 2 高親和力 3 飽和性 22 三 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的基本過程 1 膜受體介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo) 1 G蛋白耦聯(lián)受體介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo) 2 具有酶活性的受體介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo) 3 通道耦聯(lián)受體介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo) 2 核受體介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo) 23 1 G蛋白耦聯(lián)受體信號通路中的信號分子 1 蛋白耦聯(lián)受體 2 蛋白 GTP結(jié)合蛋白 3 蛋白效應(yīng)器 4 第二信使 Camp 5 蛋白激酶 proteinkinase PK 二 膜受體介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo) 一 G蛋白耦聯(lián)受體介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo) 24 G蛋白耦聯(lián)受體介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的基本過程 25 2 G蛋白耦聯(lián)受體介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的主要途徑 1 受體 G蛋白 cAMP PKA途徑 以其中的Gs途徑為例 26 2 G蛋白受體介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的主要途徑 1 受體 G蛋白 cAMP PKA途徑 以興奮性G蛋白為例 配體與膜受體結(jié)合 膜中的興奮型G 蛋白 Gs 激活腺苷酸環(huán)化酶 AC 胞質(zhì)中的ATP轉(zhuǎn)化成cAMP 胞質(zhì)中的cAMP濃度升高 激活蛋白激酶A PKA 激活某些蛋白質(zhì) 引發(fā)細(xì)胞功能改變 27 二 具有酶活性的受體介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo) 兩種模式 1 同一蛋白質(zhì)分子 既是酶又是受體 如 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 受體分子內(nèi)信號傳導(dǎo) 激活受體膜內(nèi)段的酪氨酸激酶 胞質(zhì)內(nèi)一系列變化 2 受體分子活化后的下游靶蛋白具有激酶功能 如 酪氨酸激酶耦聯(lián)受體 28 三 通道耦聯(lián)的受體介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo) 細(xì)胞膜上同一個生物分子 既是受體 能與配體特異性結(jié)合 又是離子通道 即 配體門控通道 或化學(xué)門