動(dòng)物生理學(xué)細(xì)胞的基本功能

1、會(huì)計(jì)學(xué)1動(dòng)物生理學(xué)細(xì)胞的基本功能動(dòng)物生理學(xué)細(xì)胞的基本功能 細(xì)胞膜的功能細(xì)胞膜的功能l 屏障功能屏障功能l 物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能l 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)功能信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)功能 一、細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)特征一、細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)特征 二、細(xì)胞膜的物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能二、細(xì)胞膜的物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能（一）被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)（一）被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)u 單純擴(kuò)散單純擴(kuò)散u 易化擴(kuò)散易化擴(kuò)散 物質(zhì)順電勢(shì)梯度或濃度梯度（即電物質(zhì)順電勢(shì)梯度或濃度梯度（即電- -化學(xué)梯度化學(xué)梯度）進(jìn)行的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程。）進(jìn)行的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程。 u 電壓門(mén)控離子通道電壓門(mén)控離子通道u 化學(xué)（配體）門(mén)控離子通道化學(xué)（配體）門(mén)控離子通道u 機(jī)械門(mén)控離子通道機(jī)械門(mén)控離子通道（二）主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)（二）主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)

2、 細(xì)胞通過(guò)本身的某種耗能過(guò)程，將某種物質(zhì)細(xì)胞通過(guò)本身的某種耗能過(guò)程，將某種物質(zhì)分子或離子逆著電分子或離子逆著電- -化學(xué)梯度進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)。化學(xué)梯度進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)。 根據(jù)主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中是直接消耗根據(jù)主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中是直接消耗ATPATP還是間接還是間接消耗消耗ATPATP，主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)又可分為，主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)又可分為原發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)原發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)和和繼繼發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)兩種類(lèi)型。兩種類(lèi)型。 由貫穿在脂質(zhì)雙分子層當(dāng)中的由貫穿在脂質(zhì)雙分子層當(dāng)中的離子泵離子泵蛋白蛋白介導(dǎo)、由介導(dǎo)、由ATPATP直接供能的逆電直接供能的逆電- -化學(xué)梯度進(jìn)行的化學(xué)梯度進(jìn)行的跨膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)方式。跨膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)方式。鈣泵鈣泵，也稱(chēng)，也稱(chēng)CaC

3、a2+2+-ATP-ATP酶酶，廣泛分布于細(xì)胞膜、肌質(zhì)網(wǎng)膜或，廣泛分布于細(xì)胞膜、肌質(zhì)網(wǎng)膜或內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜。細(xì)胞膜鈣泵每分解內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜。細(xì)胞膜鈣泵每分解1 1分子分子ATPATP可將可將1 1個(gè)個(gè)CaCa2+2+由細(xì)由細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞外。當(dāng)細(xì)胞內(nèi)胞內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞外。當(dāng)細(xì)胞內(nèi)CaCa2+2+濃度升高時(shí)，與鈣調(diào)蛋濃度升高時(shí)，與鈣調(diào)蛋白白(calmodulin, CaM)(calmodulin, CaM)生成生成CaCa2+2+-CaM-CaM復(fù)合物。該復(fù)合物能復(fù)合物。該復(fù)合物能與鈣泵與鈣泵C C端某一位點(diǎn)結(jié)合，激活鈣泵，加速端某一位點(diǎn)結(jié)合，激活鈣泵，加速CaCa2+2+外排。外排。通道轉(zhuǎn)運(yùn)與鈉通道轉(zhuǎn)運(yùn)與鈉-鉀

