第三章 細(xì)胞的基本功能

第三章細(xì)胞的基本功能第1頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一*細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)

|--●顯微鏡下的細(xì)胞圖像

|--●植物細(xì)胞模式圖

|--●動物細(xì)胞模式圖第2頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一第3頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一第4頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一第5頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一細(xì)胞膜第6頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一液態(tài)鑲嵌模型第7頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一一、細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)概述

液態(tài)鑲嵌模型(fluidmosaicmodel)

以液態(tài)脂質(zhì)雙分子層為基架,其間鑲嵌有不同結(jié)構(gòu)和功能的蛋白質(zhì)

1.脂質(zhì)雙分子層:磷脂、膽固醇雙嗜分子構(gòu)成基架,體溫條件下具有流動性

2.蛋白質(zhì):分表面蛋白(如:RBC骨架蛋白)和整合蛋白(載體、通道、離子泵、轉(zhuǎn)運體)3.糖類:與脂質(zhì)或蛋白結(jié)合生成糖蛋白或糖脂成為抗原決定簇、受體可識別部分第8頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一第9頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一第10頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一二、膜的跨膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運功能

跨膜轉(zhuǎn)運

transmembranetransport:

體內(nèi)各種物質(zhì)經(jīng)過細(xì)胞膜進(jìn)出細(xì)胞的過程。

轉(zhuǎn)運方式:

單純擴(kuò)散

①被動轉(zhuǎn)運

passivetransport

易化擴(kuò)散原發(fā)性主動轉(zhuǎn)運

②主動轉(zhuǎn)運

activetransport

繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運

③出胞和入胞作用膜蛋白介導(dǎo)第11頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一(一)單純擴(kuò)散Simplediffusion

脂溶性物質(zhì)由高→低濃度側(cè)的凈移動。通量(flux):摩爾/cm2.秒擴(kuò)散濃度差膜通透性(脂溶性,分子量,帶電狀況)

單純擴(kuò)散物質(zhì)：

O2、CO2、乙醇、尿素、少量激素、水(還可通過水通道waterchannel

即水孔蛋白aquaprin來跨膜轉(zhuǎn)運)第12頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一第13頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一(二)

易化擴(kuò)散Facilitateddiffusion

非脂溶性物質(zhì)借助細(xì)胞膜蛋白質(zhì)(通道、載體)幫助順電化學(xué)梯度的跨膜轉(zhuǎn)運。

特點:①由高到低順濃度差擴(kuò)散(離子擴(kuò)散還與電位差有關(guān))②轉(zhuǎn)運蛋白與轉(zhuǎn)運物質(zhì)間有選擇性③轉(zhuǎn)運蛋白的功能受環(huán)境因素的影響第14頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一第15頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一1.經(jīng)載體的易化擴(kuò)散

Facilitateddiffusion

viacarrier轉(zhuǎn)運物質(zhì):小分子物質(zhì),如GS、AA、核苷酸載體：是貫穿脂質(zhì)雙層的整合蛋白。

第16頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一經(jīng)載體的易化擴(kuò)散的特點：

①順濃度差轉(zhuǎn)運,速度比依溶質(zhì)物理特性預(yù)期的快;

②飽和現(xiàn)象saturation;

③結(jié)構(gòu)特異性:如對GS轉(zhuǎn)運,只轉(zhuǎn)運右旋GS,因為載體是D-GScarrier或稱

glucosetransporter;

④競爭抑制competitiveinhibition;第17頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一

2.經(jīng)通道的易化擴(kuò)散

Facilitateddiffusion

viachannel：轉(zhuǎn)運物質(zhì):帶電離子

第18頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一離子通道：是一類貫穿脂質(zhì)雙層的、中央帶有親水性孔道的膜蛋白。通道的分類：化學(xué)門控通道Chemically-gatedchannel

電壓門控通道Voltage-gatedchannel機(jī)械門控通道Mechanical-gatedchannel第19頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一電壓門控通道化學(xué)門控通道化學(xué)化學(xué)第20頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一通道的特征：①離子選擇性②門控性通道轉(zhuǎn)運的功能特點：①轉(zhuǎn)運速率比載體快②無飽和現(xiàn)象，無競爭性抑制③通道有不同的功能狀態(tài)第21頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一通道蛋白狀態(tài)：靜息、激活、失活第22頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一(三)主動轉(zhuǎn)運activetransport

細(xì)胞膜通過本身某種耗能過程，借助細(xì)胞膜某些蛋白質(zhì)的幫助，將非脂溶性物質(zhì)分子或離子逆電化學(xué)梯度差進(jìn)行的轉(zhuǎn)運。根據(jù)轉(zhuǎn)運能量是否直接來源于ATP的不同分為:原發(fā)和繼發(fā)兩種主動轉(zhuǎn)運形式。第23頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一1.原發(fā)性主動轉(zhuǎn)運