4、泵轉(zhuǎn)運(yùn)模式圖鉀泵轉(zhuǎn)運(yùn)模式圖 某種物質(zhì)逆電某種物質(zhì)逆電- -化學(xué)梯度進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)，但所消化學(xué)梯度進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)，但所消耗能量不是直接來(lái)源于耗能量不是直接來(lái)源于ATPATP分解，而是由分解，而是由原發(fā)性原發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)建立的膜電主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)建立的膜電- -化學(xué)勢(shì)能化學(xué)勢(shì)能提供，這種轉(zhuǎn)運(yùn)提供，這種轉(zhuǎn)運(yùn)方式就稱(chēng)之為方式就稱(chēng)之為. . 小腸黏膜上皮細(xì)胞和腎小管上皮細(xì)胞對(duì)葡小腸黏膜上皮細(xì)胞和腎小管上皮細(xì)胞對(duì)葡萄糖和氨基酸的吸收、萄糖和氨基酸的吸收、NaNa+ +-H-H+ +交換、交換、NaNa+ +-Ca-Ca2+2+交交換、換、NaNa+ +-K-K+ +-2Cl-2Cl- -同向轉(zhuǎn)運(yùn)都是以繼發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)同向轉(zhuǎn)運(yùn)都是以

5、繼發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)的方式完成的。運(yùn)的方式完成的。（三）出胞和入胞（三）出胞和入胞1 1、出胞、出胞 胞質(zhì)內(nèi)的大分子物質(zhì)以分泌囊泡的形式排出胞質(zhì)內(nèi)的大分子物質(zhì)以分泌囊泡的形式排出細(xì)胞外的過(guò)程。主要見(jiàn)于細(xì)胞外的過(guò)程。主要見(jiàn)于細(xì)胞的分泌活動(dòng)細(xì)胞的分泌活動(dòng)以及以及神神經(jīng)細(xì)胞軸突末梢的遞質(zhì)釋放活動(dòng)經(jīng)細(xì)胞軸突末梢的遞質(zhì)釋放活動(dòng)。2 2、入胞、入胞 大分子物質(zhì)或物質(zhì)團(tuán)塊（如細(xì)菌、細(xì)胞碎片大分子物質(zhì)或物質(zhì)團(tuán)塊（如細(xì)菌、細(xì)胞碎片等）借助于細(xì)胞膜形成吞噬泡或吞飲泡的方式進(jìn)等）借助于細(xì)胞膜形成吞噬泡或吞飲泡的方式進(jìn)入細(xì)胞的過(guò)程。入細(xì)胞的過(guò)程。 細(xì)胞的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)細(xì)胞的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo) 不同形式的外界信號(hào)作用于細(xì)胞表面，通過(guò)

6、引起膜結(jié)構(gòu)不同形式的外界信號(hào)作用于細(xì)胞表面，通過(guò)引起膜結(jié)構(gòu)中特殊蛋白質(zhì)分子的變構(gòu)作用，將外界環(huán)境信息以新的信號(hào)中特殊蛋白質(zhì)分子的變構(gòu)作用，將外界環(huán)境信息以新的信號(hào)形式傳向膜內(nèi)，引起靶細(xì)胞產(chǎn)生相應(yīng)的生物學(xué)效應(yīng)的過(guò)程。形式傳向膜內(nèi)，引起靶細(xì)胞產(chǎn)生相應(yīng)的生物學(xué)效應(yīng)的過(guò)程。 離子通道受體離子通道受體介導(dǎo)的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)介導(dǎo)的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo) G G蛋白偶聯(lián)受體蛋白偶聯(lián)受體介導(dǎo)的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)介導(dǎo)的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo) 酶偶聯(lián)受體酶偶聯(lián)受體介導(dǎo)的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)介導(dǎo)的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo) 化學(xué)門(mén)控離子通道化學(xué)門(mén)控離子通道一、離子通道受體介導(dǎo)的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)一、離子通道受體介導(dǎo)的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo) 二、二、 G G蛋白偶聯(lián)受體介導(dǎo)的跨膜信號(hào)

7、轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白偶聯(lián)受體介導(dǎo)的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)EW Sutherland(1915-1974)1971 Nobel Prize in Physiology or Medicine1957年年美國(guó)藥理和美國(guó)藥理和生理學(xué)家生理學(xué)家肝細(xì)胞肝細(xì)胞膜碎片膜碎片腎上腺素腎上腺素耐熱小分子物質(zhì)耐熱小分子物質(zhì)肝細(xì)胞的肝細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞質(zhì)糖原糖原分解分解完整完整肝細(xì)胞肝細(xì)胞環(huán)磷酸腺苷環(huán)磷酸腺苷 cAMP cyclic adenosine monophosphate 第二信使第二信使 second messenger20世紀(jì)世紀(jì)80年代年代美國(guó)科學(xué)家美國(guó)科學(xué)家1994 Nobel Prize in Physiology or