Primaryactivetransport指細(xì)胞直接利用代謝產(chǎn)生的能量(ATP)將物質(zhì)(通常是帶電離子)逆濃度梯度或電位梯度進(jìn)行的跨膜轉(zhuǎn)運過程。介導(dǎo)這一過程的膜蛋白稱為離子泵(ionpump),如：鈉-鉀泵

sodium-potassiumpump簡稱鈉泵sodiumpump,又稱Na+-K+-ATP酶(Na+-K+-ATPase)第24頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一泵轉(zhuǎn)運——Na+-K+泵

Na+-K+泵又稱Na+-K+依賴式-ATP酶，簡稱鈉泵。當(dāng)[Na+]i↑[K+]o↑時，都可被激活，ATP分解產(chǎn)生能量，將胞內(nèi)的3個Na+移至胞外和將胞外的2個K+移入胞內(nèi)。第25頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一PrimaryactivetransportNa+-K+

依賴式ATP酶（鈉泵）3Na+(由胞內(nèi)向胞外):

2K+

(由胞外向胞內(nèi))第26頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一

①Na+-K+依賴式ATP酶由一對α和一對β亞單位構(gòu)成的四聯(lián)體,水解ATP及與陽離子結(jié)合部位均在α亞單位(功能亞單位)。當(dāng)：

細(xì)胞內(nèi)[Na+]↑ATP→鈉泵激活→↓細(xì)胞外[K+]↑ADP+Pi+E

3Na+(移出胞外):2K+（移入胞內(nèi)）同時逆向轉(zhuǎn)運。

②鈉泵抑制劑:哇巴因ouabain

第27頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一Primaryactivetransport鈉泵活動的生理意義：

①細(xì)胞內(nèi)高K+—胞內(nèi)代謝反應(yīng)所必需；

②膜內(nèi)外K+、Na+濃度差—RP、AP產(chǎn)生前提；

③維持胞質(zhì)滲透壓和細(xì)胞容積的相對穩(wěn)定；

④生電性活動—影響RP數(shù)值；

⑤胞外高Na+勢能儲備：

—GS、AA繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運；

—Na+-H+交換,維持胞內(nèi)pH穩(wěn)定；

—Na+-Ca2+交換,維持胞內(nèi)Ca2+濃度穩(wěn)定；第28頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一

H+泵(H+-ATP酶；H+-K+-ATP酶):分布于胃粘膜壁細(xì)胞表面，與胃酸分泌有關(guān)

Ca2+泵(Ca2+-ATP酶)：主要分布于骨骼肌與心肌細(xì)胞內(nèi)部的肌質(zhì)網(wǎng)上,與肌肉收縮有關(guān)其它泵：Primaryactivetransport第29頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一第30頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一2.繼發(fā)主動轉(zhuǎn)運(又簡稱聯(lián)合轉(zhuǎn)運)

secondaryactivetransport

細(xì)胞膜間接利用鈉泵分解ATP釋放的能量完成的主動轉(zhuǎn)運。即細(xì)胞膜利用鈉泵分解ATP

釋放的能量所建立起的細(xì)胞膜內(nèi)外Na+濃度差的勢能儲備，再由轉(zhuǎn)運體蛋白完成的逆電化學(xué)梯度的跨膜轉(zhuǎn)運。如：小腸粘膜上皮細(xì)胞和腎小管上皮細(xì)胞吸收GS、AA為繼發(fā)主動轉(zhuǎn)運。介導(dǎo)繼發(fā)主動轉(zhuǎn)運的是特殊的轉(zhuǎn)運蛋白—轉(zhuǎn)運體

transporter

。第31頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一

腎小管上皮細(xì)胞對GS的轉(zhuǎn)運基側(cè)膜鈉泵活動↓Na+濃度勢能差↓管腔膜Na+、GS同向轉(zhuǎn)運體↓GS再易化擴(kuò)散入血第32頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一轉(zhuǎn)運體transporter：

轉(zhuǎn)運體和載體具有相似的轉(zhuǎn)運機(jī)制，也會出現(xiàn)飽和現(xiàn)象同向轉(zhuǎn)運體反向轉(zhuǎn)運體（交換體）第33頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一典型的繼發(fā)性主動轉(zhuǎn)運：

①

GS和AA在小腸粘膜上皮的吸收；

②

GS和AA在腎小管上皮的重吸收；

③神經(jīng)遞質(zhì)在突觸間隙被神經(jīng)末梢所重攝??；

④甲狀腺上皮細(xì)胞的聚碘過程；

⑤

Na+-H+交換,Na+-Ca2+交換；第34頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一(一)出胞和入胞

exocytosisandendocytosis

Exocytosis:指胞質(zhì)內(nèi)的大分子物質(zhì)以分泌囊泡的形式排出細(xì)胞的過程。第35頁，共38頁，2023年，2月20日，星期一分泌物的出胞過程粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成↓轉(zhuǎn)移到高爾基體↓修飾，由質(zhì)膜包裹↓分泌囊泡↓移向細(xì)胞膜內(nèi)側(cè)↓融合、破裂，分泌信號第36頁，共38頁，2023年，