8、 MedicineEH Fischer EG Krebs1992 Nobel Prize in Physiology or Medicine20世紀(jì)世紀(jì)60年代年代美國(guó)生化學(xué)家美國(guó)生化學(xué)家 （一）（一）G G蛋白偶聯(lián)受體信號(hào)通路的組成蛋白偶聯(lián)受體信號(hào)通路的組成u G G蛋白偶聯(lián)受體蛋白偶聯(lián)受體u 鳥(niǎo)苷酸結(jié)合蛋白（鳥(niǎo)苷酸結(jié)合蛋白（G G蛋白）蛋白）u G G蛋白效應(yīng)器蛋白效應(yīng)器u 第二信使第二信使u 蛋白激酶、離子通道蛋白激酶、離子通道4、 第二信使第二信使5、靶蛋白、靶蛋白 細(xì)胞外信號(hào)分子作用于細(xì)胞膜后產(chǎn)生的細(xì)胞內(nèi)信號(hào)分子，細(xì)胞外信號(hào)分子作用于細(xì)胞膜后產(chǎn)生的細(xì)胞內(nèi)信號(hào)分子， 如如cAMPcAM

9、P、cGMPcGMP、IPIP3 3、DGDG、NONO、CaCa2+2+，作用是將細(xì)胞外信號(hào)分子作用于作用是將細(xì)胞外信號(hào)分子作用于細(xì)胞膜的信息傳遞給細(xì)胞內(nèi)的靶蛋白。細(xì)胞膜的信息傳遞給細(xì)胞內(nèi)的靶蛋白。 l 離子通道離子通道l 蛋白激酶蛋白激酶 絲氨酸絲氨酸/ /蘇氨酸蛋白激酶蘇氨酸蛋白激酶 酪氨酸蛋白激酶酪氨酸蛋白激酶受體受體-G-G蛋白蛋白-AC-AC信號(hào)通路、信號(hào)通路、 受體受體-G蛋白蛋白-PLC信號(hào)通路信號(hào)通路 、受體受體-G蛋白蛋白-離子通道信號(hào)通路離子通道信號(hào)通路 1 1、受體受體-G-G蛋白蛋白-AC-AC信號(hào)通路信號(hào)通路 （二）（二）G G蛋白偶聯(lián)受體介導(dǎo)的信號(hào)通路蛋白偶聯(lián)受體

10、介導(dǎo)的信號(hào)通路2 2、受體、受體-G-G蛋白蛋白-PLC-PLC信號(hào)通路信號(hào)通路 許多配體與許多配體與G G蛋白偶聯(lián)受體結(jié)合后可激活另一種蛋白偶聯(lián)受體結(jié)合后可激活另一種G G蛋白蛋白GqGq，GqGq可可激活細(xì)胞膜上的激活細(xì)胞膜上的磷脂酶磷脂酶C(PLC)C(PLC)，PLCPLC再將膜脂質(zhì)中的二磷酸磷脂酰再將膜脂質(zhì)中的二磷酸磷脂酰肌醇肌醇(PIP2)(PIP2)迅速水解為迅速水解為三磷酸肌醇三磷酸肌醇(IP3)(IP3)和和二酰甘油二酰甘油(DG)(DG)。 三、酶偶聯(lián)受體介導(dǎo)的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)三、酶偶聯(lián)受體介導(dǎo)的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)u 受體酪氨酸激酶受體酪氨酸激酶 receptor tyrosine

11、kinasereceptor tyrosine kinase，RTKRTKu 結(jié)合酪氨酸激酶的受體結(jié)合酪氨酸激酶的受體 receptor-associated tyrosine kinasereceptor-associated tyrosine kinaseu 受體鳥(niǎo)苷酸環(huán)化酶受體鳥(niǎo)苷酸環(huán)化酶 receptor guanylyl cyclasereceptor guanylyl cyclaseu 受體絲氨酸受體絲氨酸/ /蘇氨酸激酶蘇氨酸激酶 receptor serine/threonine kinase, RSTKreceptor serine/threonine kinase, RST

12、Ku 受體酪氨酸磷酸酶受體酪氨酸磷酸酶 receptor tyrosine phosphatase, RTPasereceptor tyrosine phosphatase, RTPase 細(xì)胞膜中有一類(lèi)受體本身細(xì)胞膜中有一類(lèi)受體本身具有激酶、磷酸酶或環(huán)化酶的活性或具有激酶、磷酸酶或環(huán)化酶的活性或具有募集胞質(zhì)酶蛋白的能力具有募集胞質(zhì)酶蛋白的能力，不需要，不需要G G蛋白和第二信使的參與，受體蛋白和第二信使的參與，受體單獨(dú)可以完成跨膜信號(hào)傳遞，引起以級(jí)聯(lián)磷酸化反應(yīng)為主的信號(hào)轉(zhuǎn)單獨(dú)可以完成跨膜信號(hào)傳遞，引起以級(jí)聯(lián)磷酸化反應(yīng)為主的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，最終調(diào)節(jié)基因表達(dá)和細(xì)胞反應(yīng)。這一類(lèi)受體稱(chēng)為導(dǎo)，最終調(diào)節(jié)基因表

13、達(dá)和細(xì)胞反應(yīng)。這一類(lèi)受體稱(chēng)為酶偶聯(lián)受體酶偶聯(lián)受體。 u 受體酪氨酸激酶受體酪氨酸激酶 主要介導(dǎo)與生長(zhǎng)發(fā)育有關(guān)的細(xì)胞因子和一部分肽類(lèi)激素的生主要介導(dǎo)與生長(zhǎng)發(fā)育有關(guān)的細(xì)胞因子和一部分肽類(lèi)激素的生理作用理作用 u 結(jié)合酪氨酸激酶的受體結(jié)合酪氨酸激酶的受體u 受體鳥(niǎo)苷酸環(huán)化酶受體鳥(niǎo)苷酸環(huán)化酶u 受體絲氨酸受體絲氨酸/蘇氨酸激酶蘇氨酸激酶(RSTK)u 受體酪氨酸磷酸酶受體酪氨酸磷酸酶n細(xì)胞膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)的幾種方式的概念、特征及其細(xì)胞膜物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)的幾種方式的概念、特征及其機(jī)制。機(jī)制。n細(xì)胞膜跨膜信息轉(zhuǎn)導(dǎo)的幾種主要形式。細(xì)胞膜跨膜信息轉(zhuǎn)導(dǎo)的幾種主要形式。 （二）主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)（二）主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn) 細(xì)胞通過(guò)本身的某種耗能過(guò)程

14、，將某種物質(zhì)細(xì)胞通過(guò)本身的某種耗能過(guò)程，將某種物質(zhì)分子或離子逆著電分子或離子逆著電- -化學(xué)梯度進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)?；瘜W(xué)梯度進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)。 根據(jù)主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中是直接消耗根據(jù)主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中是直接消耗ATPATP還是間接還是間接消耗消耗ATPATP，主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)又可分為，主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)又可分為原發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)原發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)和和繼繼發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)兩種類(lèi)型。兩種類(lèi)型。通道轉(zhuǎn)運(yùn)與鈉通道轉(zhuǎn)運(yùn)與鈉-鉀泵轉(zhuǎn)運(yùn)模式圖鉀泵轉(zhuǎn)運(yùn)模式圖 二、二、 G G蛋白偶聯(lián)受體介導(dǎo)的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白偶聯(lián)受體介導(dǎo)的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)EW Sutherland(1915-1974)1971 Nobel Prize in Physiology or Medicine1957年年美國(guó)藥理和美國(guó)藥理和生理學(xué)家生理學(xué)家肝細(xì)胞肝細(xì)胞膜碎片膜碎片腎上腺素腎上腺素耐熱小分子物質(zhì)耐熱小分子物質(zhì)肝細(xì)胞的肝